Medical Xpress, 15/10/2024
Phép đo độ giãn nở cộng hưởng từ vi mô (Micro magnetic resonance relaxometry –µMRR) là một công cụ kiểm soát quy trình nhanh chóng, không cần đánh dấu để mở rộng MSC. Nguồn: Liên minh nghiên cứu và công nghệ Singapore-MIT (SMART)
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới để tăng cường khả năng của tế bào gốc trung mô (mesenchymal stromal cells – MSC) trong việc tạo ra mô sụn bằng cách bổ sung axit ascorbic (AA) trong quá trình mở rộng MSC.
Nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng Phép đo độ giãn cơ cộng hưởng từ vi mô (Micro magnetic resonance relaxometry – µMRR) – một công cụ phân tích quy trình (process analytical tool – PAT) mới do nhóm Phân tích quan trọng để sản xuất thuốc cá nhân hóa (Critical Analytics for Manufacturing Personalized-Medicine – CAMP) tại doanh nghiệp Liên minh nghiên cứu và công nghệ Singapore–MIT (the Singapore-MIT Alliance for Research and Technology – SMART) phát triển – được sử dụng như một công cụ kiểm soát quy trình nhanh chóng, không cần nhãn để mở rộng chất lượng của MSC.
Sụn khớp, một mô liên kết bảo vệ các đầu xương trong khớp, có thể thoái hóa do chấn thương, tuổi tác hoặc viêm khớp, dẫn đến đau khớp và tàn tật đáng kể. Đặc biệt ở các quốc gia – như Singapore – có dân số già hóa, năng động, thoái hóa sụn khớp là một căn bệnh ngày càng gia tăng ảnh hưởng đến ngày càng nhiều người.
Cấy ghép tế bào sụn tự thân hiện là liệu pháp tế bào duy nhất được FDA chấp thuận cho các chấn thương sụn khớp, nhưng nó tốn kém, tốn thời gian và đòi hỏi nhiều phương pháp điều trị. MSC là một giải pháp thay thế hấp dẫn và đầy hứa hẹn vì chúng cho thấy tính an toàn cao cho việc cấy ghép.
Tuy nhiên, việc sử dụng MSC trong lâm sàng bị hạn chế do kết quả điều trị không nhất quán do phát sinh từ các yếu tố như sự thay đổi giữa người hiến tặng, sự thay đổi giữa các tế bào trong quá trình mở rộng tế bào và các quy trình sản xuất MSC không chuẩn hóa.
Tính không đồng nhất của MSC có thể dẫn đến sự thay đổi trong hành vi sinh học và kết quả điều trị của chúng. Trong khi việc mở rộng MSC quy mô lớn là cần thiết để có được số lượng tế bào cần thiết cho việc điều trị để cấy ghép, quá trình này có thể gây ra tính không đồng nhất của tế bào.
Do đó, các quy trình cải tiến là cần thiết để giảm tính không đồng nhất trong khi tăng sinh số lượng tế bào có tiềm năng sinh sụn được cải thiện – khả năng của MSC biệt hóa thành tế bào sụn để sửa chữa mô sụn – mở đường cho các liệu pháp MSC hiệu quả và nhất quán hơn.
Trong một bài báo có tiêu đề “Điều biến chuyển hóa để cải thiện sự mở rộng MSC và tiềm năng điều trị trong điều trị sụn khớp”, được công bố trên tạp chí Stem Cell Research & Therapy, các nhà nghiên cứu CAMP đã trình bày chi tiết về quá trình phát triển chiến lược để tăng cường sự mở rộng của MSC chất lượng bằng cách thay đổi cách tế bào sử dụng năng lượng.
Các phát hiện của nghiên cứu đã chỉ ra mối tương quan tích cực giữa tiềm năng sinh sụn và quá trình phosphoryl hóa oxy hóa (OXPHOS), một quá trình khai thác sự khử oxy để tạo ra adenosine triphosphate – một nguồn năng lượng thúc đẩy và hỗ trợ nhiều quá trình trong tế bào sống. Điều này cho thấy rằng việc điều khiển quá trình chuyển hóa MSC là một chiến lược đầy hứa hẹn để tăng cường tiềm năng sinh sụn.
Sử dụng PAT mới do CAMP phát triển, các nhà nghiên cứu đã khám phá ra tiềm năng điều biến chuyển hóa trong cả quá trình thu nhận, tái tạo tế bào ngắn hạn và dài hạn. Để tăng cường tiềm năng sinh sụn, họ đã thay đổi thành phần dinh dưỡng, bao gồm glucose, pyruvate, glutamine và axit ascorbic (AA).
Vì AA được báo cáo là hỗ trợ OXPHOS và tác động tích cực của nó đối với tiềm năng sinh sụn trong quá trình biệt hóa – một quá trình trong đó các tế bào chưa trưởng thành trở thành tế bào trưởng thành có các chức năng cụ thể, nhóm đã tiếp tục nghiên cứu tác dụng của nó trong quá trình mở rộng MSC.
Việc bổ sung AA vào nuôi cấy tế bào vào một lần cấy truyền trong quá trình mở rộng MSC và trước khi bắt đầu biệt hóa được chứng minh là cải thiện quá trình biệt hóa sinh sụn, đây là một thuộc tính chất lượng quan trọng (a critical quality attribute CQA) để sửa chữa sụn khớp tốt hơn.
Bổ sung AA dài hạn dẫn đến tăng hơn 300 lần sản lượng MSC đồng thời tăng cường tiềm năng sinh sụn, giảm tính không đồng nhất của tế bào và lão hóa tế bào – một quá trình mà tế bào già đi và ngừng phân chia vĩnh viễn nhưng không chết – khi so sánh với các tế bào không được điều trị.
MSC được xử lý bằng AA với tiềm năng sinh sụn được cải thiện cho thấy sự thay đổi mạnh mẽ trong quá trình chuyển hóa thành OXPHOS. Sự thay đổi chuyển hóa này tương quan với các phép đo μMRR, giúp xác định các CQA mới có thể được triển khai trong sản xuất MSC để sửa chữa sụn khớp.
Nghiên cứu cũng chứng minh tiềm năng của công cụ phân tích quy trình (PAT) do CAMP phát triển, phép đo độ giãn nở cộng hưởng vi từ (μMRR) – một thiết bị để bàn thu nhỏ sử dụng hình ảnh chụp cộng hưởng từ (magnetic resonance imaging – MRI) ở vi mô – như một công cụ kiểm soát quy trình để mở rộng MSC với sự bổ sung AA.
Ban đầu được sử dụng như một phương pháp chẩn đoán sốt rét không cần nhãn do sự hiện diện của các hạt hemozoin thuận từ, μMRR đã được sử dụng trong nghiên cứu để phát hiện tình trạng lão hóa ở MSC.
Phương pháp nhanh, không cần nhãn này chỉ yêu cầu một số lượng nhỏ tế bào để đánh giá, cho phép sản xuất liệu pháp MSC trong các hệ thống khép kín – một hệ thống bảo vệ các dược phẩm bằng cách giảm rủi ro nhiễm bẩn từ môi trường bên ngoài – đồng thời cho phép kiểm soát không liên tục một lô sản xuất có kích thước giới hạn.
“Sự khác biệt giữa các người hiến tặng, tính không đồng nhất trong quần thể và sự lão hóa tế bào đã cản trở sự thành công của MSC như một liệu pháp chăm sóc tiêu chuẩn để sửa chữa sụn khớp. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy việc bổ sung AA trong quá trình mở rộng MSC có thể khắc phục các tình trạng trên và tăng cường tiềm năng sinh sụn của MSC”, Ching Ann Tee, Nghiên cứu viên sau tiến sĩ cao cấp tại SMART CAMP và là tác giả đầu tiên của bài báo cho biết.
“Bằng cách kiểm soát các điều kiện chuyển hóa như bổ sung AA, kết hợp với các công cụ phân tích quy trình của CAMP như µMRR, năng suất và chất lượng của các sản phẩm liệu pháp tế bào có thể được tăng lên đáng kể. Bước đột phá này có thể giúp liệu pháp MSC thành một phương pháp điều trị hiệu quả và khả thi hơn, đồng thời cung cấp các tiêu chuẩn để cải thiện quy trình sản xuất.”
“Phương pháp sử dụng sự điều chỉnh chuyển hóa này đã cải thiện tiềm năng sinh sụn của MSC có thể áp dụng cho khái niệm tương tự về các chỉ định điều trị khác như tiềm năng sinh xương trong điều trị các vấn đề về xương hoặc các loại tế bào gốc khác”, Giáo sư Laurie A. Boyer, Nhà nghiên cứu chính tại SMART CAMP, Giáo sư Sinh học và Kỹ thuật Sinh học tại MIT và là tác giả liên hệ của bài báo cho biết thêm.
“Việc triển khai những phát hiện của chúng tôi trong bối cảnh sản xuất MSC có thể là một bước tiến quan trọng đối với những bệnh nhân bị viêm xương khớp và các bệnh khớp khác, vì chúng tôi có thể sản xuất hiệu quả số lượng lớn MSC chất lượng cao với chức năng đồng nhất và nhiều bệnh nhân được điều trị hơn.”
Tài liệu tham khảo
Ching Ann Tee et al, Metabolic modulation to improve MSC expansion and therapeutic potential for articular cartilage repair, Stem Cell Research & Therapy (2024). DOI: 10.1186/s13287-024-03923-w
Nguồn: Medical Xpress
Link: https://medicalxpress.com/news/2024-10-method-effectiveness-msc-therapy-cartilage.html
