Giải mã bí ẩn y khoa: Vì sao tim hiếm khi mắc ung thư?

Một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Science đã phần nào giải mã bí ẩn lâu đời của y học: Vì sao tim hiếm khi mắc ung thư? Kết quả nghiên cứu cho thấy tải trọng cơ học do nhịp đập của tim tạo ra không chỉ là một yếu tố vật lý mà còn được chuyển thành tín hiệu sinh học, góp phần ức chế sự tăng sinh của tế bào ung thư trong mô tim.

Nghiên cứu có tên “Tải trọng cơ học ức chế sự phát triển ung thư ở tim chuột và tim người” do Tiến sĩ Giulio Ciucci cùng các cộng sự đến từ Phòng thí nghiệm Sinh học Tim mạch tại Trung tâm Kỹ thuật Di truyền và Công nghệ Sinh học Quốc tế ICGEB (Ý), phối hợp cùng Đại học Trieste (Ý), Đại học Y khoa Innsbruck (Áo) và Viện Ung thư châu Âu (European Institute of Oncology IRCCS – IEO) thực hiện. Nghiên cứu được thực hiện trên chuột thí nghiệm, các mô tim nhân tạo và mô di căn tim ở người.

Kết quả nghiên cứu không chỉ làm rõ một đặc tính sinh học đặc biệt của tim, mà còn gợi mở hướng nghiên cứu mới trong điều trị ung thư. Theo đó, tải trọng cơ học được chuyển đổi thành tín hiệu sinh học (mechanotransduction), có khả năng điều hòa hành vi tế bào khối u.

Ung thư tim nguyên phát rất hiếm gặp, phần lớn các trường hợp được phát hiện thường là ung thư nguyên phát hoặc di căn

Bí ẩn sinh học và mô hình thực nghiệm

Tim là một trong những cơ quan được tưới máu nhiều nhất trong cơ thể. Về lý thuyết, điều này khiến tim thường xuyên tiếp xúc với các tế bào ung thư lưu hành trong máu và có nguy cơ hình thành khối u. Tuy nhiên, thực tế lâm sàng lại cho thấy điều ngược lại: ung thư nguyên phát ở tim cực kỳ hiếm gặp, còn các tế bào ung thư di căn đến tim cũng khó phát triển thành khối u có ý nghĩa lâm sàng. Nghịch lý này đã được y văn ghi nhận từ lâu nhưng cơ chế sinh học đứng sau vẫn chưa được giải thích đầy đủ.

Trên thực tế lâm sàng, khám chữa bệnh u tim là bệnh hiếm gặp và phần lớn có nguồn gốc di căn. Các triệu chứng của u tim thường xuất hiện muộn và thường bị bỏ qua do ảnh hưởng nghiêm trọng hơn của bệnh ác tính nguyên phát hoặc phương pháp điều trị. Do đó, u tim thường không được phát hiện cho đến khi khám nghiệm tử thi. Trong những trường hợp này, khối u nguyên phát được tìm thấy tại cơ tim chiếm chưa đến 1%. Thậm chí, ngay cả khi tế bào ung thư di căn đến tim (được ghi nhận ở khoảng 18% ca khám nghiệm tử thi), khối u thường rất nhỏ và không gây triệu chứng. Mặc dù hiện tượng này đã được y văn thế giới ghi nhận từ lâu nhưng cơ sở sinh học vẫn chưa được lý giải rõ ràng.

Để tìm ra nguyên nhân, các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm đưa hai sự biến đổi di truyền thường gặp ở bệnh ung thư của người (đột biến kích hoạt gene KRAS và đột biến mất gene TP53) vào gan, cơ xương và tim của chuột. Kết quả, tế bào ung thư đã phát triển ở nhiều cơ quan, nhưng không có ở tim.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình cấy ghép tim lạc chỗ trên chuột thí nghiệm. Cụ thể, bên cạnh tim tự nhiên, chuột thí nghiệm được cấy ghép thêm một tim ở vị trí đặc biệt (như vùng cổ hoặc bụng), sao cho quá trình tưới máu vẫn diễn ra nhưng không có lực cơ học trong tâm thất trái.

Một đặc điểm sinh học đáng chú ý của tim là sau khi trẻ được sinh ra, phần lớn tế bào cơ tim gần như ngừng phân chia và chỉ tự làm mới với tỷ lệ khoảng 1% mỗi năm. Các nhà nghiên cứu cho rằng chính cơ chế giúp tim duy trì trạng thái ổn định này cũng có thể là một trong những yếu tố khiến tế bào ung thư khó tăng sinh trong mô tim.

Khi tiêm tế bào ung thư vào hai quả tim này, kết quả cho thấy sự khác biệt hoàn toàn. Các tế bào ung thư gần như không thể tiến triển ở tim tự nhiên, có nhịp đập bình thường nhưng lại tăng sinh nhanh chóng và thay thế gần như toàn bộ mô bình thường ở quả tim cấy ghép không chịu tải trọng cơ học.

Phát hiện này củng cố giả thuyết rằng cơ chế giúp tế bào cơ tim duy trì trạng thái ít tăng sinh sau khi sinh có thể đồng thời tạo ra một môi trường bất lợi cho sự phát triển của tế bào ung thư. Nói cách khác, chính những đặc điểm sinh học giúp tim hạn chế tái tạo cũng có thể là “hàng rào tự nhiên” bảo vệ cơ quan này trước ung thư.

Trong mô tim nhân tạo, nhà nghiên cứu cũng ghi nhận hiện tượng tương tự. Phân tích sâu hơn cho thấy tải trọng cơ học không làm thay đổi DNA, mà tác động đến cấu trúc chromatin – cách vật chất di truyền được sắp xếp trong nhân tế bào – cùng các dấu ấn biểu sinh như methyl hóa histone. Những thay đổi này làm giảm khả năng tiếp cận của bộ máy phiên mã đến các gene liên quan tăng sinh, từ đó kìm hãm sự phát triển của tế bào ung thư.

Cơ chế phân tử: Tải trọng cơ học thay đổi biểu hiện gene

Cơ chế này được xác nhận thông qua các phương pháp phân tích biểu hiện gene, cho phép các nhà khoa học quan sát chi tiết mức độ biến đổi bên trong tế bào. Kết quả chỉ ra kích thích cơ học không chỉ tác động vật lý mà còn can thiệp sâu vào “bộ máy” di truyền của tế bào ung thư. Sự biến đổi này xảy ra ngay tại các vùng gene có chức năng điều khiển vùng chromatin liên quan các gene kiểm soát tăng sinh, từ đó hạn chế quá trình tiến triển của khối u.

Cũng trong lĩnh vực tim mạch, Viện Nghiên cứu Tâm Anh đang thực hiện nghiên cứu đánh giá hiệu quả của balcinrenone/dapagliflozin so với dapagliflozin trên nguy cơ biến cố suy tim và tử vong do tim mạch ở bệnh nhân suy tim và suy giảm chức năng thận.

Cầu nối quan trọng trong quá trình này là phức hợp LINC và protein Nesprin-2. Phức hợp LINC đóng vai trò chuyển đổi tải trọng cơ học của tim thành những thay đổi trong biểu hiện gene. Kết hợp với khả năng cảm nhận tải trọng cơ học tim của protein Nesprin-2, quá trình tăng sinh tế bào sẽ được kìm hãm.

Khi protein Nesprin-2 không hoạt động, các tế bào ung thư tiếp tục tăng sinh bất chấp việc có đang chịu tải trọng cơ học hay không.

Theo nhóm nghiên cứu, phát hiện này cho thấy cơ chế kiểm soát sự tăng sinh của tế bào cơ tim và cơ chế chống ung thư có thể có chung nền tảng sinh học, mở ra một góc nhìn mới về mối liên hệ giữa tái tạo mô và sự hình thành ung thư.

Định hình lại nhận thức sinh học và triển vọng lâm sàng

Đồng tác giả nghiên cứu, Tiến sĩ Serena Zacchigna, Trưởng phòng Thí nghiệm sinh học tim mạch tại Trung tâm Quốc tế về Kỹ thuật di truyền và Công nghệ Sinh học ở Trieste (Ý), nhấn mạnh: “Cho đến nay, sự chú ý của các nhà khoa học chủ yếu tập trung vào các tín hiệu từ chất nền ngoại bào, chẳng hạn như độ cứng của mô. Nghiên cứu của chúng tôi bổ sung thêm một yếu tố mới: Ngay cả các lực được sinh ra trực tiếp từ sự chuyển động của một cơ quan – trong trường hợp này là sự co bóp của cơ tim – cũng có thể ảnh hưởng đến sự tiến triển của các tế bào ung thư”.

Dù vẫn ở giai đoạn thực nghiệm sơ khai, phát hiện này mở ra hai hướng đi tiềm năng cho y học. Hướng thứ nhất tập trung vào kích thích cơ học. Một số nhóm nghiên cứu đang khảo sát các thiết bị đeo được thiết kế để mô phỏng nhịp tim và truyền kích thích cơ học đến các khối u đặc ở lớp nông, chẳng hạn như một số bệnh ung thư da.

Hướng tiếp cận thứ hai là dược lý học. Các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu các liệu pháp biểu sinh (epigenetic therapies), nhằm tái tạo tác động lên cấu trúc vật chất di truyền, hướng đến kìm hãm tế bào ung thư.