Hệ thống hình ảnh làm sáng tỏ nguồn gốc của ung thư

Các nhà kỳ thuật sinh học MIT đã phát triển một hệ thống mô tả cho phép quan sát các tế bào trải qua một đột biến nhất định.

Thành tựu này có thể giúp các nhà khoa học tìm hiểu về cách thức hình thành của các đột biến tiền ung thư và đánh dấu lần đầu tiên các nhà nghiên cứu có thể xác định số lượng và vị trí của các tế bào đột biển – các tế bào với một đột biến nhất định – trong các mô nguyên vẹn. Trong truờng hợp này, các nhà khoa học thực hiện với tế bào tuyến tụy ở chuột.

Bevin Engelward, giáo sư kỹ thuật sinh học đồng thời là thành viên của Trung tâm Khoa học sức khỏe môi trường tại MIT, tác giả của một bài báo về đề tài này trên số trực tuyến tờ Proceedings of the National Academy of Science của hội đồng khoa học quốc gia, cho biết: “Hiểu rõ từ đâu mà các đột biến xuất hiện là yếu tố cơ bản để nắm bắt được nguồn gốc của ung thư”.

Peter So, giáo sư kỹ thuật sinh hóa, Engelward cùng các thành viên thuộc phòng thí nghiệm của họ đã phát triển công nghệ cho phép dò tìm các cụm tế bào có nguồn gốc từ cùng một tế bào tổ tiên.

Thật đáng ngạc nhiên là hơn 90% các tế bào có chứa đột biến nằm trong các cụm tế bào này. Đây chính là bằng chứng cho việc phần lớn các đột biển là được thừa hưởng từ một tế bào khác, chứ không tự phát ở các tế bào đơn lẻ.

Các kỹ thuật viên MIT sử dụng kỹ thuật mô tả mới để xác định vị trí của tế bào tuyến tụy ở chuột với một đột biến nhất định. Các chấm xanh biểu thị nhân tế bào tuyến tụy, và các tế bào bên trong cụm màu vàng thể hiện đột biển (Ảnh: Hyuk-Sang Kwon)

Vì loại đột biến được nghiên cứu (trong trường hợp tái tổ hợp) xuất hiện với tỷ lệ tương đương với các loại đột biến khác, Engelward nhận xét: “Dường như chúng ta đang nhìn vào quy trình chung của sự hình thành, tính bền bỉ cũng như sự nhân rộng vô tính của đột biến”.

Bà cho biết: “Chúng tôi nghĩ rằng điều này làm tăng khả năng đột biến xuất phát từ sự phân chia gen trở nhân tố chính khiến lượng đột biến biến đổi gen tăng lên”.

Lượng đột biến biến đổi gen càng cao, khả năng phát triển ung thư càng nhiều. Engelward và So bắt đầu cộng tác vài năm trước sau khi Bộ phận kỹ thuật sinh học của MIT được thành lập. Một loại kỹ thuật kính hiển vi cũng được phát triển, được gọi là ảnh lượng tử ánh sáng kép, từ đó các nhà nghiên cứ băn khoăn liệu nó có thể được sử dụng để định vị và ghi lại hình ảnh của các loại tế bào hiếm hay không.

Bằng phương pháp di truyền học, nhóm nghiên cứu xây dựng trạng thái ở chuột mà ADN có thể phát huỳnh quang nếu một đột biến xuất hiện ở một chuỗi nhất định. Điều này cho phép họ sử dụng kỹ thuật hiển vi có độ phân giải cao và số lượng vật liệu đầu vào cao do So mới phát triển để dò tìm các tế bào đơn lẻ có chứa đột biến. Engelward cho biết: “Vấn đề thúc đẩy sự phát triển công nghệ hình ảnh hiện có thể được ứng dụng trên nhiều phương diện”.

Tác giả chính của bài báo Dominika Wiktor-Brown, nhà nghiên cứu bậc sạu tiến sĩ về kỹ thuật sinh học. Các tác giả khác bao gồm Hyuk-Sang Kwon, nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật cơ khi, và Yoon Sung Nam, sinh viên cao học về kỹ thuật sinh học.

Nghiên cứu này là nỗ lực của nhiều chuyên gia trong cac lĩnh vực khác nhau. Engelward cho biết: “Khoa Kỹ thuật sinh học và Trung tâm khoa học y tế môi trường là các nhân tố quan trọng kết nối những chuyên gia này lại với nhau”. Nghiên cứu được tài trợ bởi Học viên Y tế quốc gia, Bộ năng lượng và trụ sở MIT Singapore.