Trong suy nghĩ phổ biến, ung thư bắt đầu từ một đột biến trong DNA của một tế bào bình thường, khiến tế bào nhân lên không kiểm soát, vượt qua các cơ chế kiểm soát chất lượng vốn có của cơ thể. Theo thời gian, tế bào này hình thành khối u rồi phát tán các tế bào ung thư sang các bộ phận khác.
Tuy nhiên, trong vài năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra một điều đáng ngạc nhiên rằng các đột biến được gọi là “đột biến thúc đẩy ung thư” cũng xuất hiện phổ biến trong các mô khỏe mạnh. Khoảng 25% tế bào da bình thường mang loại đột biến này.
Ở người trung niên, hơn một nửa bề mặt thực quản và gần 10% lớp niêm mạc dạ dày bị bao phủ bởi các tế bào có đột biến ung thư. Những quần thể tương tự cũng được phát hiện ở nhiều loại mô khác bao gồm ruột già, phổi, buồng trứng.
Các tế bào mang đột biến ung thư không phải lúc nào cũng phát triển thành khối u. Nhiều bằng chứng cho thấy các tế bào khỏe mạnh xung quanh đôi khi cũng mang những đột biến có lợi, có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào lỗi. Do vậy, việc thúc đẩy sự phát triển của tế bào lành mạnh có thể trở thành một cách kiểm soát ung thư ngay từ giai đoạn sớm.
Hiểu biết mới xuất phát từ việc quan sát quá trình phát triển bình thường của các mô. Khi các tế bào phân chia, mỗi tế bào con được sinh ra với một tập hợp đột biến ngẫu nhiên riêng biệt. Trên các lớp ngoài cùng của các cơ quan như thực quản, da và dạ dày, những tế bào thích nghi tốt nhất với môi trường sẽ lấn át các tế bào còn lại.
Tế bào ung thư cũng có thể bị cạnh tranh và đánh bại. Ở chuột, người ta đã chứng minh rằng các tế bào mang đột biến nhất định có thể thay thế các tế bào lân cận mang những đột biến làm tăng nguy cơ ung thư, thậm chí loại bỏ các khối u nhỏ dưới 100 tế bào.
Mặc dù các đột biến thúc đẩy ung thư thường xuất hiện từ sớm, nhưng các mẫu máu được lấy từ người lớn tuổi cho thấy số lượng tế bào mang các đột biến này bao gồm cả những tế bào tiến triển thành ung thư có xu hướng tăng giảm theo thời gian. Do đó, việc thúc đẩy các tế bào có đột biến có lợi phát triển có thể là một cách ngăn ngừa ung thư hiệu quả.
Một ví dụ rõ ràng là nghiên cứu về gen PIK3CA chuyên điều hòa sự phát triển và sống sót của tế bào. Khi gen này bị đột biến có thể gây ra sự phát triển quá mức của mô. Phil Jones, một nhà nghiên cứu tại Viện Wellcome Sanger (Anh) phát hiện rằng các tế bào mang đột biến ung thư ở PIK3CA sẽ thay đổi chuyển hóa để lấn át các tế bào không đột biến.
Trong các thử nghiệm trên chuột, kết quả được công bố vào tháng 8/2024 trên tạp chí Nature Genetics, Jones và nhóm nghiên cứu đã phát hiện rằng một loại thuốc điều trị tiểu đường phổ biến có tên metformin, gây ra sự thay đổi chuyển hóa tương tự trong các tế bào không đột biến ở thực quản. Bằng cách cân bằng lại cuộc “chạy đua vũ trang” giữa tế bào khỏe mạnh và tế bào không khỏe mạnh, metformin đã ngăn chặn sự phát triển của các tế bào mang đột biến PIK3CA.
Ngược lại, khi chuột được cho ăn chế độ nhiều chất béo, các tế bào mang đột biến nguy hiểm này phát triển mạnh. Ở người béo phì, số lượng tế bào này cũng nhiều hơn, cho thấy rằng việc can thiệp vào tình trạng béo phì có thể giúp ngăn ngừa ung thư thực quản.
Tuy nhiên, việc xây dựng một danh sách toàn diện các đột biến có hại và có lợi là một thách thức. Lý do là cơ thể người và cả chuột có hàng nghìn loại tế bào khác nhau, mỗi loại sở hữu một bộ máy phân tử đặc thù phù hợp với chức năng riêng. Chẳng hạn, một đột biến làm giảm nguy cơ ung thư ở thực quản có thể không có hiệu quả tương tự ở da.
Để giải quyết những phức tạp này đòi hỏi phải tiến hành các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm ở quy mô lớn. May mắn thay, các kỹ thuật phục vụ cho mục đích này đang ngày càng phát triển.
Nếu như trước đây phải mất vài năm để tạo ra chuột mang đột biến gen thì nay, công cụ chỉnh sửa gen CRISPR cho phép thay đổi DNA ở từng tế bào riêng lẻ chỉ trong vài tháng. Theo ông Jones, hiện nay có thể phân tích tới 15.000 gen trong ba tháng, trong đó chọn ra 20 – 30 gen tiềm năng để nghiên cứu chuyên sâu.
Yếu tố cốt lõi dẫn đến sự chuyển đổi từ một tế bào có vẻ vô hại nhưng mang DNA bị lỗi thành tế bào ung thư nằm ở tác động của môi trường. Các yếu tố như ô nhiễm không khí có liên hệ chặt chẽ với tỷ lệ ung thư gia tăng. Bên cạnh đó, nhiều hóa chất thường xuất hiện trong nước uống hoặc mỹ phẩm cũng bị nghi ngờ là tác nhân gây ung thư, dù cơ chế gây hại của chúng chỉ mới được hiểu rõ trong thời gian gần đây.
Trong một nghiên cứu công bố năm 2020 của Allan Balmain từ Đại học California (San Francisco) và các cộng sự cho thấy rằng, trong số 20 chất bị nghi là chất gây ung thư, chỉ 3 chất thực sự gây đột biến DNA ở chuột. Phần còn lại dường như thúc đẩy sự phát triển của khối u theo cách khác. Điều này dẫn đến giả thiết rằng 80 – 90% chất gây ung thư mà con người tiếp xúc không tạo ra đột biến.
Thay vào đó, chúng gây ra phản ứng viêm mãn tính, một cơ chế tự vệ của cơ thể nhưng nếu kéo dài, nó lại gây tổn thương mô và tạo điều kiện cho các tế bào mang đột biến phát triển thành khối u. Khái niệm “khối u là vết thương không bao giờ lành” phản ánh chính xác hiện tượng này.
Một nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature năm 2023 do nhóm nghiên cứu của Charles Swanton tại Viện Francis Crick (London) thực hiện đã đưa ra bằng chứng mạnh mẽ rằng ô nhiễm không khí đô thị gây ra ung thư phổi ở người không hút thuốc.
Ở chuột, ô nhiễm không khí gây viêm phổi, từ đó khiến các tế bào xung quanh có đột biến phát triển và hình thành khối u. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng chỉ cần sống trong môi trường ô nhiễm cao trong vòng ba năm cũng đủ để kích hoạt quá trình phát triển khối u. Viêm mãn tính cũng làm gia tăng sự phát triển của các tế bào mang đột biến nguy hiểm trong các tình huống như trào ngược axit, tiếp xúc với tia cực tím từ mặt trời và nhiễm khuẩn đường ruột kéo dài.
Ngoài ra, việc phát hiện ra rằng viêm mãn tính có thể là tác nhân kích hoạt ung thư đang buộc giới y học phải thay đổi cách tiếp cận trong việc phòng ngừa bệnh. Ngày càng có nhiều nhà nghiên cứu cho rằng cách tốt nhất để ngăn chặn ung thư có thể là nhắm vào hệ miễn dịch, thay vì chỉ tập trung vào các đột biến gây ung thư. Việc xác định phân tử viêm nào cần tập trung vào là bước đầu tiên.
Trong nghiên cứu của Swanton về ô nhiễm không khí và ung thư phổi, các nhà nghiên cứu đã phát hiện một loại protein của hệ miễn dịch có tên interleukin-1ß đã kích hoạt phản ứng viêm thúc đẩy sự phát triển khối u. Ở chuột, các loại thuốc ngăn chặn interleukin-1ß đã làm giảm đáng kể sự hình thành khối u khi chúng tiếp xúc với ô nhiễm không khí.
Những phát hiện này mở ra triển vọng về các loại thuốc mới ngăn ngừa ung thư bằng cách điều chỉnh hệ miễn dịch. Điều này có thể thay đổi cục diện đối với những người có nguy cơ cao mắc ung thư bao gồm những người mang đột biến gen đáng lo ngại như BRCA, người từng hút thuốc và những người đã từng điều trị ung thư.
Các loại thuốc này cũng có thể hữu ích đối với một số người có tổn thương tiền ung thư như polyp trong đại tràng, các tổn thương chưa trở thành ác tính ở vú hoặc phổi. Khi tuổi thọ tăng và số ca ung thư ngày một nhiều, số người được hưởng lợi từ hướng điều trị mới này sẽ ngày càng lớn.
