Nước bọt, phòng tuyến mới trong phát hiện ung thư

Nguồn gốc của phát hiện khoa học

Hồi cuối thập niên 1950, nha sĩ kiêm Đại úy hải quân Hoa Kỳ, Kirk C. Hoerman (khi đó mới ngoài 30 tuổi) đã cố gắng trả lời một câu hỏi khá táo bạo: Liệu nước bọt của bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt có gì khác với người khỏe mạnh? Nó có thể chứa dấu vết của một căn bệnh ở rất xa miệng không?

Ông Hoerman cùng các đồng nghiệp từ một khoa nghiên cứu nha khoa tại Trung tâm huấn luyện hải quân ở Great Lakes (tiểu bang Illinois) đã chú tâm làm việc. Họ phân tích các mẫu nước bọt của hơn 200 bệnh nhân và đối chứng với những người khỏe mạnh, và khám phá ra rằng nước bọt ở những bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt không được điều trị đã cho thấy một lượng gia tăng đáng kể mức độ enzymes gọi là Acid phosphataes.

Viết trên tạp chí Ung thư (Cancer) vào năm 1959, nhóm các nhà nghiên cứu đã đưa ra một phản ánh mang tính tiên tri: Liệu có giá trị không khi quan sát những thay đổi sinh hóa rời rạc trong các mô ở xa vị trí xuất phát khối u. Hơn 60 năm sau, ý tưởng về việc phân tích nước bọt có thể dùng để phát hiện các loại bệnh ung thư khác nhau đã thu hút sự chú ý trong cộng đồng khoa học.

Trong những tài liệu chuyên ngành, các bài báo chứa các từ khóa như “chẩn đoán”, “ung thư” và “nước bọt” đã tăng gấp 10 lần chỉ trong vòng 2 thập niên qua, từ 26 năm 2001 lên thành 117 năm 2011, 183 năm 2016 và 319 năm 2021, theo dữ liệu của PubMed, một công cụ tìm kiếm các bài viết liên quan đến nghiên cứu y sinh. Sự hấp dẫn của phương pháp này là rõ ràng. Mặc dù ung thư có thể được chẩn đoán thông qua sinh thiết mô, nhưng điều đó đòi hỏi các bác sĩ qua đào tạo sử dụng các loại kim dài, dao mổ, nội soi hay những công cụ khác nhằm cạy vào cơ thể để lấy mẫu.

Sinh thiết lỏng (tìm kiếm dấu vết các thành phần khối u trong chất lỏng như máu, nước tiểu, dịch não tủy, tinh dịch hoặc nước bọt) là một phương pháp thay thế ít xâm lấn hơn. Trong số này, mẫu đơn giản nhất để thu thập chính là nước bọt. Cách tiếp cận đó đã được đền đáp xứng đáng: Năm 2021, Cơ quan quản lý hành chính thuốc và thực phẩm Mỹ (FDA) đã đưa ra một chỉ định thiết bị sáng tạo cho công cụ tiền chẩn đoán ung thư hầu họng dựa trên nước bọt được phát triển bởi hãng Viome (Mỹ).

Dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học, công cụ này sẽ phân tích mẫu nước bọt để tìm ra hoạt động của các gene (mà cụ thể là RNA thông tin) thuộc quần xã vi khuẩn cư trú trong miệng. Vì những lý do chưa rõ ràng, cộng đồng này bị biến đổi khi một khối u phát triển trên môi, lưỡi, họng hay những khu vực xung quanh.

Nhà hóa học Chamindie Punyadeera, người đã dành một thập kỷ làm việc với xét nghiệm chẩn đoán nước bọt của hãng Viome, phát biểu: “Suốt hàng thập kỷ, nước bọt bị coi là con ghẻ”. Giờ đây tại Đại học Griffith (Australia), bà Chamindie Punyadeera đang là tác giả chính của nghiên cứu từ năm 2021 mô tả sự phát triển của xét nghiệm nước bọt trên tờ tạp chí đánh giá quốc tế NPJ Genomic Medicine.

Quan điểm dùng nước bọt để bắt bệnh có thể bắt đầu thay đổi vào những năm sắp tới khi các kỹ thuật phân tích ngày càng tiến bộ hơn và phát triển những cách thức hiểu biết tốt hơn về thông tin mà nó nắm giữ. Bà Chamindie Punyadeera dự báo: “Do bởi nước bọt có thể được thu thập theo một cách không xâm lấn nên bệnh nhân có thể lấy nhiều mẫu và đồng thời trở thành người quản lý các xét nghiệm của chính mình”. 

Kho báu từ nước bọt

Hàng ngày, tuyến nước bọt của người trưởng thành sẽ sản sinh ra từ 500 đến 1.500 ml nước bọt để hỗ trợ tiêu hóa và bảo vệ sức khỏe răng miệng. Ngoài các thành phần enzyme, kích thích tố, kháng thể, chất trung gian gây viêm, mảnh vụn thức ăn và vi sinh vật, trong nước bọt còn tìm thấy dấu vết của ADN và RNA hoặc các chất đạm từ khối u. “Mục đích của chẩn đoán bằng nước bọt là phát triển khả năng phát hiện nhanh chóng và không xâm lấn những căn bệnh về răng miệng và toàn thân”, dẫn phát biểu của 2 nhà khoa học về nha là ông Taichiro Nonaka (Đại học công Louisiana) và ông David T.W. Wong (Đại học California, Los Angeles) trong một bài viết về chẩn đoán nước bọt công bố vào năm 2022 trên tờ Đánh giá thường niên về hóa học phân tích (Annual Review of Analytical Chemistry). 

Lĩnh vực này đang phát triển nhanh chóng nhờ vào sự tiến bộ của “khoa học kiến thức học” về phân tích những tập hợp lớn các phân tử tham gia vào hoạt động của một sinh vật chẳng hạn như bộ gene (genomes), proteomics (các chất đạm) hoặc các chất chuyển hóa cũng như những phương pháp phân tích số lượng lớn dữ liệu. Ví dụ, hệ chất đạm của nước bọt đã có sẵn, và người ta biết rằng có từ 20% đến 30% proteome nước bọt trùng với tỷ lệ tương tự trong máu.

Ông Taichiro Nonaka quả quyết: “Nghiên cứu chẩn đoán thông qua nước bọt là một lĩnh vực tương đối mới. Mãi cho đến thập kỷ trước, người ta mới biết rằng các tuyến nước bọt (mang thai, dưới hàm, dưới lưỡi) cũng như các tuyến nhỏ ở gần các mạch máu) mang tính chất truyền thông tin phân tử. Ngày nay, trong nước bọt (và trong máu), các nhà khoa học bắt đầu nhìn ngó và tìm thấy ADN khối u lưu hành, trong đó ADN được thải ra từ các tế bào ung thư khi một khối u đang hiện diện trong cơ thể.

Nhiều nghiên cứu đã xác định những dấu ấn sinh học (các chất đạm sản xuất số lượng cao trong các tế bào ung thư hoặc những thay đổi di truyền xảy ra trong các tế bào khối u) và có thể được dùng để phát hiện ra khối u của dầu và cổ, ngực, thực quản, phổi, tuyến tụy và buồng trứng; cũng như theo dõi phản ứng của bệnh nhân đối với các liệu pháp điều trị. Ví dụ vào năm 2015, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã công bố rằng việc xác định 2 đoạn của chuỗi RNA (microRNA) trong nước bọt đã cho thấy phát hiện ung thư tuyến tụy ác tính ở 7 trong số 10 bệnh nhân mắc bệnh.

Một đánh giá gần đây hơn từ 14 nghiên cứu với hơn 8.000 người tham gia đã ước tính rằng những bệnh nhân ung thư vú có khả năng có một số dấu ấn sinh học có thể phát hiện được trong nước bọt cao cấp 2,58 lần  mặc dù 395 kết quả xét nghiệm âm tính là ở các bệnh nhân thực sự có ung thư vú. Nghiên cứu trong lĩnh vực này đầy hứa hẹn dù rằng nó sẽ cần những nghiên cứu triển vọng hơn nữa  nhằm xác định khả năng ứng dụng lâm sàng của nó.

Nhà sinh vật học Marina Simian (một nhà nghiên cứu tại Hội đồng nghiên cứu kỹ thuật và khoa học quốc gia Argentina trực thuộc Viện Hệ thống Nano của Đại học quốc gia San Martín ở Buenos Aires.

Bà Simian cũng là đồng sáng lập ra công ty Oncoliq, nhấn mạnh mục tiêu phát hiện sớm các bệnh ung thư vú, tuyến tiền liệt và những khối u khác từ mẫu máu, phát biểu: “Một lợi thế của sinh thiết lỏng là chúng có thể quét tới 50 loại ung thư trong các giai đoạn đầu của bệnh, khi chúng có thể được điều trị bằng phẫu thuật hoặc là ứng viên của các liệu pháp trị liệu nhắm mục tiêu ngắn hạn. Với các công cụ ngày hôm nay, rất ít cơ phận được sàng lọc ung thư”. Những sàng lọc thông thường bao gồm ung thư tuyến tiền liệt, vú, cổ tử cung, ruột kết sau độ tuổi 50, và phổi cho những ai nghiện thuốc lá nặng.

Cũng theo bà Simian thì trên toàn cầu thì chỉ một nửa số người thực hiện các xét nghiệm này; ở nhiều quốc gia, tỷ lệ xét nghiệm dạng này chưa tới 10%. Có thể trong tương lai việc xét nghiệm cả máu và nước bọt sẽ trở thành tiêu chuẩn. Ông Taichiro Nonaka tin rằng mặc dù vẫn còn một chặng đường dài để đi, nhưng ngoại trừ các bệnh ung thư răng miệng, thì xét nghiệm nước bọt cũng nên bổ sung bằng sinh thiết lỏng trong máu hoặc nước tiểu cộng với những nhân tố khác để tăng độ nhạy và tiện ích thực tế. 

Theo đuổi exosome

Một thành phần đặc biệt hứa hẹn để tìm kiếm trong nước bọt là các Exosome. Exosome là những túi nhỏ bọc lipid đang hiện diện trong mọi loại dịch cơ thể. Chúng là những chất vận chuyển hoặc sứ giả đi từ tế bào này sang tế bào khác, thậm chí đến những tế bào ở những cơ quan rất xa. Chúng mang một khối vật liệu di truyền và protein, đóng vai trò rất quan trọng trong việc truyền tín hiệu giữa các tế bào. Các exosome cũng có vai trò quan trọng trong ung thư.

Nhà hóa học Chamindie Punyadeera giải thích: “Chúng là những tay chơi máu mặt”. Được giải phóng bởi các tế bào ung thư, chúng đi vào máu và từ đó có thể đến các tuyến nước bọt. Do đó các exosome được đổ vào nước bọt và từ đó có thể thu thập chúng. Exosome từ các tế bào khối u cho thành phần cụ thể và bị hoài nghi đã góp phần làm lây lan ung thư sang các cơ phận hoặc các mô khác.

Song nhìn từ góc độ chẩn đoán, một trong những ưu điểm chính của chúng là đóng gói và bảo vệ hàng hóa hay nói cách khác là chúng không hòa lẫn với những thành phần khác của nước bọt. Ông Taichiro Nonak nhấn mạnh: “Theo cách này, chúng cung cấp thông tin liên quan đến lâm sàng chính xác và ổn định hơn để phát hiện bệnh”.

Ví dụ, đối với ung thư thực quản tế bào vảy, các nhà khoa học đã tìm thấy 2 tín hiệu trong exosome nước bọt mà có thể cho phép phát hiện bệnh này với độ nhạy và độ đặc hiệu hơn 90%, ngoài việc cung cấp hướng dẫn về tiên lượng và điều trị, như đã báo cáo vào tháng Giêng năm 2022 trên tờ Ung thư phân tử (Molecular Cancer). Các yếu tố khác như nồng độ hay sự xuất hiện của Exosome dưới kính hiển vi cũng có thể được tiết lộ. Minh chứng là những bệnh nhân mắc ung thư miệng có các Exosome hình dạng và kích cỡ khác nhau và khác với người khỏe mạnh.

Tuy vậy, các kỹ thuật có sẵn cho đến nay để phân lập và nghiên cứu về hàm lượng exosome trong nước bọt lại rất tốn kém và tốn công sức. Để đối phó với thách thức này, một phương pháp mới gọi là Phép do và giải phóng do điện trường gây ra đã xuất hiện: nó tích hợp những cảm biến điện hóa và từ trường nhằm thu thập một lượng nhỏ ADN của khối u đang lưu hành cùng những phân tử khác  những chỉ dấu sinh học  chỉ ra sự hiện diện của ung thư.

Kỹ thuật này đã cho thấy những kết quả khích lệ trong việc phát hiện sớm ung thư phổi không phải tế bào nhỏ, đồng thời cũng có thể đánh giá phản ứng của trị liệu. Hãng Liquid Diagnostics (Mỹ, trong đó có cổ phần của ông David T.W. Wong) thật sự đang cung cấp công nghệ này, và đặt tên cho nó là Amperial với hứa hẹn “độ nhạy và độ đặc hiệu cao nhất đối với sàng lọc ung thư thời kỳ đầu” với “giá thành thấp hơn”. Các chuyên gia cùng nhất trí rằng để giấc mơ đó biến thành sự thật trên quy mô lớn thì cần phải có nhiều cuộc nghiên cứu rộng hơn.

Nhà khoa học nha khoa Óscar Rapado-González của Viện nghiên cứu sức khỏe Santiago de Compostela (Tây Ban Nha), nơi ông đang nghiên cứu về việc sử dụng các mẫu nước bọt trong việc phát hiện ung thư đầu và cổ, cũng như những khối u đại trực tràng, phát biểu: “Để đạt được việc dịch các chỉ dấu sinh học trong nước bọt tại phòng khám thì rất cần thiết, một mặt là phải phát triển những quy trình chuẩn hóa, mặt khác là các nghiên cứu đa trung tâm lớn trong đó ảnh hưởng đến các biến số gây nhiễu khác nhau chẳng hạn như tuổi tác, giới tính hay lối sống.

Việc xác định nước bọt hoặc dịch của phân tử một cách trực tiếp hoặc gián tiếp liên quan đến các khối u có tiềm năng cao trong việc phát hiện sớm. Nó có thể giúp đánh giá nguy cơ phát triển ung thư của từng cá nhân, dự đoán khối u sẽ tiến triển như thế nào, hoặc theo dõi phản ứng điều trị theo cách không xâm lấn, cho phép phát triển y học cá nhân hóa. Chắc chắn nhiều nghiên cứu hơn trong lĩnh vực này sẽ thúc đẩy tiến bộ hướng tới khả năng ứng dụng nước bọt trong ung thư chính xác vào những năm tới”.