Các nhà khoa học từ Đại học Osaka đã phát triển một hệ thống mới phục vụ liệu pháp xạ trị ung thư nhắm trúng đích (Targeted Cancer Radiation Therapy) sử dụng các hạt nano vàng được gắn Astatine-211. Do phạm vi giới hạn và thời gian bán hủy của Astatine-211 cùng với sự định vị của các hạt nano vàng, các tế bào khỏe mạnh có thể giảm đáng kể khả năng bị tổn hại trong quá trình xạ trị. Nguyên lý này dẫn đến các phương pháp điều trị ung thư hiệu quả mà không có tác dụng phụ khi tiến hành các kỹ thuật xạ trị hiện nay.
Liệu pháp xạ trị nhắm trúng đích sử dụng các hạt nano vàng
Brachytherapy là phương pháp điều trị ung thư sử dụng nguồn phóng xạ kín được gọi là “hạt giống” cấy trực tiếp vào bên trong cơ thể bệnh nhân sát gần khối u để tiêu diệt tế vào ung thư. Kết quả thu được cho thấy phương pháp này có hiệu quả đối với một số khối u tuyến tiền liệt, đầu, cổ và não. Tuy nhiên, giống như các hình thức xạ trị khác, liệu pháp brachytherapy cũng có thể gây ra các tác dụng phụ nghiêm trọng, chẳng hạn như nôn mửa hoặc đau đầu. Do đó, nhu cầu đặt ra hiện nay là cần có các phương pháp xạ trị phức tạp hơn khi nhắm mục tiêu xạ trị có thể tối đa hóa hiệu quả mà vẫn bảo vệ được hầu hết các tế bào khỏe mạnh xung quanh.
Mới đây, một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Osaka đã sử dụng “hạt nano” vàng (GNP) gắn đồng vị phóng xạ nhằm đảm bảo bức xạ chỉ có khả năng tác động cục bộ đối với các tế bào ung thư. Astatine-211 là đồng vị không bền của nguyên tố Astatine có thêm một neutron và sẽ phân rã phóng xạ khi phát ra các hạt alpha. Vì có kích thước lớn, các hạt alpha di chuyển ở tốc độ cao có thể gây ra đứt gãy sợi kép trong DNA của tế bào ung thư khi ở gần nguồn bức xạ. Ngoài ra, vì thời gian bán hủy của Astatine-211 rất ngắn (~7 giờ), nên nó sẽ bị suy yếu rất nhiều khi các hạt nano vàng rò rỉ sang các mô lành lặn. Điều này cho phép chúng ta có thể sử dụng liều điều trị lớn hơn mà không gây ra các tác dụng phụ nghiêm trọng.
Là chất cảm ứng bức xạ khối u, GNP được nghiên cứu rộng rãi dựa trên những ưu điểm sau:
– Có hệ số hấp thụ quang điện mạnh do có số Z cao;
– Là vật liệu trơ với khả năng tương thích sinh học tốt và độc tính sinh học thấp so với các chất truyền thống như cisplatin, nitroimidazole, chất ức chế cyclooxygenase-2 và các chất nhắm mục tiêu DNA được iốt hóa;
– Có tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích cao cho phép thuốc và các tác nhân điều trị khác (ví dụ, peptit, protein, kháng thể, phân tử nhỏ) bám vào bề mặt của chúng để điều trị nhắm mục tiêu và điều trị kết hợp khối u;
– Nhờ tác dụng tăng cường tính thẩm thấu và lưu giữ (EPR) và độ thanh thải toàn thân thấp, GNP ưu tiên lắng đọng tại các vị trí khối u; có tính thấm thấp đối với các mao mạch và mạch máu bình thường trong các mô khác nhau như tim, phổi và da;
– Là một chất tương phản hình ảnh, có thể được sử dụng trong chẩn đoán cũng như hình ảnh sinh học;
– Có sự phân bố kích thước được kiểm soát tốt và có các đặc tính hóa học, điện và quang học độc đáo trong phạm vi 1–150 nm.
Nguyên lý tác động của các hạt nano vàng có gắn đồng vị phóng xạ
Một số định dạng GNP duy nhất hiện đang được phát triển tiền lâm sàng cho các ứng dụng điều trị và chẩn đoán khác nhau, bao gồm xạ trị, chẩn đoán hình ảnh, hình ảnh sinh học, phân phối tác nhân điều trị (ví dụ: thuốc, gen, RNA), cảm biến sinh học và các liệu pháp khác (ví dụ: liệu pháp quang nhiệt, liệu pháp quang động). Ngoài ra, nhiều thông số khác nhau của GNP như kích thước hạt, hình dạng, hóa học bề mặt, nồng độ, phân bố sinh học và cục bộ hóa có thể ảnh hưởng đến hiệu quả trong xạ trị. Do đó, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trong thập kỷ qua để liên tục cải thiện các thông số tác động khác nhau của GNP và đạt được hiệu suất bức xạ cao.
Các nhà nghiên cứu đã tiêm trực tiếp các hạt nano vào các khối u trên mô hình chuột hoặc chuột. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các hạt nano xâm nhập vào tế bào ung thư nhưng không lây lan sang các cơ quan khác trong một khoảng thời gian tương đương với 6 chu kỳ bán hủy phóng xạ của Astatine-211. Bên cạnh đó, nhóm cũng phát hiện ra các hạt nano có độc tính cao đối với các tế bào ung thư.
Ông Koichi Fukase, một trong các chuyên gia cao cấp của Nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh rằng sự phát triển của khối u có thể bị ngăn chặn mạnh mẽ bằng cách tiêm loại thuốc nano này trực tiếp vào khối u. Các hạt nano vàng được chế tạo dễ dàng và Astatine-211 có thể được sản xuất trong cyclotron mà không cần đến nhiên liệu hạt nhân, do đó, liệu pháp mới này có thể được phổ biến rộng rãi trong các bệnh viện hiện nay”.
Từ khóa: Xạ trị; nano vàng; liệu pháp nhắm trúng đích; Brachytherapy
– CMD&DND –
