Một quan sát bất ngờ trong phòng thí nghiệm đã trở thành nền tảng cho hướng nghiên cứu mới đầy triển vọng trong lĩnh vực vật liệu y sinh và điều trị ung thư. Từ hiện tượng các hạt nano vẫn bám dính trên tế bào ung thư sau khi tế bào đã bị tiêu diệt TS Lê Quốc Việt cùng các cộng sự đã phát triển hệ vật liệu nano có khả năng kết hợp giữa tiêu diệt khối u và kích hoạt đáp ứng miễn dịch, mở ra tiềm năng hình thành các liệu pháp điều trị ung thư thế hệ mới.

Bước ngoặt từ một hiện tượng ngoài dự kiến

Năm 2019, trong thời gian nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Seoul (Hàn Quốc) TS Lê Quốc Việt và nhóm nghiên cứu tiến hành các thử nghiệm sử dụng hạt nano quang nhiệt để điều trị ung thư. Phương pháp này sử dụng tia cận hồng ngoại nhằm làm nóng các hạt nano, từ đó tiêu diệt tế bào ung thư tại vị trí khối u.

Trong quá trình thực nghiệm, nhóm nghiên cứu phát hiện một hiện tượng đáng chú ý: sau khi tế bào ung thư bị tiêu diệt và cấu trúc protein bị biến đổi dưới tác động của nhiệt, các hạt nano vẫn tiếp tục bám dính chặt vào bề mặt tế bào đã chết.

Theo TS Lê Quốc Việt đây là hiện tượng chưa được ghi nhận nhiều trong các nghiên cứu trước đó. Chính phát hiện này đã gợi mở một hướng tiếp cận mới: tận dụng các tế bào ung thư đã chết như một nguồn kháng nguyên tự nhiên để kích hoạt hệ miễn dịch chống ung thư ngay tại vị trí khối u.

Hình thành “vaccine tại chỗ” chống ung thư

Từ phát hiện ban đầu, nhóm nghiên cứu tiếp tục cải tiến hệ vật liệu nano bằng cách tích hợp thêm các tác nhân kích hoạt miễn dịch.

Khi được đưa vào cơ thể, các hạt nano vừa thực hiện chức năng tiêu diệt tế bào ung thư thông qua liệu pháp quang nhiệt, vừa mang theo các tín hiệu miễn dịch. Sau khi bám vào các tế bào ung thư đã chết, hệ miễn dịch sẽ nhận diện các kháng nguyên từ chính khối u và học cách tấn công những tế bào ung thư tương tự còn tồn tại trong cơ thể.

TS Lê Quốc Việt cho biết cơ chế này có thể được xem như một dạng “vaccine tại chỗ”, được hình thành trực tiếp bên trong cơ thể người bệnh thay vì sản xuất và tiêm từ bên ngoài.

Mục tiêu của phương pháp là kết hợp đồng thời hai cơ chế điều trị: tiêu diệt trực tiếp khối u bằng nhiệt và kích hoạt đáp ứng miễn dịch lâu dài nhằm kiểm soát các tế bào ung thư còn sót lại hoặc các ổ di căn tiềm ẩn.

Kết quả thử nghiệm trên mô hình động vật cho thấy hệ vật liệu nano mới có khả năng ức chế sự phát triển của khối u và thúc đẩy phản ứng miễn dịch chống ung thư. Công trình đã được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế ACS Nano, một trong những tạp chí uy tín hàng đầu trong lĩnh vực công nghệ nano và y sinh.

Hành trình nghiên cứu với nhiều thử thách

Theo TS Lê Quốc Việt nghiên cứu vật liệu y sinh tiên tiến luôn đòi hỏi nguồn lực lớn, thời gian dài và tỷ lệ thất bại cao.

Ông cho biết nhiều thí nghiệm kéo dài hàng tháng thậm chí hàng năm nhưng không mang lại kết quả như mong đợi. Một trong những dự án nhiều thử thách nhất là phát triển hệ nano có khả năng mang đồng thời nhiều hoạt chất sinh học phục vụ điều trị bệnh đa xơ cứng.

Ban đầu, nhóm nghiên cứu sử dụng vật liệu polydopamine – loại polymer có tính ổn định cao và khả năng bám dính tốt – để gắn thuốc phân tử nhỏ, peptide và kháng thể trên cùng một hệ nano. Tuy nhiên, các thành phần hoạt tính lại tương tác với nhau làm suy giảm hiệu quả điều trị.

Sau gần một năm thử nghiệm không thành công, nhóm nghiên cứu gần như phải dừng dự án. Bước ngoặt xuất hiện khi TS Việt tham khảo các nghiên cứu quốc tế về hệ nano lai kết hợp nhiều loại vật liệu khác nhau.

Từ đó, nhóm đã phát triển thành công hệ nano lai kết hợp giữa polymer và liposome – vật liệu có cấu trúc tương tự màng tế bào sống. Giải pháp này giúp tận dụng ưu điểm của cả hai loại vật liệu, tạo nên hệ dẫn truyền vừa ổn định vừa có khả năng mang nhiều hoạt chất sinh học khác nhau.

Nghiên cứu sau đó được công bố trên tạp chí Advanced Materials, thuộc nhóm các tạp chí khoa học hàng đầu thế giới trong lĩnh vực vật liệu tiên tiến.

Vật liệu nano – nền tảng quan trọng của y học hiện đại

Sau khi trở về Việt Nam vào năm 2021, TS Lê Quốc Việt tiếp tục tham gia nghiên cứu tại Trường Đại học Tôn Đức Thắng trong nhóm nghiên cứu do GS.TS Nguyễn Minh Đức dẫn dắt.

Hiện nay, nhóm tập trung phát triển các hệ dẫn truyền thuốc thế hệ mới, đồng thời tham gia đào tạo nguồn nhân lực trong lĩnh vực dược học và khoa học y sinh.

Theo TS Việt, các hạt nano có thể được ví như những “người vận chuyển thông minh” trong cơ thể. Chúng giúp bảo vệ hoạt chất khỏi bị phân hủy trước khi đến vị trí điều trị, kiểm soát quá trình giải phóng thuốc và giảm thiểu tác dụng phụ lên các mô lành.

Đây là một trong những hướng nghiên cứu được đánh giá có vai trò quan trọng đối với các lĩnh vực như điều trị ung thư, vaccine thế hệ mới, liệu pháp gene, y học tái tạo và y học chính xác.

Cần cơ chế hỗ trợ để thúc đẩy phát triển vật liệu y sinh

Mặc dù có nhiều tiềm năng, lĩnh vực vật liệu y sinh tại Việt Nam vẫn đang đối mặt với không ít khó khăn, đặc biệt là vấn đề nguồn lực đầu tư và thương mại hóa kết quả nghiên cứu.

Theo TS Việt, phần lớn doanh nghiệp trong nước còn khá thận trọng khi đầu tư vào các công nghệ y sinh tiên tiến do chi phí nghiên cứu lớn, thời gian phát triển kéo dài và mức độ rủi ro cao.

Để thúc đẩy lĩnh vực này phát triển, cần có cơ chế chia sẻ rủi ro giữa Nhà nước, doanh nghiệp và các tổ chức nghiên cứu. Việc triển khai các chương trình đồng tài trợ, hỗ trợ thương mại hóa kết quả nghiên cứu và đầu tư các trung tâm nghiên cứu y sinh trọng điểm dùng chung sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho các nhóm nghiên cứu trong nước.

Cơ hội để Việt Nam tham gia sâu vào chuỗi công nghệ y sinh toàn cầu

Theo các chuyên gia, thế giới đang bước vào giai đoạn phát triển mạnh mẽ của các công nghệ y sinh tiên tiến như vaccine thế hệ mới, liệu pháp gene, y học tái tạo và y học chính xác. Điểm chung của các lĩnh vực này là đều cần đến các hệ vật liệu và công nghệ dẫn truyền sinh học hiện đại.

Đây là cơ hội để các nhà khoa học Việt Nam tham gia ngay từ giai đoạn đầu của quá trình nghiên cứu và phát triển công nghệ, từng bước làm chủ những cấu phần quan trọng của y học hiện đại thay vì chỉ tiếp nhận các công nghệ đã hoàn thiện từ nước ngoài.

TS Lê Quốc Việt nhận định rằng Việt Nam đang sở hữu nhiều lợi thế để phát triển lĩnh vực này khi công nghệ sinh học và y sinh tiên tiến đã được xác định là nhóm công nghệ chiến lược quốc gia và ngày càng nhận được sự quan tâm đầu tư.

Từ một phát hiện tưởng chừng rất nhỏ trong phòng thí nghiệm, hành trình nghiên cứu của TS Lê Quốc Việt cho thấy những đột phá khoa học đôi khi bắt nguồn từ khả năng quan sát tinh tế, tinh thần kiên trì và sự dám theo đuổi những ý tưởng mới. Đây cũng là minh chứng cho tiềm năng của đội ngũ nhà khoa học Việt Nam trong việc đóng góp vào các lĩnh vực công nghệ y sinh tiên tiến, hướng tới những giải pháp chăm sóc sức khỏe hiệu quả và bền vững trong tương lai.