Tìm hiểu về vai trò của collagen đối với bệnh ung thư vú

Một nhà nghiên cứu của Trung tâm Ung thư MUSC Hollings đã nhận được khoản tài trợ trị giá 3 triệu đô la từ Viện Ung thư Quốc gia. Khoản này là nhằm để nghiên cứu cách mà các dạng collagen có thể đóng vai trò là dấu ấn sinh học liên quan đến nguy cơ ung thư vú. Đồng thời xem xét khả năng tiết lộ đầu mối về những gì có thể dẫn đến sự chênh lệch giữa các mô hình sức khỏe. 

Tiến sĩ Peggi Angel đang áp dụng các kỹ thuật lập hồ sơ protein cải tiến. Mục đích nhằm để giải mã cơ sở sinh học của bệnh ung thư vú. Một căn bệnh mà đã ảnh hưởng chết người đến phụ nữ Mỹ gốc Phi nhiều hơn bất kỳ các chủng tộc hoặc sắc tộc nào khác.

Điều đáng báo động là, phụ nữ Mỹ gốc Phi bị chẩn đoán có nguy cơ mắc một dạng ung thư vú mạnh mẽ hơn gấp đôi so với phụ nữ da trắng gốc Châu Âu. Dạng này đặc trưng bởi các nhóm bộ ba khối u âm tính và có nhiều khả năng di căn hơn. Chúng tạo điều kiện cho khối u phát triển ở các khu vực khác trên cơ thể họ. Đồng thời khiến cho các liệu pháp điều trị mà bệnh nhân tiếp nhận cũng trở nên phức tạp hơn.

Angel tin rằng collagen – một trong những loại protein phong phú nhất trong cơ thể con người, có thể đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự chênh lệch về mức độ nghiêm trọng của ung thư vú. Các vấn đề trong quá trình xử lý collagen là đặc điểm chính của bộ ba khối u ung thư vú âm tính (TNBC). Và những vấn đề này dường như đặc biệt trầm trọng hơn các ở mô vú của phụ nữ gốc Phi so với phụ nữ da trắng.

Ngoài sự hiện diện của các sợi collagen rộng hơn và dài hơn trong các khối u vú và các mô xung quanh, dữ liệu của Angel còn cho thấy mức độ gia tăng của một sự biến đổi hóa học nhất định xảy ra ở các khu vực quan trọng về cấu trúc của protein collagen. Cấu trúc này có liên quan đến proline hydroxyl hóa, đây là một thành phần chính của protein collagen.

Việc điều chỉnh hydroxyproline (HYP) của collagen là rất quan trọng đối với với sự ổn định của các mô. Angel giải thích rằng: “‘Ma trận’ collagen hình thành nên nền tảng cấu trúc của da, xương và các cơ quan khác là một môi trường rất năng động, chúng liên tục được tái tạo và đổi mới”.

Trong quá trình xử lý thông thường, một protein collagen liên kết với hai protein khác để tạo thành một khối cơ bản. Điều này xảy ra trong các tế bào sản sinh collagen, gọi là nguyên bào sợi. Các khối này sau đó tự sắp xếp ở bên ngoài nguyên bào sợi. Đầu tiên là tạo thành các sợi nhỏ sau đó là các bó sợi lớn hơn, hình thành nên ma trận collagen.

Cách thức mà các khối này kết hợp với nhau còn tùy thuộc vào mô hình biến đổi hóa học, bao gồm HYP và các chất khác. Chúng đóng vai trò như “chất keo” để dính các sợi lại với nhau. Dữ liệu Angel đưa ra cho thấy những thay đổi HYP nguyên thủy phụ thuộc có thể làm chuyển đổi cấu trúc này. Khiến cho chúng dễ bị sắp xếp lại theo hướng có lợi cho sự xâm lấn của các khối u.

Xa lộ collagen

Trong giai đoạn đầu của ung thư, mô vú thường có các dạng collagen lượn sóng. Tuy nhiên, khi khối u phát triển, các sợi collagen lượn sóng bình thường sẽ chuyển thành các sợi collagen tuyến tính song song với khối u vú này.

“Các nguyên bào sợi ung thư vú từ lâu đã được biết là chúng có cách tái cấu trúc mô rất có hệ thống, nhằm để thúc đẩy sự xâm lấn. Những gì mà nguyên bào sợi ung thư vú này làm là bắt đầu xây dựng các xa lộ collagen ở rìa khối u.

Tại một số thời điểm nhất định, mà điều này dường như xảy ra sớm hơn ở phụ nữ Mỹ gốc Phi so với phụ nữ Mỹ gốc Âu, các nguyên bào sợi ung thư ở rìa khối u bắt đầu đảm nhận việc sản sinh collagen ở viền khối u.

Chúng thực sự bắt đầu xây dựng các bó sợi collagen này vuông góc với đường viền khối u và kéo dài ra các mô gần đó.”

– Peggi Angel, Tiến sĩ Đại học Y khoa Nam Carolina

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng đây là hướng quan trọng khiến ung thư vú tiến hành xâm lấn và liên kết các dấu hiệu liên quan đến mô của collagen, gọi là TACS, để sự cho ung thư vú diễn ra. Họ cũng phát hiện ra rằng mức độ của các dấu hiệu liên quan đến mô có thể được sử dụng để chẩn đoán tình trạng cơ thể bệnh nhân. Từ đó dự đoán kết quả cũng như đưa ra các phác đồ điều trị.

Một nhóm điều tra chính lại Trung tâm Proteomics MUSC, bao gồm có các tiến sĩ Angle, Richard Drake, Anand Mehta và Lauren Ball, đã phát triển một số kỹ thuật mới sử dụng khả năng phân tích chuyên biệt có sẵn trong Trung tâm Proteomics MUSC. Angel đã phát minh ra kỹ thuật đo lường collagen từ các mẫu formalin cố định, được nhúng trong parafin. Kỹ thuật cụ thể mà cô sử dụng có tên “phương pháp quang phổ hóa giải khối ion hấp thụ laser được hỗ trợ bằng ma trận”, gọi tắt là MALDI IMS. Kỹ thuật này cho phép Angel và nhóm của cô phân tích đồng thời hàng trăm, hàng nghìn hóa chất khác nhau. Bao gồm các loại protein collagen khác nhau và những sửa đổi HYP của họ trong các mô ung thư vú của bệnh nhân.

Góc nhìn khác của vấn đề

Các nhà nghiên cứu thường thực hiện các nghiên cứu về collagen, bằng cách sử dụng kháng thể hoặc xem xét các mẫu thể hiện RNA của collagen. Vì vậy, họ không thực sự xem xét các cấu trúc của collagen đó. Cho nên cô ấy nói rằng, nhóm nghiên cứu của cô ấy đang thử một cách tiếp cận mới.

Nhóm của cô sử dụng enzym hướng đến collagen và quét các mô bằng máy quang phổ khối. “Tại các tọa độ X và Y cụ thể, gọi là dữ liệu pixel, chúng tôi nhận được tín hiệu từ hàng trăm đến hàng nghìn đỉnh collagen. Điều này cung cấp cho chúng tôi sơ đồ về nơi những thay đổi collagen đang diễn ra trong quá trình ung thư vú, chẳng hạn như ở rìa khối u hoặc bên trong khối u.

Chúng tôi kết hợp các kỹ thuật đo quang phổ khối này với phương pháp kính hiển vi để hiểu được những thay đổi trong sự liên kết collagen tương ứng với những thay đổi collagen trong cấu trúc thực. Trước khi chúng tôi phát triển kĩ thuật này, phát hiện nêu trên là không thể xảy ra.

Cô giải thích rằng, lợi ích cốt lõi khi tiếp cận MALDI IMS là các tiện ích lâm sàng của nó. Các dấu hiệu phân tử được ánh xạ có thể được phủ lên trên các các mô ung thư đặc trưng. Được xác định bằng cách sử dụng các kỹ thuật bệnh lý truyền thống, cho phép thu thập nhiều cấp độ thông tin từ cùng một mẫu.

“Phương pháp này rất phù hợp với những phép thử được thực hiện bởi các phòng thí nghiệm về bệnh lý. Nó có thể được phát triển như một thử nghiệm. Khi mà một phụ nữ được cắt bỏ khối u, sau đó sẽ có một phần mô được lấy ra để nhà nghiên cứu xem xét xem có những loại tế bào ung thư nào trong đó.”

“Sẽ khả thi nếu lấy cùng một phần mô đó và quét nó bằng phép đo khối phổ hình ảnh và nói ‘Phần collagen này của bạn đã bị biến đổi, và điều đó cho thấy rằng bạn có thể cần một phác đồ điều trị tích cực hơn.’”

Thành tựu nghiên cứu gần đây tập trung vào việc xác định những thay đổi trong cấu trúc collagen có liên quan đến sự chênh lệch về nguy cơ, sự tiến triển và kết quả của bệnh ung thư vú.

Mặc dù vẫn chưa xác định được cơ chế nào thúc đẩy sự thay đổi collagen TNBC ở phụ nữ Mỹ gốc Phi. Nhưng Angel tin rằng những điều này có thể liên quan đến các yếu tố kinh tế xã hội hoặc lối sống nhất định. Chẳng hạn như dinh dưỡng hoặc lịch sử sinh sản, một lĩnh vực mà cô hy vọng sẽ được khám phá trong tương lai.

Angel dự đoán rằng những nghiên cứu mới của cô sẽ dẫn đến những cải tiến sâu rộng hơn trong việc điều trị ung thư vú. Cô ghi nhận sự hỗ trợ từ Hollings, đặc biệt là giải thưởng thí điểm từ Quỹ Nghiên cứu Thể chế của Hiệp hội Ung thư Hoa Kỳ của trung tâm. Với cả việc cung cấp hỗ trợ sơ bộ quan trọng dẫn đến giải thưởng nghiên cứu hiện tại của cô từ Viện Ung thư Quốc gia.

“Tôi hy vọng rằng một khi chúng ta biết được loại collagen nào góp phần gây ra ung thư vú, thì điều này có thể sẽ được ứng dụng cho tất cả phụ nữ đang mắc phải một dạng ung thư vú đặc biệt nào đó. Và nó có thể trở thành mục tiêu để bào chế thuốc.”

“Có nhiều công ty dược phẩm đang nghiên cứu nhắm vào mục tiêu collagen. Nhưng vấn đề của họ là họ biết chính xác vị trí nào bị biến đổi và loại collagen nào có liên quan. Chúng tôi nghĩ rằng nghiên cứu này sẽ trả lời một số câu hỏi đó. Đồng thời cũng sẽ tăng cường sức khỏe tổng thể của phụ nữ.”

Nguồn tham khảo: https://www.news-medical.net/news/20201001/Researchers-study-how-patterns-of-collagens-can-serve-as-biomarkers-of-breast-cancer-risk.aspx