Ung thư thực chất không phải một căn bệnh duy nhất mà là tập hợp của hàng nghìn dạng đột biến gene khác nhau. Những bước tiến trong di truyền học, công nghệ sinh học và máy tính đang mở ra hy vọng tìm kiếm cách tiếp cận chính xác hơn với căn bệnh này.

Năm 1971, Tổng thống Mỹ Richard Nixon từng tuyên bố “Tuyên chiến chống Ung thư”, với kỳ vọng y học hiện đại có thể chấm dứt một trong những tai họa lớn của nhân loại. Tuy nhiên, nhiều thập kỷ sau, ung thư vẫn là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu.

Một trong những lý do nằm ở chính sự phức tạp của căn bệnh. Trong thời gian dài, giới khoa học vẫn tranh luận về nguồn gốc của ung thư, từ chế độ ăn uống, ô nhiễm, di truyền, virus, phóng xạ, hút thuốc cho đến những yếu tố ngẫu nhiên.

Những tiến bộ trong di truyền học và công nghệ sinh học sau đó dần hé lộ bản chất căn bệnh. Ở cấp độ cơ bản, ung thư liên quan đến gene và những đột biến có thể xuất hiện do tác động của môi trường hoặc đơn giản là sự ngẫu nhiên.

Vì vậy, thay vì là một căn bệnh duy nhất, ung thư có thể được xem là tập hợp của hàng nghìn dạng biến đổi gene khác nhau, khiến các tế bào khỏe mạnh chuyển sang trạng thái sinh trưởng và phân chia mất kiểm soát.

16-1786863727-te-bao-ung-thu-khi-nhung-te-bao-binh-thuong-quen-cach-chet
Công nghệ gene và máy tính thế hệ mới đang mở ra một hướng tiếp cận đầy hứa hẹn trong điều trị ung thư. Ảnh: Nature.

Khi tế bào đánh mất “cơ chế tự hủy”

Để một cơ thể phức tạp có thể phát triển, hàng nghìn tỷ tế bào phải liên tục được tạo mới và thay thế. Trong quá trình đó, một số tế bào buộc phải chết đi để nhường chỗ cho những tế bào mới, qua đó giúp các mô và cơ quan hình thành và duy trì hoạt động.

Cơ thể vì thế sở hữu một cơ chế được lập trình sẵn, khiến tế bào tự kết thúc vòng đời khi cần thiết. Quá trình này được gọi là apoptosis, hay sự chết được lập trình của tế bào.

Nhưng nếu những gene kiểm soát cơ chế này gặp lỗi, tế bào có thể mất khả năng tự kết thúc vòng đời. Thay vì dừng lại khi cần thiết, chúng tiếp tục phân chia và phát triển không kiểm soát.

Đó chính là một trong những đặc điểm khiến tế bào ung thư trở nên nguy hiểm: chúng dường như không còn tuân theo quy luật chết của những tế bào bình thường. Khi tiếp tục phát triển, chúng có thể hình thành khối u và cuối cùng làm tổn thương những chức năng quan trọng của cơ thể.

Theo cách dễ hình dung, tế bào ung thư giống như những tế bào bình thường đã “quên mất cách chết”.

Vì sao ung thư có thể mất nhiều năm mới xuất hiện?

Ung thư thường không hình thành chỉ sau một đột biến duy nhất. Quá trình này có thể cần nhiều đột biến tích lũy trong thời gian dài, thậm chí kéo dài nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ, trước khi khả năng kiểm soát sự sinh sản của tế bào bị phá vỡ.

Điều đó lý giải vì sao một tác động xảy ra từ rất lâu trước đó vẫn có thể liên quan đến căn bệnh xuất hiện nhiều thập kỷ sau. Chẳng hạn, một người từng bị cháy nắng nghiêm trọng khi còn nhỏ có thể phát triển ung thư da tại khu vực đó nhiều năm sau.

Sự phức tạp này cũng đặt ra một câu hỏi khác: nếu ung thư có thể gây chết người, tại sao quá trình tiến hóa không loại bỏ những gene liên quan đến căn bệnh này?

Một phần câu trả lời nằm ở thời điểm ung thư thường xuất hiện. Căn bệnh chủ yếu phát triển sau khi con người đã qua tuổi sinh sản, vì vậy áp lực của chọn lọc tự nhiên đối với những gene liên quan đến ung thư không đủ lớn để loại bỏ chúng.

Quá trình tiến hóa cũng không tạo ra một cơ thể hoàn hảo tuyệt đối. Những cơ chế sinh học phức tạp trong cơ thể là kết quả của hàng tỷ năm đột biến, chọn lọc tự nhiên và cả yếu tố ngẫu nhiên. Vì vậy, cơ thể con người vẫn có thể tồn tại những điểm yếu trước các căn bệnh nguy hiểm.

Công nghệ máy tính mở ra hướng tiếp cận mới

Số lượng đột biến liên quan đến ung thư là vô cùng lớn, khiến việc phân tích và tìm ra nguồn gốc của căn bệnh trở thành một bài toán đặc biệt phức tạp.

Trong bối cảnh đó, công nghệ máy tính thế hệ mới, trong đó có máy tính lượng tử, được kỳ vọng có thể hỗ trợ sàng lọc và xử lý khối lượng thông tin khổng lồ liên quan đến các dạng ung thư khác nhau.

Nếu thành công, hướng tiếp cận này có thể tạo ra một “chiến trường” mới trong cuộc đối đầu với những căn bệnh khó chữa. Không chỉ ung thư, những căn bệnh như Alzheimer, Parkinson hay ALS cũng có thể hưởng lợi từ khả năng phân tích những bài toán sinh học phức tạp.

Sau hơn nửa thế kỷ kể từ khi cuộc “Tuyên chiến chống Ung thư” được phát động, cuộc chiến vẫn chưa kết thúc. Nhưng việc hiểu rõ hơn rằng ung thư không phải một căn bệnh đơn lẻ, mà là một thế giới đa dạng của những đột biến gene, có thể trở thành chìa khóa để con người tiếp cận căn bệnh này theo một cách hoàn toàn khác.