Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy ung thư ruột kết

Theo đó, nghiên cứu thứ hai ở chuột được công bố đồng thời bởi nhóm nghiên cứu trên cũng đã cho thấy rõ cơ chế tồn tại đằng sau cách thức mà một trong hai loài vi khuẩn này đã kích thích tạo ra một loạt phản ứng, làm gia tăng miễn dịch cụ thể thay vì ức chế sự hình thành khối u ác tính.

Những phát hiện này có thể dẫn đến các phương pháp mới cho việc sàng lọc và ngăn ngừa ung thư ruột kết, một căn bệnh đã giết chết hơn 50.000 người mỗi năm ở Hoa Kỳ và ngày càng gia tăng ở những người trẻ tuổi có độ tuổi từ 20 đến 50 tuổi. Các phát hiện bổ sung đã được công bố trên Cell Host & Microbe mới đây.

Nhóm nghiên cứu đã mô tả một quá trình mà trong đó những vi khuẩn này đã xâm nhập qua lớp niêm mạc bảo vệ của đại tràng và cấu kết lại để tạo ra môi trường vi mô - đầy đủ các chất dinh dưỡng và mọi thứ mà vi khuẩn cần để tồn tại - có khả năng gây ra chứng viêm mãn tính và các tổn thương ADN để hỗ trợ sự hình thành khối u . Những phát hiện này gợi ra việc cần phải thay đổi các tiêu chuẩn chăm sóc đối với những bệnh nhân nhiễm cả hai loại vi khuẩn này.

Tiến sĩ Drew Pardoll, giám đốc Viện miễn dịch trị liệu Ung thư Kimmel, cho biết: “Việc sàng lọc ung thư ruột già cần phải thường xuyên tiến hành xem xét nhiều hơn so với yêu cầu trước đây là 10 năm một lần. Một khi hiểu rõ hơn về cơ chế bệnh, việc sử dụng thuốc hay vắc-xin để ngăn ngừa sự xâm chiếm của vi khuẩn trong đại tràng, và thậm chí sử dụng cả probiotic để loại bỏ vi khuẩn có hại khỏi đại tràng là những biện pháp ngăn ngừa có thể xem như là liệu pháo điều trị để làm gián đoạn quá trình thúc đẩy ung thư”.

Những phát hiện mới này của Cynthia Sears, giáo sư y khoa, và là nhà nghiên cứu tại Trung tâm Ung thư Johns Hopkins Kimmel được xây dựng dựa trên các nghiên cứu trước đó chỉ ra rằng các chuỗi vi khuẩn đặc biệt có thể xâm nhập vào dịch nhầy ruột kết ở ít nhất ½ số bệnh nhân ung thư ruột kết nhưng không phải mắc bệnh do di truyền.

Không giống như hầu hết các vi khuẩn, cộng đồng vi khuẩn đặc biệt này không vượt qua được lớp niêm mạc bảo vệ ruột, nhưng chúng có thể xâm nhập vào chất nhầy rồi hình thành nên một màng sinh học dính chặt vào các tế bào biểu mô đại tràng nối ruột già, nơi mà ung thư ruột kết thường hình thành. Ở đó, theo Sears và các đồng nghiệp trù định, cộng đồng vi khuẩn này có thể hỗ trợ các tế bào biểu mô biến đổi thành ung thư .

Có khoảng 5% ung thư ruột kết là do hội chứng di truyền được gọi là FAP, trong đó đột biến di truyền tạo ra một loạt các thay đổi di truyền phát triển theo thời gian và cuối cùng thúc đẩy các tế bào biểu mô chuyển sang ác tính. Tuy nhiên, Sears cho biết, không rõ ETBF hoặc các vi khuẩn khác có đóng vai trò gì trong tiến trình ung thư ruột kết ở bệnh nhân FAP hay không.

Để nghiên cứu mối quan hệ giữa các màng sinh học được tạo ra bởi vi khuẩn và sự hình thành ung thư, bà và các đồng nghiệp đã tiến hành kiểm tra các mô ruột chiết ra từ 6 bệnh nhân FAP. Các thử nghiệm đều cho thấy các phần màng sinh học vá víu nhau được phân tán dọc theo chiều dài của đại tràng ở khoảng 70% bệ nh nhân.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các đầu dò gen để xác định các loài vi khuẩn đặc biệt và đã phát hiện ra rằng các màng sinh học chủ yếu gồm hai loại: Bacteroides fragilis và Escherichia coli, một phát hiện vô cùng đáng ngạc nhiên bởi vì trong đại tràng có chứa ít nhất 500 loại vi khuẩn khác nhau.

Các xét nghiệm trên 25 mẫu ruột thừa từ các bệnh nhân FAP cho thấy chủng B. fragilis là một chủng phụ, được gọi là ETBF, đã tạo ra một độc tố thúc đẩy các quá trình tạo ra ung thư biểu mô ruột kết và gây ung thư đại tràng và gây ra viêm đại tràng nhất định.

Sears cho biết, chủng E. coli đã tạo ra một thực thể được gọi là colibactin (được tổng hợp bởi một bộ gen nằm trong hệ gen của vi khuẩn gọi là PKS island) có khả năng gây ra sự đột biến ADN. Sự tồn tại của hai vi khuẩn này tạo ra “cơn bão hoàn hảo” thúc đẩy sự phát triển ung thư ruột già. Cả hai loại vi khuẩn đều được tìm thấy trong ruột ở trẻ nhỏ trên toàn thế giới.

Điều này có thể góp phần làm gia tăng tỷ lệ ung thư ruột già ở những người trẻ tuổi. FAP là một bệnh tàn phá nặng nề khiến bệnh nhân phải cắt bỏ ruột kết, và những phát hiện của nhóm nghiên cứu có thể giúp tìm ra được những phương pháp mới và ít xâm lấn để có thể ngăn ngừa ung thư ruột già phát triển. Ngoài ra những cách tiếp cận tương tự này có thể được áp dụng cho các dạng ung thư ruột thừa phổ biến không do di truyền .

Hiện nay, phương pháp nội soi để theo dõi sự hình thành các khối u tiền ung thư, gọi là polps, được xem là tiêu chuẩn của việc tiền thăm khám cho bệnh nhân do vậy nếu có thể phát hiện sớm được các màng sinh học hình thành phát triển trước khi xuất hiện các khối polyps cũng có thể giúp bác sỹ tiến hành điều trị bằng các biện pháp tích cực khác mà không phẫu thuật sớm.

Khi sử dụng mô hình chuột mắc ung thư ruột kết, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng ruột của chúng khu trú chỉ một trong những loài vi khuẩn này, có hình thành hoặc không hình thành khối u. Tuy nhiên, khi ruột của chúng khu trú đồng thời cả hai loài vi khuẩn này thì rất nhiều khối u hình thành. Điều này cho thấy do sự kết hợp tổng hợp giữa hai loài vi khuẩn này gây nên.

Một nghiên cứu hồi năm 2009 của phòng thí nghiệm Sears ở Nature Medicine cũng cho thấy, một loại phản ứng miễn dịch lạ - sản sinh protein gây viêm có tên gọi là IL-17 - là vấn đề then chốt hình thành khối u do ETBF gây ra. Pardoll và Sears cho biết, điều quan trọng là loại phản ứng miễn dịch này rất khác biệt, và trái ngược với trên thực tế, loại phản ứng miễn dịch chống lại khối u gây ra bởi các loại thuốc liệu pháp miễn dịch trị liệu.

Để chứng minh tầm quan trọng của IL-17 đối với sự kết hợp của vi khuẩn tạo ra những tác động thúc đẩy phát triển ung thư, họ đã sử dụng một mô hình chuột trong đó gen IL-17 bị loại bỏ di truyền vì vậy nó không thể tạo ra IL-17 và khu trú ở chuột bằng cả hai vi khuẩn ETBF và PKS + E. coli. Không giống như các con vật dễ dàng tạo ra IL-17, những con chuột bị biến đổi di truyền không cho thấy có sự hình thành các khối u ruột, do đó nhóm nghiên cứu thừa nhận tầm quan trọng của protein này trong ung thư ruột kết do vi khuẩn gây ra. Tuy nhiên, ngoài IL-17, các nghiên cứu đã cho thấy rằng ETBF ăn mòn lớp niêm mạc, cho phép PKS + E. coli bám chặt niêm mạc ruột kết với một số lượng lớn, đồng thời vi khuẩn này làm gia tăng tổn thất ADN, một quá trình gây các đột biến gen trước khi tạo thành u bướu.

Những phát hiện bổ sung trên Cell Host & Microbe cho thấy rõ độc tố của ETBF thúc đẩy phát triển ung thư ruột kết như thế nào. Việc sử dụng mô hình chuột khác nhau bị ung thư ruột kết, các nhà nghiên cứu đã khoanh vùng những con chuột nhiễm ETBF và sau đó thực hiện một loạt các xét nghiệm để theo dõi sự thay đổi tế bào và phân tử.

Kết quả nghiên cứu của nhóm của họ cho thấy rằng độc tố của ETBF đã thúc đẩy một loạt tình trạng viêm ruột kết hợp với các hoạt động trên các tế bào biểu mô đại tràng. Thứ nhất, độc tố thúc đẩy các tế bào miễn dịch đại tràng để sản xuất ra IL-17. Phân tử gây viêm này sau đó tác động trực tiếp lên các tế bào biểu mô đại tràng để kích hoạt hoạt hóa của một phức chất protein có liên quan đến việc thúc đẩy quá trình viêm nặng hơn, được gọi là NFkappaB. NFkappaB lần lượt sản sinh các tế bào biểu mô đại tràng để tạo ra một số phân tử tín hiệu để cung cấp nhiều hơn nữa các tế bào miễn dịch có tên là tế bào myeloid đến ruột. Các tế bào miễn dịch này có liên quan đến phản ứng viêm và được biết đến là có hỗ trợ khối u phát triển. Cuối cùng là hình thành các khối u trong đại tràng. Các thí nghiệm bổ sung cho thấy rằng protein có tên là STAT3, trước đây đã được chứng minh là có vai trò điều hòa ung thư và các gen viêm, cũng là hỗ trợ cho sự hình thành khối u.

Như vậy, hai nghiên cứu mới cho thấy nhiều chiến lược mà các nhà nghiên cứu có thể thử nghiệm để ngăn ngừa hoặc thậm chí chống lại ung thư ruột già. Ví dụ, có thể ngăn ngừa căn bệnh này bằng cách giữ cho đại tràng khỏi bị cư trú bởi hai vi khuẩn này bằng cách tạo ra loại thuốc hoặc vắc-xin có thể nhắm vào các độc tố của chúng.

P.T.T-NASATI (Theo Science Daily)