Các nhà nghiên cứu đã phát triển một nanovesicle biomimetic có khả năng vượt qua hàng rào máu não, làm suy giảm protein sửa chữa ADN và khôi phục độ nhạy temozolomide ở u nguyên bào thần kinh đệm.

U nguyên bào thần kinh đệm là một loại ung thư não ác tính và gây tử vong, đặc trưng bởi tiên lượng xấu và các lựa chọn điều trị hạn chế. Mặc dù đã phẫu thuật cắt bỏ kết hợp với xạ trị và hóa trị, hầu hết bệnh nhân đều tái phát trong vòng vài tháng. Thời gian sống trung bình vẫn dưới hai năm. Một trong những thách thức cốt lõi trong điều trị u nguyên bào thần kinh đệm nằm ở khả năng kháng lại các tác nhân hóa trị liệu của nó. Temozolomide (TMZ), loại thuốc đầu tay duy nhất được FDA phê duyệt cho căn bệnh này, ban đầu cho thấy nhiều hứa hẹn. Nó hoạt động bằng cách sửa đổi ADN trong các tế bào khối u, gây ra một dạng tổn thương mà chúng khó có thể sửa chữa.

Tuy nhiên, u nguyên bào thần kinh đệm thích nghi bằng cách kích hoạt các hệ thống sửa chữa nội bào. Các hệ thống này - bao gồm các enzyme như MGMT và các con đường như tái tổ hợp tương đồng (HR) và nối đầu không tương đồng (NHEJ) - cho phép khối u khắc phục tổn thương và tiếp tục phát triển. Kết quả là, phương pháp điều trị dần mất đi hiệu quả.

Các nỗ lực nhằm vượt qua sự kháng thuốc này tập trung vào việc nhắm mục tiêu các cơ chế sửa chữa ADN cụ thể. Một số chiến lược nhằm mục đích làm im lặng MGMT, trong khi những chiến lược khác cố gắng can thiệp vào các con đường điều hòa cho phép sửa chữa. Những nỗ lực này cho thấy thành công hạn chế. Một lý do chính là u nguyên bào thần kinh đệm không dựa vào một con đường sửa chữa duy nhất. Khi một cơ chế bị chặn, các cơ chế khác sẽ bù đắp. Sự dư thừa này làm cho sự kháng thuốc trở nên mạnh mẽ. Một lượng lớn nghiên cứu ngày càng tăng đã xác định một protein gọi là BRD4 là một điều phối viên trung tâm của các phản ứng sửa chữa này.

BRD4 thường tăng cao trong các khối u nguyên bào thần kinh đệm và có liên quan đến kết quả xấu hơn. Nó thúc đẩy sự biểu hiện của các protein sửa chữa DNA như Ku80, RAD51 và MGMT, tất cả đều góp phần vào khả năng sống sót của khối u khi điều trị bằng TMZ.

Hình minh họa sơ đồ thiết kế và cơ chế của hệ thống liposome lai biomimetic (M@TP) để nhắm mục tiêu u nguyên bào thần kinh đệm và vượt qua sự kháng TMZ. a) Cơ chế hoạt hóa tiền thuốc PROTAC BRD4 (PC-ss-Pro) qua trung gian glutathione (GSH) và quá trình chế tạo M@TP. b) Hình minh họa sơ đồ M@TP đảo ngược sự kháng TMZ bằng cách chặn nhiều con đường sửa chữa DNA thông qua sự phân giải BRD4.

Do đó, việc ức chế BRD4 đã nổi lên như một cách tiềm năng để vô hiệu hóa đồng thời nhiều hệ thống sửa chữa. Một số loại thuốc phân tử nhỏ nhắm mục tiêu BRD4 đang được nghiên cứu lâm sàng, nhưng chúng phải đối mặt với hai vấn đề chính. Thứ nhất, chúng thường đòi hỏi liều lượng cao, có thể gây độc hại. Thứ hai, tác dụng của chúng chỉ giới hạn ở việc tạm thời chặn hoạt động của protein thay vì loại bỏ nó hoàn toàn.

Một lớp phân tử mới hơn gọi là PROTAC (chimeras nhắm mục tiêu phân giải protein) mang lại một chiến lược mạnh mẽ hơn. Thay vì chỉ đơn thuần chặn BRD4, PROTAC gắn thẻ nó để bị tiêu hủy bởi bộ máy phân giải protein của chính tế bào. Phương pháp này loại bỏ hoàn toàn protein và có thể hiệu quả ở liều lượng thấp hơn. Tuy nhiên, các PROTAC hiện tại gặp phải hai vấn đề lớn: kích thước lớn của chúng gây khó khăn cho việc đưa vào tế bào, và chúng thiếu tính chọn lọc đối với khối u. Trong trường hợp u nguyên bào thần kinh đệm, chúng còn phải đối mặt với rào cản bổ sung là vượt qua hàng rào máu não (BBB), vốn ngăn chặn hầu hết các loại thuốc tiếp cận mô não.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Nam Trung Quốc hiện đã phát triển một hệ thống phân phối giải quyết những thách thức này. Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Materials, nhóm nghiên cứu báo cáo một phương pháp vận chuyển PROTAC nhắm mục tiêu BRD4 trực tiếp vào các tế bào u nguyên bào thần kinh đệm, vượt qua BBB và tránh các tác dụng ngoài mục tiêu. Hệ thống của họ kết hợp một nanovesicle với vật liệu màng có nguồn gốc từ khối u để đạt được cả mục tiêu chọn lọc và phân phối thuốc hiệu quả.

Các nanovesicle này, được gọi là M@TP, mang hai tác nhân: temozolomide và một dạng PROTAC BRD4 liên kết lipid, được gọi là PC-ss-Pro. Lớp ngoài của vesicle được tạo thành từ các mảnh màng tế bào u nguyên bào thần kinh đệm, cho phép vesicle nhận diện và liên kết với các tế bào khối u thông qua các protein bề mặt chung. Sự nhắm mục tiêu đồng nhất này đảm bảo rằng M@TP ưu tiên tích lũy trong mô u nguyên bào thần kinh đệm.

Cấu trúc bên trong của vesicle được thiết kế để phản ứng với môi trường bên trong khối u. Các điều kiện bên trong tế bào u nguyên bào thần kinh đệm vừa có tính axit vừa giàu một phân tử khử gọi là glutathione (GSH). PC-ss-Pro được liên kết bởi một liên kết disulfide ổn định trong các mô bình thường nhưng bị phá vỡ khi có GSH. Điều này giải phóng phân tử PROTAC hoạt động một cách đặc hiệu bên trong khối u. Sau khi được giải phóng, PROTAC liên kết với BRD4 và tuyển dụng một E3 ligase (VHL), kích hoạt sự phân giải BRD4. Khi mức BRD4 giảm xuống, các protein sửa chữa DNA hạ nguồn mà nó điều chỉnh - MGMT, Ku80 và RAD51 - cũng bị ức chế. Điều này làm cho khối u dễ bị tổn thương trước tổn thương DNA do TMZ gây ra, khôi phục độ nhạy của nó đối với điều trị.

Các nhà nghiên cứu đã xác nhận những tác động này trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm sử dụng các dòng tế bào u nguyên bào thần kinh đệm. Các tế bào kháng TMZ cho thấy mức BRD4 tăng cao. Khi được điều trị bằng PROTAC đơn độc, các tế bào này cho thấy sự giảm BRD4 phụ thuộc vào liều lượng. Việc kết hợp PROTAC với TMZ đã làm giảm lượng thuốc cần thiết để tiêu diệt tế bào và tăng các dấu hiệu tổn thương DNA và apoptosis. Những thay đổi này cho thấy sự phục hồi đáp ứng điều trị.

Để cải thiện dược động học của hệ thống, nhóm nghiên cứu đã đóng gói cả TMZ và PC-ss-Pro trong các vesicle dựa trên lipid. Các vesicle này sau đó được hợp nhất với các mảnh màng từ các tế bào u nguyên bào thần kinh đệm kháng TMZ. Sản phẩm cuối cùng, M@TP, ổn định trong dung dịch và có khả năng giải phóng các chất chứa của nó để đáp ứng với các điều kiện tương tự như khối u. Trong nuôi cấy tế bào, M@TP được các tế bào u nguyên bào thần kinh đệm hấp thụ hiệu quả hơn so với các vesicle không có lớp phủ màng. Nó cũng cho thấy khả năng xâm nhập tốt hơn vào các spheroid khối u 3D, mô phỏng cấu trúc của khối u trong mô sống tốt hơn.

Một mô hình nhân tạo của hàng rào máu não đã được sử dụng để đánh giá xem M@TP có thể tiếp cận não hay không. M@TP vượt qua hàng rào này hiệu quả hơn các vesicle không được phủ và dường như làm nới lỏng một phần các liên kết chặt chẽ giữa các tế bào nội mô, điều này có thể tăng cường khả năng xâm nhập của nó. Khi thử nghiệm trên chuột có khối u nguyên bào thần kinh đệm được cấy ghép, M@TP tích lũy trong khối u nhiều hơn so với cả thuốc tự do và các vesicle tiêu chuẩn. Nó cũng lưu lại trong tuần hoàn lâu hơn, cho nó nhiều thời gian hơn để tiếp cận khối u. Các phép đo cho thấy nồng độ cả TMZ và PROTAC cao hơn trong các khối u não so với các mô khác.

Tác động điều trị đã được đánh giá trên chuột có khối u nguyên bào thần kinh đệm kháng thuốc. Chuột được điều trị bằng M@TP cho thấy sự phát triển khối u chậm hơn, thời gian sống dài hơn và ít dấu hiệu độc tính hơn so với những con được điều trị bằng các công thức kiểm soát. Phương pháp điều trị này làm giảm mức BRD4 và các protein sửa chữa quan trọng trong mô khối u và tăng các dấu hiệu tổn thương DNA. Trong một mô hình u nguyên bào thần kinh đệm tái phát sau phẫu thuật, việc kết hợp TMZ với M@P (một vesicle chỉ mang PROTAC) đã làm giảm sự tái phát khối u và kéo dài thời gian sống. Điều này cho thấy ngay cả trong bối cảnh bệnh còn sót lại, sự phân giải BRD4 có thể giúp ngăn ngừa tái phát.

Nghiên cứu cũng đánh giá cách liệu pháp ảnh hưởng đến môi trường miễn dịch của khối u. U nguyên bào thần kinh đệm thường ức chế hoạt động miễn dịch, nhưng việc điều trị bằng TMZ và M@P đã làm tăng sự hiện diện của các tế bào miễn dịch có thể tấn công khối u. Cụ thể, có sự gia tăng tế bào T CD8+ và CD4+ ở cả khối u và lách, cùng với nhiều tế bào đuôi gai trưởng thành hơn ở các hạch bạch huyết.

Phương pháp điều trị này cũng chuyển các đại thực bào từ kiểu hình ức chế miễn dịch sang kiểu hình liên quan đến viêm. Phân tích máu cho thấy mức độ các phân tử tín hiệu miễn dịch như TNF-α và IFN-γ cao hơn. Những phát hiện này cho thấy ngoài việc phá vỡ quá trình sửa chữa DNA, sự phân giải BRD4 có thể cải thiện khả năng nhận diện miễn dịch của khối u.

Bằng cách kết hợp phân phối thuốc, phân giải protein và nhắm mục tiêu đặc hiệu khối u trong một hệ thống duy nhất, công trình này cung cấp một phương pháp để vượt qua nhiều rào cản trong điều trị u nguyên bào thần kinh đệm. Thiết kế của M@TP cho phép nó vượt qua hàng rào máu não, tìm kiếm các tế bào khối u và giải phóng tải trọng của nó trong các điều kiện chính xác. Sau khi xâm nhập, nó vô hiệu hóa các cơ chế sửa chữa quan trọng và làm cho các tế bào kháng thuốc trở nên nhạy cảm với hóa trị liệu trở lại. Việc bao gồm lớp phủ màng khối u bổ sung thêm một lớp đặc hiệu, giảm nguy cơ ảnh hưởng đến mô não khỏe mạnh. Nghiên cứu chứng minh một cách tiếp cận phối hợp giúp khôi phục độ nhạy thuốc, ức chế tái phát và có khả năng tái kích hoạt sự giám sát miễn dịch - tất cả trong một nền tảng điều trị duy nhất.

P.T.T (NASTIS), theo https://www.nanowerk.com/, 6/2025