ScienceDaily, 21/10/ 2021
Đi cùng với tuổi tác, tim của người dần dần mất đi khả năng phục hồi sau các chấn thương. Sự hư tổn gây ra bởi các tổn thương như thiếu máu cục bộ tim hay đau tim, mà nó có liên quan tới giảm nồng độ oxy trong tim, có thể khiến các chức năng của tim hoạt động ở dưới mức công suất bình thường, làm cho bệnh nhân gặp khó khăn trong các hoạt động hàng ngày.
Để làm tăng khả năng phục hồi của tim sau tổn thương thiếu máu cục bộ, các nhà khoa học đã sử dụng liệu pháp điều trị dựa trên tế bào gốc, bằng cách tiến hành thay thế các mô tim đã chết bằng các mô chức năng mới. Trong hầu hết các trường hợp, ít hơn 1% số tế bào gốc sống sót sau khi tiến hành cấy ghép vào tim, chủ yếu là do các tế bào này không có khả năng đương đầu với các nhu cầu trao đổi chất của môi trường thiếu máu cục bộ.
Ngày nay, trong các nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại Đại học Y khoa Lewis Katz của Đại học Temple chỉ ra rằng, ít nhất ở chuột, sự cản trở này có thể được khắc phục thông qua sự tái lập của LIN28 – một protein thường xuất hiện ở tim đang phát triển – ở các tế bào gốc được thu nhận từ mô tim trưởng thành. LIN28 làm cho các tế bào gốc tim trưởng thành linh hoạt hơn về mặt trao đổi chất, cải thiện đáng kể cơ hội sống sót của chúng.
Mohsin Khan, tiến sĩ, trợ lý giáo sư về khoa học tim mạch tại Trung tâm nghiên cứu Tim mạch tại Đại học Y khoa Lewis Katz và là điều tra viên cao cấp của nghiên cứu mới phát biểu “LIN28 họat động rất mạnh ở tim đang phát triển, nhưng không hoạt động ở tim trưởng thành.” “Chúng tôi tìm thấy rằng khi chúng tôi bộc lộ LIN28 ở các tế bào gốc tim của mô tim trưởng thành, các tế bào trưởng thành này đã tái lập chương trình để mang các đặc tính trao đổi chất của các tế bào tim đang phát triển. Về cơ bản, quá trình này giống như sự đảo ngược lão hóa.”
Khám phá mới đã được đăng online trên tạp chí Redox Biology.
Tim của bào thai có chức năng đáp ứng đặc biệt với điều kiện oxy thấp. Tuy nhiên, sau khi sinh, khả năng chịu đựng mức oxy thấp này bị mất đi và tim trưởng thành cực kỳ nhạy cảm với việc giảm mức oxy sẵn có. Sự thay đổi trong việc trao đổi chất của tế bào là lý do cơ bản cho sự thay đổi này, và các nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng các sự khác biệt về trao đổi chất này ở tim giúp xác định số phận của các tế bào gốc sau khi cấy ghép.
Trong nghiên cứu mới, bác sĩ Khan và cộng sự đã quan tâm đến việc tìm hiểu các chất điều hòa trao đổi chất biểu hiện ở tim đang trưởng thành có thể mang sự linh hoạt trao đổi chất đến các tế bào gốc có nguồn gốc từ mô tim (cardiac tissue-derived stem-like cells – CTSCs). Các tế bào gốc có nguồn gốc từ mô tim hiện diện ở cả mô tim sơ sinh và trưởng thành, nhưng LIN28 chỉ biểu hiện ở tim đang trưởng thành. Ở mô tim trưởng thành, CTSCs có tiềm năng tái tạo và ở trạng thái không hoạt động.
Nhóm đã bắt đầu tái lập sự biểu hiện của LIN28 ở các tế bào gốc có nguồn gốc từ mô tim chuột trưởng thành in vitro và phân tích các tác động của các con đường truyền tín hiệu có liên quan đến sự trao đổi chất, tái tạo và phát triển của tế bào. Họ đã tìm ra rằng sự biểu hiện LIN28 đã thúc đẩy phản ứng phục hồi mạnh mẽ, các tế bào gốc có nguồn gốc từ mô tim được thay đổi kích hoạt sự phát triển và sống sót trong điều kiện thiếu oxy. Các nhà nghiên cứu đã liên kết sự thay đổi với con đường truyền tín hiệu Let7/PDK1, được biết đến trong việc điều hòa sự trao đổi chất hiếu khí ở các tế bào. Cấy ghép các tế bào gốc có nguồn gốc từ mô tim biểu hiện LIN28 vào trong tim chuột bị đau tim đã mang lại kết quả cải thiện khả quan đối với cấu trúc và chức năng tim mạch. Những tác động này liên hệ với các con đường tương tự đã được xác định trong các đánh giá in vitro.
Tiến sĩ Khan giải thích “LIN28 điều hòa sản xuất năng lượng trong CTSC, dẫn tới tiết nhiều yếu tố có lợi cho sự tồn tại của tế bào tim. Nhìn chung, các tế bào có nhiều kiểu hình trẻ hơn.”
Tiến sĩ Khan lên kế hoạch cho việc cấy ghép các khám phá mới vào các mô hình động vật lớn hơn và xác định các tế bào gốc mô tim của người có thể tái lập chương trình bởi LIN28. Tiến sĩ Khan phát biểu “Những nghiên cứu này có thể có các ứng dụng quan trọng hướng đến sử dụng liệu pháp tế bào gốc cho các bệnh về tim ở người.”
Hình 1: Các nhà khoa học tại Đại học Y khoa Lewis Katz của Đại học Temple cho thấy rằng ở chuột sự tái lập LIN28 vào các tế bào gốc có ngồn gốc từ mô tim trưởng thành giúp chùng linh hoạt hơn về trao đổi chất và cải thiện đáng kể cơ hội sống sót của chúng. (Nguồn: https://www.templehealth.org/about/news/protein-involved-in-heart-development-boosts-stem-cell-strategy-for-heart-repair-temple-scientists-show)
Tài liệu tham khảo:
Daisuke Nanba, Fujio Toki, Kyosuke Asakawa, Hiroyuki Matsumura, Ken Shiraishi, Koji Sayama, Kyoichi Matsuzaki, Hiroshi Toki, Emi K. Nishimura. EGFR-mediated epidermal stem cell motility drives skin regeneration through COL17A1 proteolysis. Journal of Cell Biology, 2021; 220 (11) DOI: 10.1083/jcb.202012073
Nguồn: Hệ thống Y tế Đại học Temple
