Một nghiên cứu mới từ MIT cho thấy chất gây ung thư được tìm thấy trong thuốc và trong nước uống bị ô nhiễm do các nhà máy hóa chất có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng hơn nhiều đến trẻ em so với người lớn.

Trong một nghiên cứu trên chuột, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chuột non tiếp xúc với nước uống có chứa hợp chất này, được gọi là NDMA, cho thấy tỷ lệ tổn thương DNA và ung thư cao hơn đáng kể so với chuột trưởng thành.

Các nhà nghiên cứu cho biết, những phát hiện này có thể giúp giải thích mối liên hệ dịch tễ học giữa ung thư ở trẻ em và việc tiếp xúc với NDMA trong thời kỳ mang thai ở những người sống gần khu vực bị ô nhiễm ở Wilmington, Massachusetts. Nghiên cứu cũng cho thấy việc đánh giá tác động của các chất gây ung thư tiềm tàng ở mọi lứa tuổi là vô cùng quan trọng.

“Chúng tôi thực sự hy vọng rằng các nhóm thực hiện kiểm tra an toàn sẽ thay đổi cách tiếp cận của họ và bắt đầu nghiên cứu trên động vật non, để chúng ta có thể phát hiện các chất gây ung thư tiềm ẩn trước khi con người tiếp xúc”, Bevin Engelward, giáo sư kỹ thuật sinh học tại MIT, cho biết. “Rõ ràng, phòng ngừa ung thư tốt hơn nhiều so với điều trị ung thư, vì vậy chúng tôi hy vọng có thể phát hiện các hóa chất nguy hiểm trước khi con người tiếp xúc, và do đó ngăn ngừa nguy cơ ung thư trên diện rộng”.

Lindsay Volk, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại MIT, là tác giả chính của bài báo Engelward là tác giả cấp cao của nghiên cứu, được đăng trên tạp chí Nature Communications.

Từ tổn thương DNA đến ung thư

NDMA (N-Nitrosodimethylamine) có thể được tạo ra như một sản phẩm phụ của nhiều quy trình hóa học công nghiệp, và nó cũng được tìm thấy trong khói thuốc lá và thịt chế biến sẵn. Trong những năm gần đây, NDMA đã được phát hiện trong một số chế phẩm của các loại thuốc valsartan, ranitidine và metformin. Nó cũng được tìm thấy trong nước uống ở Wilmington, Massachusetts, vào những năm 1990, do ô nhiễm từ khu vực nhà máy hóa chất Olin.

Năm 2021, một nghiên cứu của Sở Y tế Massachusetts đã chỉ ra mối liên hệ giữa ô nhiễm nguồn nước đó và tỷ lệ mắc ung thư ở trẻ em tăng cao tại Wilmington. Từ năm 1990 đến năm 2000, có 22 trẻ em ở Wilmington được chẩn đoán mắc ung thư. Các giếng bị ô nhiễm đã được đóng lại vào năm 2003.

Cũng trong năm 2021, Engelward và các cộng sự tại MIT đã công bố một  nghiên cứu về cơ chế gây ung thư của NDMA. Trong bài báo mới trên tạp chí Nature Communications , Engelward và các đồng nghiệp đã tìm cách xác định lý do tại sao hợp chất này dường như ảnh hưởng đến trẻ em nhiều hơn người lớn.

Hầu hết các nghiên cứu đánh giá các chất gây ung thư tiềm năng đều được thực hiện trên chuột ít nhất từ ​​4 đến 6 tuần tuổi, và thường là chuột lớn hơn. Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu hai nhóm chuột - một nhóm 3 tuần tuổi (chuột non) và một nhóm 3 tháng tuổi (chuột trưởng thành). Mỗi nhóm được cho uống nước có nồng độ NDMA thấp, khoảng năm phần triệu, trong hai tuần.

Trong cơ thể, NDMA được chuyển hóa bởi một loại enzyme ở gan gọi là CYP2E1. Enzyme này tạo ra các chất chuyển hóa độc hại có thể gây tổn thương DNA bằng cách thêm một nhóm hóa học nhỏ gọi là nhóm methyl vào các bazơ của DNA, tạo ra các tổn thương.

Khi các nhà nghiên cứu kiểm tra gan của chuột, họ phát hiện ra rằng chuột non và chuột trưởng thành có mức độ tổn thương DNA tương tự nhau. Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể về những gì xảy ra sau tổn thương ban đầu đó. Ở chuột non, tổn thương DNA dẫn đến sự tích tụ đáng kể các đứt gãy DNA chuỗi kép, xảy ra khi các tế bào cố gắng sửa chữa tổn thương. Những đứt gãy này tạo ra các đột biến cuối cùng dẫn đến sự phát triển của ung thư gan.

Ở chuột trưởng thành, các nhà nghiên cứu hầu như không thấy hiện tượng đứt gãy chuỗi kép và số lượng đột biến ít hơn đáng kể so với chuột non. Hơn nữa, gan của chúng không phát triển các bệnh lý nghiêm trọng, bao gồm cả khối u, mặc dù chúng trải qua cùng mức độ liên kết DNA ban đầu.

“Những thay đổi cấu trúc ban đầu của DNA có những hậu quả rất khác nhau tùy thuộc vào độ tuổi”, Engelward nói. “Các vết đứt chuỗi kép chỉ được quan sát thấy ở người trẻ tuổi”.

Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy những khác biệt này bắt nguồn từ sự khác biệt về tốc độ tăng sinh tế bào. Các tế bào trong gan của trẻ em phân chia nhanh chóng, tạo cho chúng nhiều cơ hội hơn để biến các chất cộng hợp DNA thành đột biến, trong khi các tế bào của gan người trưởng thành hiếm khi phân chia.

“Điều này thực sự nhấn mạnh vấn đề tổng thể mà chúng tôi đang cố gắng nêu bật trong bài báo”, Volk nói. “Với các nghiên cứu độc chất học, thông thường tiêu chuẩn là sử dụng chuột trưởng thành. Ở giai đoạn đó, chúng đã bắt đầu chậm lại quá trình phân chia tế bào, vì vậy nếu chúng ta kiểm tra tác hại của NDMA trên chuột trưởng thành, thì chúng ta hoàn toàn bỏ qua mức độ dễ bị tổn thương của các nhóm cụ thể, chẳng hạn như động vật non”.

Mặc dù hầu hết các tác động này được quan sát thấy ở gan, vì đó là nơi NDMA được chuyển hóa, nhưng một số con chuột đã phát triển các loại ung thư khác, bao gồm ung thư phổi và u lympho.

Rủi ro ở người trưởng thành không phải là bằng không

Trong hầu hết các nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng chuột bị loại bỏ hai hệ thống sửa chữa DNA. Điều này giúp đẩy nhanh quá trình đột biến, cho phép các nhà nghiên cứu dễ dàng quan sát được tác động của việc tiếp xúc với NDMA mà không cần phải nghiên cứu trên một quần thể chuột lớn.

Tuy nhiên, một nghiên cứu nhỏ trên chuột có khả năng sửa chữa DNA bình thường cho thấy chuột non bị tổn thương chuỗi kép do NDMA gây ra, tăng sinh tái tạo và đột biến quy mô lớn, những hiện tượng hoàn toàn không có ở chuột trưởng thành. Điều này xảy ra vì chuột non phát triển nhanh sở hữu bộ máy sao chép DNA hoạt động mạnh, gặp phải các chất cộng hợp DNA trước khi tế bào có thời gian sửa chữa chúng.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng nếu họ điều trị chuột trưởng thành bằng hormone tuyến giáp, chất kích thích sự tăng sinh tế bào gan, thì các tế bào đó bắt đầu tích lũy đột biến nhanh chóng như các tế bào gan non. Nghiên cứu trước đây được thực hiện trong phòng thí nghiệm Engelward đã chỉ ra rằng viêm nhiễm cũng có thể kích thích sự dễ bị tổn thương DNA do tăng sinh tế bào, vì vậy những phát hiện của nghiên cứu này cho thấy bất cứ điều gì gây viêm gan đều có thể làm cho gan trưởng thành dễ bị tổn thương hơn bởi các tác nhân như NDMA.

“Chúng tôi chắc chắn không muốn nói rằng người lớn hoàn toàn miễn nhiễm với NDMA,” Volk nói. “Mọi thứ đều ảnh hưởng đến khả năng dễ bị tổn thương bởi chất gây ung thư, cho dù đó là gen di truyền, tuổi tác, chế độ ăn uống, v.v… Ở người lớn, nếu họ bị nhiễm virus, hoặc ăn nhiều chất béo, hoặc uống rượu quá mức mãn tính, điều này có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của tế bào trong gan và có khả năng khiến họ dễ bị tổn thương bởi NDMA.”

Các nhà nghiên cứu hiện đang điều tra xem chế độ ăn nhiều chất béo có thể ảnh hưởng như thế nào đến sự phát triển ung thư ở chuột, những con chuột này cũng tiếp xúc với NDMA.