Bài viết có sự tham vấn chuyên môn của ThS.BS.CKII Nguyễn Đức Trường – chuyên khoa Ung bướu tại Bệnh viện Quốc tế DNA
Nghiên cứu về tế bào NK không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ chế bảo vệ của cơ thể mà còn mở ra những hướng đi mới trong việc phát triển các liệu pháp điều trị ung thư.
Hệ thống miễn dịch của con người là một mạng lưới phức tạp với nhiều loại tế bào có chức năng bảo vệ cơ thể trước sự xâm nhập của vi khuẩn, virus và các tác nhân gây bệnh khác. Trong số các tế bào miễn dịch, tế bào giết tự nhiên (Natural Killer – NK) đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc nhận diện và tiêu diệt các tế bào nhiễm virus cũng như các tế bào ung thư. Bài viết này sẽ tập trung vào vai trò của tế bào NK trong hệ miễn dịch và bệnh lý ung thư, cũng như những tiến bộ gần đây trong ứng dụng liệu pháp tế bào NK trong điều trị ung thư.
Loại tế bào miễn dịch mạnh mẽ trong hệ miễn dịch bẩm sinh
Tế bào NK là một trong những loại tế bào bạch cầu lớn thuộc hệ thống miễn dịch bẩm sinh, khác biệt với hệ thống miễn dịch thích ứng vì chúng không yêu cầu nhận diện đặc hiệu kháng nguyên để hoạt động. Điều này cho phép tế bào NK có thể phản ứng nhanh chóng với các tế bào bị nhiễm bệnh hoặc biến đổi mà không cần quá trình mẫn cảm trước. Chúng có thể phát hiện và tiêu diệt các tác nhân lạ (tế bào lạ, vi khuẩn, virus ) xâm nhập vào cơ thể ngay từ lần đầu tiên chạm mặt.
Tế bào NK có khả năng tiêu diệt trực tiếp các tế bào nhiễm virus và cả tế bào ung thư thông qua hai cơ chế chính:
Giải phóng các protein độc tế bào: Tế bào NK có khả năng giải phóng các protein như perforin và granzymes vào tế bào mục tiêu. Perforin tạo lỗ trên màng tế bào mục tiêu, cho phép granzymes xâm nhập và kích hoạt quá trình chết theo chương trình (apoptosis) của tế bào.
Khởi động quá trình chết tế bào bằng tín hiệu receptor: Tế bào NK có thể sử dụng các receptor kích hoạt hoặc ức chế trên bề mặt của chúng để nhận diện tế bào mục tiêu. Những tế bào bình thường trong cơ thể thường thể hiện các tín hiệu ức chế trên bề mặt, giúp chúng tránh bị tế bào NK tấn công. Ngược lại, các tế bào ung thư hoặc bị nhiễm virus thường mất những tín hiệu ức chế này, hoặc thể hiện tín hiệu kích hoạt mạnh hơn, dẫn đến việc bị tế bào NK tiêu diệt.
Vai trò của tế bào NK trong ung thư
Ung thư là một nhóm bệnh lý phức tạp liên quan đến sự phân chia và phát triển không kiểm soát của tế bào. Tế bào ung thư có thể phát triển vượt qua các cơ chế kiểm soát của cơ thể, bao gồm việc tránh né sự nhận diện và tiêu diệt bởi hệ thống miễn dịch. Tuy nhiên, tế bào NK đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn sự lan rộng của tế bào ung thư thông qua khả năng tiêu diệt chúng trước khi chúng có thể phát triển thành khối u ác tính.
Các tế bào NK nhận diện tế bào ung thư thông qua các dấu hiệu bề mặt đặc biệt, bao gồm các phân tử căng thẳng (stress molecules) được thể hiện bởi tế bào ung thư. Những dấu hiệu này kích hoạt các receptor kích hoạt trên tế bào NK và khởi động quá trình tiêu diệt tế bào ung thư.
Ngoài ra, các tế bào ung thư thường phát triển các cơ chế để ức chế hoặc tránh né tế bào NK, bao gồm việc giảm biểu hiện các phân tử MHC lớp I trên bề mặt. Điều này giúp chúng tránh được sự nhận diện và tiêu diệt bởi các tế bào T (thuộc hệ miễn dịch thích ứng), nhưng lại khiến chúng trở thành mục tiêu của tế bào NK, do tế bào NK thường tiêu diệt những tế bào thiếu MHC lớp I.
Tế bào NK và microenvironment của khối u
Microenvironment của khối u, hay còn gọi là môi trường vi mô khối u, là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của ung thư cũng như phản ứng miễn dịch của cơ thể đối với nó. Trong môi trường này, tế bào NK thường phải đối mặt với nhiều tín hiệu ức chế từ các tế bào ung thư và các tế bào miễn dịch khác trong môi trường khối u, dẫn đến việc chúng mất khả năng tiêu diệt tế bào ung thư một cách hiệu quả.
Các tế bào ung thư có thể tiết ra các cytokine hoặc các yếu tố tăng trưởng ức chế hoạt động của tế bào NK, chẳng hạn như TGF-β, một cytokine có khả năng ức chế chức năng tiêu diệt của tế bào NK. Bên cạnh đó, tế bào NK cũng phải đối diện với tình trạng mệt mỏi khi hoạt động trong thời gian dài trong môi trường khối u mà không được hỗ trợ hoặc tái kích hoạt kịp thời.
Ứng dụng tế bào NK trong điều trị ung thư
Đối với ngành Y khoa, việc phát tìm ra và phát hiện tế bào NK có ý nghĩa rất lớn trong công cuộc điều trị bệnh. Một lượng nhỏ tế bào miễn dịch không thể tiêu diệt được tế bào mầm mống ung thư, nhưng nhiều tế bào miễn dịch thì có thể làm được. Nguyên lý đơn giản này đã thôi thúc các nhà khoa học nghiên cứu và phát triển các liệu pháp điều trị mới dựa trên tế bào NK. Một số phương pháp tiếp cận đã được nghiên cứu và thử nghiệm, bao gồm:
Liệu pháp tế bào NK truyền vào (NK cell infusion therapy): Trong phương pháp này, các tế bào NK được lấy từ người hiến tặng hoặc bệnh nhân, sau đó được kích hoạt và nhân lên trong phòng thí nghiệm trước khi được truyền lại vào cơ thể bệnh nhân để tăng cường khả năng tiêu diệt tế bào ung thư.
Sử dụng cytokine để tăng cường hoạt động của tế bào NK: Các cytokine như IL-2 và IL-15 đã được sử dụng để kích thích hoạt động và tăng số lượng tế bào NK trong cơ thể bệnh nhân. Điều này có thể cải thiện khả năng miễn dịch tự nhiên của cơ thể trong việc chống lại ung thư.
Liệu pháp sử dụng các tế bào NK biến đổi gen: Các nhà khoa học cũng đã thử nghiệm việc biến đổi gen tế bào NK để chúng có thể nhận diện và tiêu diệt tế bào ung thư một cách hiệu quả hơn. Một trong những hướng đi tiềm năng là kết hợp tế bào NK với các receptor đặc hiệu với tế bào ung thư, giúp chúng nhận diện mục tiêu một cách chính xác hơn.
Liệu pháp CAR-NK: Đây là một phiên bản mới của liệu pháp miễn dịch CAR-T, trong đó các tế bào NK được trang bị receptor chimeric antigen (CAR) để tấn công các tế bào ung thư một cách chọn lọc. CAR-NK mang lại nhiều ưu điểm so với CAR-T, như ít gây ra tác dụng phụ và không cần sử dụng thuốc ức chế miễn dịch mạnh.
Dù tế bào NK cho thấy nhiều tiềm năng trong việc điều trị ung thư, việc ứng dụng liệu pháp tế bào NK vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là sự khó khăn trong việc duy trì hoạt động của tế bào NK trong môi trường vi mô khối u, nơi chúng thường bị ức chế bởi các tín hiệu từ khối u. Ngoài ra, quá trình sản xuất và chuẩn bị các tế bào NK chất lượng cao cũng là một vấn đề quan trọng cần giải quyết.
Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ sinh học và kỹ thuật di truyền, nhiều tiến bộ đang được ghi nhận trong lĩnh vực này. Các thử nghiệm lâm sàng đã cho thấy kết quả tích cực, đặc biệt trong việc sử dụng tế bào NK cho các bệnh nhân bị ung thư máu, như bệnh bạch cầu và u lympho.
Tế bào NK là một trong những thành phần quan trọng của hệ thống miễn dịch bẩm sinh, đóng vai trò chủ chốt trong việc bảo vệ cơ thể khỏi ung thư và các bệnh nhiễm trùng. Sự phát triển của các liệu pháp tế bào NK mang lại hy vọng mới cho bệnh nhân ung thư, đặc biệt là những người không đáp ứng với các phương pháp điều trị truyền thống. Tuy nhiên, để tối ưu hóa và ứng dụng rộng rãi liệu pháp này, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cách tế bào NK tương tác với tế bào ung thư cũng như môi trường vi mô khối u.
