Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Sự phát triển và tăng trưởng của ung thư vẫn là mối đe dọa quan trọng và tiếp diễn đối với cuộc sống của con người trên khắp thế giới. Trong khi các liệu pháp trị liệu tiên tiến như liệu pháp miễn dịch và CAR-T đã tiến triển đáng kinh ngạc trong điều trị ung thư di căn ở cả trường hợp u máu lẫn u đặc thì sự khởi phát di căn và tiến triển của ung thư vẫn là vấn đề còn nhiều tranh luận và rất cần những nghiên cứu thêm. Mô hình động vật thí nghiệm không chỉ có ưu điểm lớn trong việc mô phỏng cơ chế xuất hiện, phát triển và biến đổi di căn của khối u mà còn có thể sử dụng để đánh giá tác động trị liệu của nhiều phương pháp trong can thiệp lâm sàng, dần dần trở thành một công cụ không thể thiếu trong nghiên cứu ung thư. Trong bài viết này sẽ tóm lược những nghiên cứu gần đây sử dụng mô hình thử nghiệm trên chuột nhắt và chuột cống bạch tạng (còn gọi là chuột rat), tập trung vào mô hình tạo u tự phát, cảm ứng, chuyển gen và cấy ghép nhằm giúp định hướng cho những nghiên cứu tương lai về cơ chế của di căn và ngăn ngừa ung thư.

1. DẪN NHẬP
Theo Tổ chức Y tế Thế giới, có 19.3 triệu ca ung thư mới trên toàn thế giới năm 2020, và gần 10 triệu ca tử vong liên quan (1). Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng dân số và già hóa, gánh nặng ung thư toàn cầu sẽ còn tiếp tục tăng. Ước tính đến năm 2040, số bệnh nhân ung thư sẽ đạt 28.4 triệu ca/năm, tăng 47% so với năm 2020 (2). Gần đây, các liệu pháp trị liệu mới, như liệu pháp miễn dịch hay liệu pháp nhắm trúng đích đã cải thiện đáng kể tỷ lệ sống của bệnh nhân so với các liệu pháp truyền thống; tuy nhiên, có một bộ phận có khả năng đáp ứng thấp với liệu pháp, và vấn đề kháng thuốc gần như không thể tránh khỏi (3). Do đó, nghiên cứu chuyên sâu về cơ chế xuất hiện phát triển của ung thư và cải thiện chiến lược chẩn đoán và điều trị có tầm quan trọng đặc biệt. Đây là tiêu điểm chính của các nghiên cứu về ung thư.
Mô hình khối u trên động vật có giá trị cho phân tích thực nghiệm vì khối u trên động vật có các đặc tính tương tự như khối u người. Chúng ta có thể nghiên cứu sự xuất hiện và phát triển của khối u qua quan sát mô hình khối u trên động vật, nghiên cứu ảnh hưởng của gen lên quá trình sinh ung và phát triển bằng cách knock out hay knock in một gen nào đó, có thể tạo mô hình PDX (patient –derived xenotransplantation – dị ghép từ người bệnh) để sàng lọc thuốc và thử nghiệm tiền lâm sàng. Hơn nữa, chiến lược thử nghiệm này cũng lợi thế vì chi phí thấp, động vật có vòng đời ngắn và giúp tránh được các thử nghiệm trên người. Do đó, việc sử dụng mô hình động vật vô cùng giá trị cho các nghiên cứu ung thư (4). Hiên nay, dựa vào tác nhân tạo khối u, mô hình động vật được phân chia thành 4 nhóm: tự phát, cảm ứng, chuyển gen và cấy ghép. Trong số này, các mô hình tự phát, cảm ứng và chuyển gen đều là khối u nguyên phát; mô hình cấy ghép bao gồm ghép đồng loại và ghép dị loại. Mô hình cấy ghép được sử dụng phổ biến nhất là dị ghép khối u người trên chuột suy giảm miễn dịch. So với các mô hình không phải từ động vật thì mô hình động vật có tính tương tự với bệnh người cao hơn, đặc biệt là chuột nhắt và chuột rat. Chúng có chu kỳ sinh sản ngắn cải thiện hiệu suất thử nghiệm. Dự án giải trình tự bộ gen chuột đã hoàn thành năm 2002 cho thấy 99% gen người tồn tại ở chuột với sự tương đồng gen cao, 78.5% (5). Do đó, chuột là động vật được sử dụng phổ biến nhất trong nghiên cứu về ung thư. Bài viết này giới thiệu những tiến triển nghiên cứu với các mô hình khối u người khác nhau trên chuột nhắt và chuột rat; phân tích quá trình phát triển, ưu nhược điểm, ứng dụng và triển vọng phát triển tương lai.        
  2. MÔ HÌNH ĐỘNG VẬT MANG KHỐI U TỰ PHÁT
Mô hình động vật mang khối u tự phát được sử dụng để nghiên cứu các khối u xuất hiện tự nhiên trên động vật thí nghiệm mà không có bất kỳ can thiệp nhân tạo, chủ ý nào. Loại mô hình này cũng như tỷ lệ phát sinh của nó rất khác nhau tuỳ loài và giống động vật thí nghiệm (Hình 1). Ưu điểm của mô hình tự phát là quá trình hình thành khối u tương tự như ở người, thời gian xuất hiện và phát triển dài, có thể được điều trị hoàn toàn với can thiệp nhiều yếu tố, có thể quan sát vai trò của yếu tố di truyền trong sinh ung thư. Tuy nhiên, nhược điểm là thời gian thử nghiệm dài, cần nhiều động vật, chi phí cao; thêm vào đó, khối u tự phát trên mỗi cá thể động vật thường không đồng nhất và có khác biệt tăng trưởng, gây khó khăn để có số lượng lớn động vật mang khối u với sự tăng trưởng đồng nhất cùng lúc.
Các loại khối u phổ biến nhất theo thứ tự là khối u vú, khối u phổi và khối u gan. Tỷ lệ khởi phát và tỷ lệ tử vong do ung thư vú trên thế giới đang gia tăng và đã vượt qua ung thư phổi từ năm 2020, trở thành loại ung thư ưu thế nhất trên thế giới (1). Chuột nhắt có tỷ lệ phát sinh ung thư vú cao (6). Sự xuất hiện ung thư vú ở chuột nhắt chịu tác động bởi nhiều yếu tố, bao gồm virus, hormon, di truyền và thức ăn (7). Virus u vú ở chuột (MMTV) là nguyên nhân phổ biến nhất gây ung thư vú; chúng gây ung thư vú và lymphoma ở chuột chủ yếu do đột biến chèn đoạn và khuếch đại trong bộ gen, do đó, chuột mang MMTV dễ sinh u vú (8). Các giống chuột có tỷ lệ u vú tự phát cao là: C3H/He, DD, A, SHN, TA2…
Tỷ lệ u phổi tự phát ở chuột khá cao và chủ yếu là u tuyến (adenoma) và ung thư biểu mô tuyến (adenocarcinoma) tùy vào giống chuột. Giống chuột A và chuột SWR có tỷ lệ phát sinh cao hơn; theo sau là BALB/c, CBA và C3H; thấp nhất là DBA và C57BL/6. Tuy nhiên, chuột SWR có thời gian nuôi dài, vì vậy dòng chuột FVB/N có thời gian ngắn hơn và tỷ lệ phát triển u tự phát cao thường được sử dụng phổ biến trong các mô hình u phổi (19).
Đối với u gan, khối u gan tự phát ở chuột thường bắt nguồn từ tế bào gan (hepatocyte); dạng ung thư đường mật (cholangiocarcinoma) thường hiếm và ung thư càng hiếm hơn. Tỷ lệ u gan khác nhau tùy vào giống chuột nhưng con đực thường cao hơn con cái (21). Các giống chuột có tỷ lệ u gan tự phát cao là C3H/He, FLS, B6C3F1…Và còn nhiều loại u tự phát khác như ung thư biểu mô tuyến thận ở chuột C+, leukemia ở chuột AKR, ung thư hồng cầu lưới ở chuột SJL…  

3. MÔ HÌNH ĐỘNG VẬT MANG KHỐI U DO CẢM ỨNG
Mô hình động vật mang khối u do cảm ứng là mô hình sử dụng tác nhân gây ung thư để gây biến đổi các đặc tính di truyền của tế bào, khiến các tế bào bị kích hoạt tăng trưởng bất thường và hình thành khối u (Hình 2). Các phương pháp cảm ứng bao gồm vật lý, hóa học và sinh học; trong đó thì phương pháp hóa học là đại trà và hiệu quả nhất (Bảng 1) với các ưu điểm là dễ sử dụng, thời gian thử nghiệm ngắn và tính lặp lại cao (45). Tuy nhiên, khuyết điểm là tỷ lệ tử vong cho động vật cao và thời gian, vị trí và số lượng tổn thương không đồng nhất giữa các cá thể.
  Các hoá chất phổ biến thường sử dụng để gây khối u cảm ứng là: urethane (ban đầu được sử dụng như thuốc diệt cỏ, sau là chất hóa trị liệu bệnh bạch cầu, ức chế phân chia tế bào), NNK (một trong những chất gây ung thư chính trong khói thuốc lá), DMN/DEN, ENU (tác nhân gây đột biến mạnh, có thể gây đột biến gen sinh ung nhanh trên chuột), NTCU, DMBA (có hoạt tính ức chế miễn dịch và sinh u tiềm tàng), NMBA, MCA, AOM…Ngoài ra, một số tác nhân khác có thể gây khối u do cảm ứng là: chế độ ăn giàu béo, bức xạ ion hoá…