Phát hiện cơ chế “bật năng lượng” khiến tế bào ung thư có thể sống sót

Hình ảnh một tế bào ung thư bị giới hạn (Ảnh: Centro de Regulación Genómica)

Theo kết quả nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Nature Communications, tế bào ung thư có thể tự "tăng năng lượng" tức thời khi bị nén chặt về mặt cơ học, giúp chúng sửa chữa DNA và sống sót trong môi trường khắc nghiệt.

Khi bị ép chặt, chẳng hạn lúc di chuyển trong khối u hoặc chui qua thành mạch máu, tế bào ung thư giải phóng một luồng năng lượng đột ngột. Các nhà khoa học nhận thấy ti thể (mitochondria) - thường được ví như "nhà máy năng lượng" của tế bào - di chuyển nhanh chóng đến bao quanh nhân tế bào, tạo thành một vòng sáng năng lượng. Hiện tượng này được nhóm nghiên cứu gọi là NAM.

Chỉ trong vài giây sau khi bị nén, mức năng lượng (ATP) trong nhân tế bào tăng tới 60%, giúp tế bào kịp thời sửa chữa các tổn thương DNA trước khi quá trình sao chép gen bị rối loạn. Trong thí nghiệm trên dòng tế bào ung thư HeLa, hiện tượng NAM xuất hiện ở 84% tế bào bị nén, nhưng gần như không thấy ở tế bào tự do.

"Điều này buộc chúng ta phải nhìn nhận lại vai trò của ti thể", Tiến sĩ Sara Sdelci - đồng tác giả nghiên cứu - cho biết," "Chúng không chỉ là pin tĩnh cung cấp năng lượng, mà còn là những 'lực lượng phản ứng nhanh' được kích hoạt khi tế bào bị đẩy đến giới hạn".

Để kiểm chứng tính thực tế, nhóm nghiên cứu đã phân tích mẫu sinh thiết khối u vú từ 17 bệnh nhân. Họ phát hiện các "vòng NAM" xuất hiện ở 5,4% nhân tế bào tại rìa xâm lấn của khối u, so với chỉ 1,8% ở lõi u đặc - chênh lệch gấp 3 lần. "Việc nhìn thấy dấu hiệu này trong mô bệnh nhân khẳng định tầm quan trọng của hiện tượng vượt ra ngoài phòng thí nghiệm", Tiến sĩ Ritobrata Ghose - đồng tác giả - nhấn mạnh.

Các thí nghiệm bổ sung chỉ ra rằng cấu trúc xương tế bào actin và lưới nội chất tạo thành khung vật lý giữ ti thể quanh nhân, hình thành "vòng năng lượng" đặc trưng. Khi nhóm nghiên cứu dùng thuốc latrunculin A để phá vỡ khung actin, NAM biến mất và dòng ATP cũng dừng lại.

Điều này gợi ý rằng, nếu các tế bào ung thư phụ thuộc vào "cú tăng năng lượng" này để xâm lấn, những thuốc ức chế khung tế bào có thể làm giảm khả năng lan rộng của khối u, mà không cần tấn công trực tiếp vào ti thể - từ đó giảm tác dụng phụ lên mô khỏe mạnh.

Nhóm nghiên cứu cho rằng hiện tượng "tăng năng lượng khi bị nén" có thể là cơ chế phổ quát trong sinh học, xảy ra ở cả tế bào miễn dịch, nơron thần kinh hoặc tế bào phôi - tất cả đều phải chịu áp lực vật lý trong quá trình phát triển hoặc di chuyển.

Tiến sĩ Sdelci kết luận: "Phát hiện này mở ra một lớp hiểu biết hoàn toàn mới về cách tế bào đối phó với căng thẳng vật lý và có thể là chìa khóa để kiểm soát ung thư trong tương lai".