Nghiên cứu khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú MCF-7 tại Đại học Quốc gia Hà Nội

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tạo khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú dòng MCF-7, cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ chế phát triển tế bào.

• Tác giả: Nguyễn Đắc Tú
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Thị Mỹ Nhung
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Tạo khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú dòng MCF-7
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. SÀNG LỌC THUỐC
• 1.1. Quy trình sàng lọc thuốc
• 1.1.1. Quy trình sàng lọc thuốc tiêu chuẩn
• 1.2. Quy trình sàng lọc thuốc tiền lâm sàng
• 1.3. Các mô hình sàng lọc thuốc tiền lâm sàng
• 1.3.1. Mô hình in vitro
• 1.3.1.1. Mô hình nuôi cấy cơ quan
• 1.3.1.2. Mô hình nuôi cấy tế bào đơn lớp (2D)
• 1.3.1.3. Mô hình nuôi cấy ba chiều (3D)
• 1.3.2. Mô hình động vật - in vivo
• 1.4. Mô hình nuôi cấy khối cầu đa bào ung thư
• 1.4.1. Nuôi cấy ba chiều (3D)
• 1.4.2. Lịch sử phát triển của mô hình nuôi cấy khối cầu đa bào ung thư

Tóm tắt

I. Tổng quan về khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú MCF 7

Khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú MCF-7 là một mô hình nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực sinh học ung thư. Mô hình này được phát triển từ dòng tế bào MCF-7, một trong những dòng tế bào ung thư vú phổ biến nhất. Khối cầu đa bào cho phép nghiên cứu các đặc điểm sinh lý và phản ứng của tế bào ung thư trong môi trường gần giống như trong cơ thể người. Việc sử dụng mô hình này giúp cải thiện độ chính xác trong việc sàng lọc thuốc và nghiên cứu cơ chế tác động của các hợp chất chống ung thư.

1.1. Đặc điểm của dòng tế bào MCF 7 trong nghiên cứu ung thư

Dòng tế bào MCF-7 được phát hiện lần đầu vào năm 1970 và đã trở thành một trong những mô hình tiêu chuẩn trong nghiên cứu ung thư vú. Các tế bào này có khả năng phát triển nhanh chóng và dễ dàng nuôi cấy trong điều kiện phòng thí nghiệm. Chúng thể hiện nhiều đặc điểm sinh học của ung thư vú, bao gồm khả năng xâm lấn và di căn, giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cơ chế phát triển của bệnh.

1.2. Lợi ích của mô hình khối cầu đa bào trong nghiên cứu

Mô hình khối cầu đa bào cho phép tái tạo môi trường ba chiều, giúp các tế bào tương tác với nhau và với chất nền ngoại bào. Điều này giúp mô phỏng chính xác hơn các đặc điểm của khối u trong cơ thể, từ đó nâng cao khả năng dự đoán hiệu quả của các liệu pháp điều trị. Nghiên cứu cho thấy rằng khối cầu đa bào có thể phản ứng với thuốc tương tự như khối u thực tế, từ đó giảm thiểu rủi ro trong các thử nghiệm lâm sàng.

II. Thách thức trong việc phát triển khối cầu đa bào ung thư MCF 7

Mặc dù khối cầu đa bào ung thư MCF-7 mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc phát triển và duy trì mô hình này cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là khả năng tái tạo chính xác cấu trúc và chức năng của khối u trong cơ thể. Các yếu tố như sự phân bố tế bào, tương tác tế bào và môi trường nuôi cấy đều ảnh hưởng đến sự phát triển của khối cầu đa bào.

2.1. Khó khăn trong việc duy trì cấu trúc khối cầu

Khối cầu đa bào thường gặp khó khăn trong việc duy trì cấu trúc ổn định trong thời gian dài. Sự thiếu hụt dinh dưỡng và oxy có thể dẫn đến hiện tượng chết tế bào ở trung tâm khối cầu, làm giảm hiệu quả của mô hình. Do đó, việc tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy là rất quan trọng để đảm bảo sự sống sót và phát triển của các tế bào trong khối cầu.

2.2. Tác động của môi trường nuôi cấy đến khối cầu

Môi trường nuôi cấy có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển và phản ứng của khối cầu đa bào. Các yếu tố như pH, nồng độ oxy, và thành phần dinh dưỡng cần được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu của tế bào. Việc nghiên cứu và phát triển các môi trường nuôi cấy tối ưu sẽ giúp cải thiện khả năng sống sót và chức năng của khối cầu.

III. Phương pháp tạo khối cầu đa bào ung thư MCF 7 hiệu quả

Để tạo ra khối cầu đa bào ung thư MCF-7, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp tạo ra khối cầu mà còn đảm bảo rằng chúng có thể phát triển và duy trì các đặc tính sinh học cần thiết cho nghiên cứu. Một số phương pháp phổ biến bao gồm nuôi cấy giọt treo, nuôi cấy xoay tròn và sử dụng giá thể sinh học.

3.1. Phương pháp nuôi cấy giọt treo

Nuôi cấy giọt treo là một trong những phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất để tạo khối cầu đa bào. Trong phương pháp này, các tế bào được nuôi trong các giọt nhỏ, cho phép chúng tự tổ chức và hình thành khối cầu. Phương pháp này giúp duy trì sự tương tác giữa các tế bào và tạo ra môi trường ba chiều tự nhiên.

3.2. Sử dụng giá thể sinh học trong nuôi cấy

Giá thể sinh học được sử dụng để hỗ trợ sự phát triển của khối cầu đa bào. Các giá thể này giúp cung cấp dinh dưỡng và oxy cho tế bào, đồng thời tạo ra một môi trường tương tự như trong cơ thể. Việc lựa chọn giá thể phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo sự sống sót và phát triển của khối cầu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của khối cầu đa bào ung thư MCF 7 trong nghiên cứu

Khối cầu đa bào ung thư MCF-7 đã được áp dụng trong nhiều nghiên cứu khác nhau, từ việc sàng lọc thuốc đến nghiên cứu cơ chế tác động của các hợp chất chống ung thư. Mô hình này cho phép các nhà nghiên cứu đánh giá hiệu quả của các liệu pháp điều trị trong điều kiện gần giống như trong cơ thể, từ đó nâng cao khả năng phát triển các loại thuốc mới.

4.1. Sàng lọc thuốc chống ung thư

Khối cầu đa bào MCF-7 được sử dụng để sàng lọc các hợp chất chống ung thư mới. Các nghiên cứu cho thấy rằng mô hình này có thể phản ứng với thuốc tương tự như khối u thực tế, giúp giảm thiểu rủi ro trong các thử nghiệm lâm sàng. Việc sử dụng khối cầu đa bào giúp tăng cường khả năng phát hiện các hợp chất có tiềm năng điều trị cao.

4.2. Nghiên cứu cơ chế tác động của thuốc

Khối cầu đa bào cũng được sử dụng để nghiên cứu cơ chế tác động của các hợp chất chống ung thư. Các nhà nghiên cứu có thể quan sát sự tương tác giữa tế bào ung thư và thuốc, từ đó hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của các liệu pháp điều trị. Điều này giúp cải thiện khả năng phát triển các loại thuốc mới hiệu quả hơn.

V. Kết luận và tương lai của khối cầu đa bào ung thư MCF 7

Khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú MCF-7 là một mô hình nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực ung thư học. Mô hình này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác trong việc sàng lọc thuốc mà còn cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ chế phát triển của bệnh. Tương lai của nghiên cứu khối cầu đa bào hứa hẹn sẽ mang lại nhiều tiến bộ trong việc phát triển các liệu pháp điều trị ung thư hiệu quả hơn.

5.1. Tiềm năng phát triển các liệu pháp điều trị mới

Khối cầu đa bào MCF-7 có tiềm năng lớn trong việc phát triển các liệu pháp điều trị mới. Việc nghiên cứu sâu hơn về mô hình này có thể dẫn đến việc phát hiện ra các hợp chất mới có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư mà không gây hại cho các mô lành. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các liệu pháp điều trị an toàn và hiệu quả hơn.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, nghiên cứu về khối cầu đa bào sẽ tiếp tục được mở rộng. Các nhà khoa học sẽ tìm cách tối ưu hóa các phương pháp nuôi cấy và phát triển các mô hình mới để cải thiện độ chính xác và hiệu quả trong nghiên cứu ung thư. Việc kết hợp công nghệ sinh học và công nghệ nano cũng hứa hẹn sẽ mang lại những bước tiến mới trong lĩnh vực này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ung thư vú là một trong những loại ung thư phổ biến và gây tử vong hàng đầu trên thế giới, với hàng triệu ca mắc mới mỗi năm. Việc phát triển các loại thuốc điều trị hiệu quả, an toàn là một thách thức lớn trong y học hiện đại. Quy trình sàng lọc thuốc chống ung thư thường kéo dài từ 10 đến 30 năm, bao gồm nhiều giai đoạn từ phát hiện, thử nghiệm tiền lâm sàng đến thử nghiệm lâm sàng. Trong đó, giai đoạn sàng lọc tiền lâm sàng trên các dòng tế bào nuôi cấy in vitro đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả và độc tính ban đầu của các hợp chất.

Tuy nhiên, mô hình nuôi cấy tế bào đơn lớp (2D) truyền thống không phản ánh đầy đủ các đặc điểm sinh học và cấu trúc không gian của khối u trong cơ thể, dẫn đến nhiều trường hợp thuốc có độc tính trên mô hình 2D nhưng không hiệu quả trên động vật hoặc người. Do đó, việc phát triển mô hình nuôi cấy ba chiều (3D), đặc biệt là mô hình khối cầu đa bào ung thư (multicellular tumor spheroid - MCTS) từ dòng tế bào ung thư biểu mô tuyến vú MCF-7, được xem là bước tiến quan trọng nhằm mô phỏng chính xác hơn môi trường in vivo, tăng hiệu quả sàng lọc thuốc và giảm thiểu chi phí, thời gian nghiên cứu.

Luận văn này tập trung vào việc tạo khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú dòng MCF-7, nghiên cứu đặc điểm hình thái, cấu trúc, động học tăng trưởng của khối cầu, đồng thời ứng dụng mô hình này để kiểm tra độc tính và khả năng xâm nhập của hệ thuốc nano (Ptx-Cur)-Co. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội trong năm 2014, góp phần nâng cao chất lượng mô hình thử nghiệm tiền lâm sàng tại Việt Nam, hỗ trợ phát triển thuốc điều trị ung thư hiệu quả hơn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Mô hình nuôi cấy tế bào 2D và 3D: Mô hình 2D là nuôi cấy tế bào đơn lớp trên bề mặt phẳng, trong khi mô hình 3D như khối cầu đa bào mô phỏng cấu trúc không gian ba chiều của khối u, bao gồm các tương tác tế bào-tế bào và tế bào-môi trường ngoại bào.
• Đặc điểm sinh học của khối cầu đa bào ung thư (MCTS): Khối cầu có cấu trúc ba lớp gồm lớp ngoài phân chia mạnh, lớp trung gian ngừng phân chia và lõi hoại tử do thiếu oxy và dinh dưỡng, tương tự như khối u rắn in vivo.
• Động học tăng trưởng và phản ứng thuốc: MCTS thể hiện tốc độ tăng trưởng, chu trình tế bào và phản ứng với thuốc khác biệt so với mô hình 2D, giúp đánh giá chính xác hơn hiệu quả và độc tính của thuốc.
• Ứng dụng công nghệ nano trong điều trị ung thư: Hệ thuốc nano (Ptx-Cur)-Co sử dụng paclitaxel kết hợp curcumin bọc trong copolymer PLA-TPGS nhằm tăng hiệu quả và giảm độc tính so với thuốc truyền thống.

Các khái niệm chính bao gồm: nuôi cấy tế bào, khối cầu đa bào ung thư, động học tăng trưởng, độc tính thuốc, hệ thuốc nano, và mô hình thử nghiệm tiền lâm sàng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dòng tế bào ung thư vú MCF-7 được cung cấp bởi ngân hàng tế bào ATCC, các hệ thuốc nano do Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cung cấp.
• Phương pháp gây tạo khối cầu đa bào: Sử dụng phương pháp giọt treo (hanging drop) với nồng độ tế bào từ 10^3 đến 2x10^4 tế bào/giọt, phủ agarose 1,5% lên đĩa nuôi cấy để ngăn bám dính tế bào, tạo điều kiện cho tế bào liên kết thành khối spheroid.
• Phân tích động học tăng trưởng: Đo kích thước khối cầu hàng ngày bằng kính hiển vi, tính thể tích theo công thức V = (\frac{4}{3} \pi (ab)^{3/2}), với a, b là đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của khối cầu.
• Thử độc tính: Thử nghiệm trên mô hình 2D và 3D sử dụng bộ kit CellTiter 96® Non-Radioactive Cell Proliferation Assay (phương pháp MTT), đánh giá IC50 của các chế phẩm thuốc gồm (Ptx-Cur)-Co, (Ptx)-Co, paclitaxel thường, curcumin thường và hỗn hợp paclitaxel-curcumin.
• Nghiên cứu xâm nhập thuốc: Quan sát sự phân bố của hệ thuốc nano trong khối cầu đa bào bằng kính hiển vi laser quét đồng tụ dưới bước sóng kích thích 488 nm.
• Timeline nghiên cứu: Gây tạo khối cầu trong 24-36 giờ, theo dõi tăng trưởng trong 28-30 ngày, thử độc tính kéo dài 8 ngày, quan sát xâm nhập thuốc sau 24 giờ điều trị.

Cỡ mẫu gồm 20 khối cầu cho các phân tích động học và 39 khối cầu cho thử nghiệm độc tính, đảm bảo độ tin cậy và ý nghĩa thống kê.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tỷ lệ tạo khối cầu đa bào cao: Tỷ lệ tạo khối cầu duy nhất trong giọt treo đạt khoảng 95-100%, trong khi tỷ lệ tạo khối cầu trên đĩa phủ agarose đạt trung bình 87-90%, chứng tỏ phương pháp giọt treo hiệu quả trong việc tạo khối cầu đồng đều về kích thước và hình thái.

2. Động học tăng trưởng khối cầu: Khối cầu MCF-7 phát triển trong khoảng 28-30 ngày, đạt thể tích cực đại từ ngày 15-19, với tốc độ tăng thể tích lên đến 240% trong giai đoạn 3-7 ngày, sau đó tăng trưởng ổn định khoảng 20% mỗi 48 giờ. Từ ngày 21 trở đi, thể tích khối cầu giảm dần do sự xuất hiện và phát triển của lõi hoại tử.

3. Đặc điểm cấu trúc khối cầu: Khối cầu có cấu trúc ba lớp rõ rệt gồm lớp ngoài phân chia mạnh, lớp trung gian ngừng phân chia và lõi hoại tử chứa tế bào chết do thiếu oxy và dinh dưỡng. Kích thước lõi hoại tử tăng dần theo thể tích khối cầu với hệ số tương quan R² = 0,989, cho phép dự đoán kích thước lõi dựa trên thể tích khối cầu.

4. Độc tính thuốc trên mô hình 2D và 3D: Giá trị IC50 của (Ptx-Cur)-Co trên mô hình 2D thấp hơn nhiều so với mô hình 3D, cho thấy tế bào trong khối cầu đa bào có khả năng kháng thuốc cao hơn. Tuy nhiên, (Ptx-Cur)-Co thể hiện độc tính mạnh hơn paclitaxel thường trên cả hai mô hình, chứng minh hiệu quả vượt trội của hệ thuốc nano.

Thảo luận kết quả

Sự thành công trong việc tạo khối cầu đa bào MCF-7 với tỷ lệ cao và đồng đều về kích thước cho thấy phương pháp giọt treo kết hợp phủ agarose là kỹ thuật phù hợp để xây dựng mô hình 3D nghiên cứu ung thư vú. Động học tăng trưởng và cấu trúc ba lớp của khối cầu phản ánh chính xác đặc điểm sinh học của khối u rắn in vivo, giúp mô hình này trở thành công cụ hữu ích trong sàng lọc thuốc tiền lâm sàng.

Sự khác biệt về độc tính thuốc giữa mô hình 2D và 3D nhấn mạnh hạn chế của mô hình 2D trong đánh giá hiệu quả thuốc, đồng thời khẳng định ưu thế của mô hình 3D trong mô phỏng môi trường khối u thực tế. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế, cho thấy tế bào trong khối cầu đa bào có khả năng kháng thuốc cao hơn do cấu trúc ba chiều và sự phân bố oxy, dinh dưỡng không đồng đều.

Khả năng xâm nhập và phân bố của hệ thuốc nano (Ptx-Cur)-Co vào khối cầu đa bào được quan sát bằng kính hiển vi laser quét đồng tụ cho thấy thuốc có thể thâm nhập sâu vào khối u, tăng hiệu quả điều trị. Điều này mở ra triển vọng ứng dụng công nghệ nano trong phát triển thuốc chống ung thư hiệu quả hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ động học tăng trưởng thể tích khối cầu và lõi hoại tử theo thời gian, bảng so sánh giá trị IC50 của các chế phẩm trên mô hình 2D và 3D, cũng như hình ảnh kính hiển vi mô tả cấu trúc khối cầu và phân bố thuốc.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng mô hình khối cầu đa bào MCF-7 trong sàng lọc thuốc: Khuyến khích các phòng thí nghiệm nghiên cứu ung thư áp dụng mô hình 3D này để đánh giá hiệu quả và độc tính thuốc, nhằm nâng cao độ chính xác và giảm thiểu chi phí thử nghiệm trên động vật. Thời gian triển khai: 6-12 tháng.

2. Phát triển và tối ưu hóa hệ thuốc nano: Tiếp tục nghiên cứu cải tiến các hệ thuốc nano như (Ptx-Cur)-Co để tăng khả năng thâm nhập và giảm độc tính, hướng tới thử nghiệm lâm sàng. Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu và công ty dược phẩm trong vòng 2-3 năm.

3. Chuẩn hóa quy trình tạo và nuôi cấy khối cầu đa bào: Xây dựng quy trình chuẩn, bao gồm kỹ thuật giọt treo và phủ agarose, để đảm bảo tính đồng nhất và khả năng tái lập của mô hình trong các phòng thí nghiệm khác nhau. Thời gian: 6 tháng.

4. Mở rộng nghiên cứu đồng nuôi cấy: Phát triển mô hình đồng nuôi cấy khối cầu đa bào với các loại tế bào bình thường hoặc tế bào miễn dịch để mô phỏng môi trường vi mô khối u phức tạp hơn, phục vụ nghiên cứu cơ chế di căn và đáp ứng thuốc. Thời gian: 1-2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu ung thư và sinh học tế bào: Sử dụng mô hình khối cầu đa bào để nghiên cứu cơ chế sinh học của khối u, phản ứng thuốc và phát triển liệu pháp điều trị mới.

2. Phòng thí nghiệm phát triển thuốc: Áp dụng mô hình 3D trong sàng lọc tiền lâm sàng nhằm nâng cao độ chính xác đánh giá hiệu quả và độc tính thuốc, giảm thiểu chi phí và thời gian thử nghiệm.

3. Cơ sở đào tạo đại học và sau đại học: Là tài liệu tham khảo cho sinh viên và nghiên cứu sinh chuyên ngành sinh học thực nghiệm, y sinh học, công nghệ sinh học trong việc xây dựng mô hình nghiên cứu ung thư hiện đại.

4. Công ty dược phẩm và công nghệ sinh học: Hướng tới phát triển các sản phẩm thuốc nano và liệu pháp điều trị ung thư dựa trên mô hình thử nghiệm tiên tiến, tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình khối cầu đa bào khác gì so với mô hình nuôi cấy 2D?
   Mô hình 3D tạo khối cầu đa bào mô phỏng cấu trúc không gian và tương tác tế bào như khối u thật, trong khi mô hình 2D chỉ là tế bào đơn lớp trên bề mặt phẳng, thiếu các tương tác quan trọng, dẫn đến kết quả thử nghiệm không chính xác bằng.

2. Tại sao cần sử dụng dòng tế bào MCF-7 trong nghiên cứu này?
   MCF-7 là dòng tế bào ung thư vú phổ biến, giữ được đặc điểm biệt hóa của tế bào biểu mô tuyến vú, có chu kỳ phân chia ổn định 29 giờ, phù hợp cho nghiên cứu sinh học và thử nghiệm thuốc.

3. Phương pháp giọt treo có ưu điểm gì trong tạo khối cầu?
   Phương pháp này giúp tạo khối cầu đồng đều về kích thước và hình thái, tỷ lệ tạo khối cao (trên 95%), chi phí thấp, thao tác đơn giản và dễ theo dõi, phù hợp cho nghiên cứu quy mô nhỏ và trung bình.

4. Hệ thuốc nano (Ptx-Cur)-Co có ưu điểm gì so với thuốc truyền thống?
   Hệ thuốc nano tăng khả năng thâm nhập vào khối u, nâng cao hiệu quả điều trị, giảm độc tính cho mô lành, đồng thời có thể phối hợp tác dụng của paclitaxel và curcumin, giúp vượt qua kháng thuốc.

5. Lõi hoại tử trong khối cầu đa bào có ý nghĩa gì?
   Lõi hoại tử phản ánh vùng thiếu oxy và dinh dưỡng trong khối u, ảnh hưởng đến sự phát triển và đáp ứng thuốc. Nghiên cứu lõi hoại tử giúp hiểu cơ chế kháng thuốc và thiết kế phác đồ điều trị hiệu quả hơn.

Kết luận

• Đã thành công trong việc tạo khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú dòng MCF-7 với tỷ lệ tạo khối trên 95% và đồng đều về kích thước.
• Mô hình khối cầu đa bào thể hiện đặc điểm cấu trúc ba lớp và động học tăng trưởng tương đồng với khối u rắn in vivo.
• Hệ thuốc nano (Ptx-Cur)-Co có độc tính mạnh hơn paclitaxel thường trên cả mô hình 2D và 3D, đồng thời có khả năng xâm nhập sâu vào khối cầu.
• Mô hình 3D giúp đánh giá chính xác hơn hiệu quả và độc tính thuốc, góp phần giảm thiểu chi phí và thời gian phát triển thuốc.
• Đề xuất áp dụng rộng rãi mô hình này trong nghiên cứu và phát triển thuốc chống ung thư, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng mô hình đồng nuôi cấy và ứng dụng công nghệ nano.

Next steps: Chuẩn hóa quy trình tạo khối cầu, mở rộng nghiên cứu đồng nuôi cấy, phát triển hệ thuốc nano mới và tiến tới thử nghiệm lâm sàng.

Các nhà nghiên cứu và phòng thí nghiệm được khuyến khích áp dụng mô hình khối cầu đa bào MCF-7 để nâng cao hiệu quả nghiên cứu ung thư và phát triển thuốc điều trị mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Sự ra đời của một loại thuốc mới có khả năng tiêu diệt và ngăn chặn sự phát triển của tế bào ác tính và đồng thời không hoặc gây độc tính thấp với các mô lành sẽ mở ra cơ hội cứu sống hàng chục triệu người trên thế giới đang phải chống chọi với căn bệnh ung thư hiểm nghèo. Với mục tiêu đó, quy trình sàng lọc dược phẩm tại tất cả các phòng thí ngiệm, viện nghiên cứu, công ty sản xuất dược phẩm trên thế giới đều phải tuân theo những quy định và tiêu chuẩn nghiêm ngặt của các cơ quan và tổ chức kiểm nghiệm dược phẩm. Một quy trình kiểm ngiệm thuốc chống ung thư nói riêng và các loại thuốc khác nói chung có thể kéo dài từ 10-30 năm, gồm nhiều giai đoạn khác nhau, từ phát hiện thuốc, sàng lọc tiền lâm sàng, lâm sàng …với số lượng chất, đối tượng, mục đích thử nghiệm khác nhau nhằm đảm bảo các loại thuốc khi đã trở thành thương phẩm sẽ đạt được hiệu quả điều trị cao và có ít tác dụng phụ nhất cho người bệnh. Sàng lọc tiền lâm sàng trên các dòng tế bào nuôi cấy đơn lớp in vitro (2D) đóng một vai trò không thể thay thế trong giai đoạn đầu tiên của kiểm nghiệm thuốc.

Với số lượng chất có thể lên tới hàng vạn, mô hình nuôi cấy tế bào đơn lớp cho phép nhanh chóng tìm ra nhóm chất có hiệu quả điều trị tốt nhất. Tuy nhiên, thực tế cho thấy rất nhiều chất có độc tính trên mô hình đơn lớp lại không có tác dụng khi thử nghiệm trên đối tượng động vật và do đó không thể tiếp tục phát triển thành thuốc điều trị. Vấn đề này bắt nguồn từ việc các tế bào đơn lớp thiếu hầu hết các đặc điểm của các khối mô ung thư in vivo như cấu trúc không gian, tương tác tế bào, tương tác môi trường… Chính vì vậy, việc phát triển một mô hình in vitro mới mô phỏng được chính xác hơn cấu trúc và các đặc tính của các khối u trong cơ thể sẽ làm tăng đáng kể hiệu quả sàng lọc, hạn chế số lượng thuốc phải thử nghiệm trên động vật thí nghiệm cũng như trên người tình nguyện, từ đó giảm tối thiểu thời gian và chi phí cho việc phát triển một loại Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Luận văn cao học thuốc mới cũng như tránh được những trở ngại liên quan tới đạo đức khoa học với các tổ chức bảo vệ động vật, tổ chức nhân quyển, tổ chức y khoa. Để góp phần thực hiện được những mục tiêu đó tại Việt Nam, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Tạo khối cầu đa bào ung thư biểu mô tuyến vú dòng MCF-7” Với các mục tiêu:  Tạo khối cầu đa bào ung thư từ dòng tế bào ung thư biểu mô tuyến vú MCF-7.

 Nghiên cứu các đặc điểm về hình thái, cấu trúc, động học tăng trưởng của các khối cầu đa bào ung thư MCF-7 đã gây tạo.  Sử dụng mô hình khối cầu đa bào ung thư MCF-7 để kiểm tra độc tính của hệ thuốc nano (Ptx-Cur)-Co.  Nghiên cứu sự xâm nhập và phân bố của hệ thuốc (Ptx-Cur)-Co vào bên trong khối cầu đa bào ung thư MCF-7. Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Luận văn cao học 1.Sàng lọc thuốc 1.Quy trình sàng lọc thuốc 1.Quy trình sàng lọc thuốc tiêu chuẩn Tất cả các loại thuốc từ phòng thí nghiệm đến khi trở thành một sản phẩm thương mại đều phải trải qua quy trình đánh giá nghiêm ngặt của các tổ chức kiểm nghiệm dược phẩm với mục đích đảm bảo sự an toàn và hiệu quả trong điều trị.

Đây là con đường duy nhất và có thể kéo dài qua nhiều giai đoạn với thời gian từ vài năm cho tới vài chục năm. Dưới đây là quy trình sàng lọc chung nhất theo quy chuẩn của các cơ quan kiểm nghiệm dược phẩm uy tín thế giới (Hình 1) [72-74]. Bước đầu tiên để các công ty dược hay các viện nghiên cứu phát triển một loại thuốc là tiến hành sàng lọc các hợp chất có tiền năng từ hàng vạn các hợp chất ban đầu trên các mô hình in vitro (drug discovery). Tiếp đó, các hợp chất này sẽ được đưa vào thử nghiệm tiền lâm sàng (pre-clinical) trên mô hình động vật với các cấp độ tăng dần.

Trong giai đoạn này, các tổ chức kiểm nghiệm dựa trên các kết quả kiểm tra tiền lâm sàng để quyết định các chất trên có được phép để đưa vào thử nghiệm trên người hay không. Toàn bộ giai đoạn này diễn ra trong khoảng 6-7 năm. Khi một loại thuốc đã được cho phép để tiến hành sàng lọc trên người bệnh hay còn gọi là sàng lọc lâm sàng (clinical), nó sẽ phải trải qua 3 giai đoạn thử nghiệm với quy mô tăng dần trong thời gian khoảng 6 năm:  Giai đoạn I: được tiến hành ở những người khỏe mạnh nhằm kiểm tra các tác dụng phụ của thuốc cũng như sự chuyển hóa và bài tiết của thuốc trong cơ thể.  Giai đoạn II: được tiến hành với mục đích kiểm tra hiệu quả và thu thập số liệu sơ bộ về hoạt động của thuốc trên người bệnh.

Bệnh nhân điều trị với loại thuốc đang Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Luận văn cao học thử nghiệm sẽ được so sánh với các bệnh nhân không được điều trị hoặc điều trị với một loại thuốc khác song song với đánh giá các tác dụng phụ.  Giai đoạn III: các kiểm tra về tính an toàn cũng như hiệu quả sẽ được tiếp tục tiến hành trên các nhóm người bệnh khác nhau, liều lượng thuốc khác nhau cũng như khi kết hợp điều trị cùng với các thuốc khác.  Khi đã đạt yêu cầu của cả ba giai đoạn trên, các loại thuốc được thử nghiệm sẽ phải hoàn thành một số thủ tục pháp lý và khoa học trong khoảng thời gian một năm ruỡi để có thể chính thức trở thành một sản phẩm thương mại. Thời gian trung bình cho một quy trình phát triển thuốc.

Quá trình sàng lọc dược phẩm có thể diễn ra trong vài năm tới vài chục năm, từ hàng vạn chất ban đầu tuyển chọn ra một hoặc vài chất đạt yêu cầu kiểm định[74].Quy trình sàng lọc thuốc tiền lâm sàng Sàng lọc tiền lâm sàng là một giai đoạn quan trọng trong toàn quy trình, với mục đích xác định hiệu quả điều trị, độc tính, các dữ liệu dược động học, được tiến hành trên hai đối tượng chính là các dòng tế bào ung thư nuôi cấy in vitro và trên chuột mang khối Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Luận văn cao học u hình thành từ các dòng tế bào ung thư người. Quá trình sàng lọc tiền lâm sàng đối với các chất có hoạt tính chống ung thư gồm các giai đoạn sau [72]:  Giai đoạn 1: Các loại thuốc trước tiên sẽ được thử nghiệm với ba dòng tế bào ung thư người với nồng độ thử nghiệm duy nhất trong 48h. Những chất có khả năng ức chế sự tăng trưởng của một hay nhiều dòng tế bào sẽ được lựa chọn cho giai đoạn tiếp theo.  Giai đoạn 2: Trong giai đoạn này, các thuốc thử nghiệm sẽ được tiếp xúc với khoảng 60 dòng tế bào ung thư người với phổ rất rộng bao gồm ung thư phổi, đại tràng, tuyến tiền liệt, buồng trứng, vú, thận với năm nồng độ cách biệt.

Nếu thuốc có khả năng tiêu diệt chọn lọc một dòng tế bào ung thư nhất định hoặc nhiều dòng tế bào khác nhau với cùng một cơ chế tác động hay có hiệu quả gây độc ở nồng độc rất thấp thì sẽ được chuyển sang giai đoạn tiếp theo.  Giai đoạn 3: Ở pha cuối cùng của sàng lọc tiền lâm sàng, các chất có tiềm năng sẽ được sử dụng để điều trị cho chuột mang các khối u rắn dưới da. Những loại thuốc có khả năng tiêu diệt hoặc làm chậm quá trình phát triển của các khối u với độc tính và tác dụng phụ thấp nhất cho đối tượng thí nghiệm sẽ được đưa lên sàng lọc trên người bệnh (lâm sàng).Các mô hình sàng lọc thuốc tiền lâm sàng Các mô hình đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc sàng lọc dược phẩm. Tùy vào từng giai đoạn của quá trình sàng lọc thuốc, các mô hình này sẽ được lựa chọn một cách thích hợp nhằm đảm bảo các thử nghiệm được tiến hành nhanh chóng, hiệu quả nhất mà vẫn đảm bảo được các vấn đề đạo đức trong khoa học.

Với số lượng chất phải sàng lọc tại khâu đầu tiên có thể lên tới hàng vạn thì việc sử dụng các mô hình in vitro như trên tế bào đơn lớp, cơ quan nuôi cấy là rất cần thiết để có thể nhanh chóng khu trú được các nhóm chất có hiệu quả cũng như thu thập các số liệu sơ bộ về độc tính, các tác dụng Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Luận văn cao học không mong muốn của chúng trước khi đưa lên các mô hình ở cấp độ cao hơn. Từ những kết quả thu được ban đầu, các kiểm tra tiếp theo trên mô hình động vật – mô hình in vivo sẽ tiết kiệm thời gian, kinh phí hơn rất nhiều thông qua giảm thiểu được số lượng chất, số lượng động vật tham gia các thử nghiệm.Mô hình in vitro Mô hình nuôi cấy cơ quan Đây là loại mô hình nuôi cấy cổ điển nhất được sử dụng từ những năm 1950. Các cơ quan được tách ra khỏi cơ thể, đem nuôi cấy in vitro. Sau đó, chúng được tương tác với các hợp chất cần thử.

Ưu điểm của mô hình này là duy trì được tính nguyên vẹn của mô cũng như mối quan hệ giữa tế bào với tế bào, nhờ vậy mà nó có tính tương đồng hơn với điều kiện in vivo. Tuy nhiên, do những khó khăn khác biệt về mẫu vật mà việc đánh giá hiệu quả của thuốc có nhiều sai số, do vậy việc sử dụng mô hình này bị hạn chế, và khó để áp dụng vào sàng lọc thuốc quy mô lớn [4]. Nuôi cấy tinh hoàn chuột để sản xuất tinh trùng in vitro. (A) Các mảnh tinh hoàn nuôi trên giá thể agarose trong môi trường nuôi cấy có bổ sung KBR.

(B) Mô tinh hoàn nuôi cấy sau 7 ngày. Nguyễn Đắc Tú K20 - Sinh học thực nghiệm 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Luận văn cao học Mô hình nuôi cấy tế bào đơn lớp (2D) Đây là mô hình nuôi cấy phổ biến nhất tại tất cả các phòng thí nghiệm trên thời giới trong nhiều thập kỷ qua.