Sử dụng phôi cá ngựa vằn để tìm ra thuốc điều trị bệnh rối loạn bạch huyết

Các nhà khoa học Israel sử dụng phôi cá ngựa vằn để phát triển liệu pháp tiềm năng cho bệnh KLA – căn bệnh hiếm, nguy hiểm đến tính mạng.

Phôi cá ngựa vằn 5 ngày tuổi dưới kính hiển vi: Phía trên là phôi bình thường, phía dưới là phôi đột biến mang gene NRAS đã biến đổi lấy từ bệnh nhân mắc KLA. Ở phôi đột biến, mạch bạch huyết chính bị phình to bất thường, tái hiện đặc điểm điển hình của bệnh nhân KLA. Ảnh: Viện Weizmann

Bằng cách sử dụng phôi cá ngựa vằn trong suốt, các nhà khoa học Viện Weizmann và bác sĩ tại Trung tâm Y tế Sheba của Israel đã giải mã một rối loạn nghiêm trọng của hệ bạch huyết và xác định được liệu pháp điều trị tiềm năng.

Dù sống ở hai thế giới hoàn toàn khác nhau, cá và con người lại có sự tương đồng sinh học nhiều hơn ta tưởng. Dựa trên mối liên hệ này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng phôi cá ngựa vằn để phát triển một liệu pháp mới đầy hứa hẹn cho Kaposiform Lymphangiomatosis (KLA) – một rối loạn di truyền hiếm gặp và nguy hiểm tới tính mạng liên quan đến hệ bạch huyết.

Trong nghiên cứu đăng trên Journal of Experimental Medicine, các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học Weizmann, phối hợp cùng bác sĩ từ Trung tâm Y tế Sheba, đã xác định được hai loại thuốc có tiềm năng điều trị KLA, căn bệnh hiện chưa có phương pháp chữa khỏi.

Dự án hợp tác khởi nguồn khi một bé trai 9 tuổi được chẩn đoán mắc KLA sau khi nhập viện tại Khoa Nhi Safra thuộc Sheba vì khó thở nghiêm trọng. Nhằm tìm hiểu sâu hơn về căn bệnh, Giáo sư Shoshana Greenberger đã tìm đến Giáo sư Karina Yaniv tại Viện Weizmann, người có hơn 20 năm nghiên cứu về sự hình thành mạch máu và mạch bạch huyết thông qua mô hình cá ngựa vằn.

Ở bệnh nhân KLA, các mạch bạch huyết trở nên phình to và méo mó bất thường, khiến hệ bạch huyết không thể thực hiện các chức năng quan trọng như dẫn lưu dịch mô. Trường hợp bệnh nhân bé trai cũng điển hình: dịch tích tụ trong ngực gây khó thở, nhưng KLA còn có thể ảnh hưởng đến da và nhiều cơ quan khác trong cơ thể.

GS. Karina Yaniv cho biết: “Đó là một khoảnh khắc tuyệt vời. Chỉ cần nhìn vào phôi đột biến này, tôi biết mình đang đi đúng hướng”.

Trước đó, nhóm của GS. Greenberger tại Sheba đã phát hiện đột biến trên gene NRAS, một gene từng được biết đến như một oncogene (gene gây ung thư), là nguyên nhân gây bệnh KLA. Một số bác sĩ đã thử điều trị bệnh nhân bằng các loại thuốc điều trị ung thư nhằm ức chế NRAS, nhưng hiệu quả hạn chế và tác dụng phụ nặng nề.

Dù không thể cứu sống bệnh nhân nhỏ tuổi, các tế bào từ cậu bé đã trở thành cơ sở cho những nghiên cứu chuyên sâu về cơ chế gây bệnh KLA.

Cá ngựa vằn là lựa chọn lý tưởng cho nghiên cứu vì phôi trong suốt, phát triển nhanh và đặc biệt là hệ bạch huyết của chúng giống người đến đáng kinh ngạc, từ gene cho đến cấu trúc giải phẫu.

Dưới sự dẫn dắt của TS. Ivan Bassi, nhóm nghiên cứu đã đưa gene NRAS đột biến từ bệnh nhân người vào phôi cá, đảm bảo gene chỉ biểu hiện tại hệ bạch huyết. Kết quả là phôi cá cũng xuất hiện các biểu hiện tương tự bệnh nhân người: mạch bạch huyết phình to, tim giãn bất thường, sưng quanh tim – những đặc điểm điển hình của KLA. Bước quan trọng tiếp theo là tìm ra hợp chất nhỏ có thể ngăn chặn tác động của gene NRAS đột biến.

Nhóm đã thiết kế một hệ thống tự động hóa, trong đó mỗi phôi cá được thả vào khe nhỏ dưới kính hiển vi để chụp ảnh. Một thuật toán trí tuệ nhân tạo phân tích kích thước cơ thể cá, từ đó đánh giá hiệu quả của các loại thuốc thử nghiệm – nếu thuốc có hiệu quả, kích thước tim và mạch bạch huyết sẽ trở lại bình thường.

Từ khoảng 150 loại thuốc sẵn có đã được phê duyệt sử dụng, 30 loại cho kết quả hứa hẹn, và 2 loại tốt nhất được chọn sau khi thử nghiệm chuyên sâu.

Hai loại thuốc này không chỉ giảm hiện tượng giãn tim và phình mạch ở mô hình cá, mà còn ngăn chặn sự phát triển bất thường của tế bào bạch huyết khi áp dụng trên tế bào từ bệnh nhân người.

GS. Greenberger chia sẻ: “”Chúng tôi hy vọng sẽ sớm triển khai thử nghiệm lâm sàng để đánh giá hai loại thuốc này. Do KLA là bệnh hiếm, chúng tôi sẽ hợp tác đa trung tâm để tập hợp đủ bệnh nhân”.

Hiện phòng thí nghiệm của GS. Yaniv tiếp tục sử dụng mô hình cá ngựa vằn để nghiên cứu các rối loạn hệ bạch huyết khác, cũng như tìm hiểu vì sao gene NRAS đột biến chỉ gây hại cho mạch bạch huyết mà không ảnh hưởng đến động mạch và tĩnh mạch – một bí ẩn khoa học đầy tiềm năng.

GS. Yaniv nói: “Nhưng những gì chúng tôi tìm thấy trong nghiên cứu này có thể mang lại hy vọng sớm cho bệnh nhân. Vì các loại thuốc này đã được phê duyệt, quá trình chuyển đổi sang điều trị KLA có thể nhanh hơn nhiều so với phát triển thuốc từ đầu”.