Các nhà khoa học tìm ra cơ chế mới để tạo ra các tế bào sụn

Nội Dung Bài Viết

Science Daily, 30/11/2022

Thoái hóa sụn và chấn thương ảnh hưởng đến 350 triệu người trên toàn thế giới. Bệnh nhân mắc các bệnh này sẽ cảm thấy đau và khó chịu tăng dần theo thời gian. Tuy nhiên, một bước đột phá thú vị trong nghiên cứu tái tạo mô hứa hẹn mang lại tiềm năng điều trị có ý nghĩa.

Các nghiên cứu viên đứng đầu tại Viện Forsyth đã đề xuất một phương pháp mới để tạo ra các tế bào sụn có ý nghĩa to lớn trong y học tái tạo đối với các phương pháp điều trị chấn thương và thoái hóa sụn trong tương lai.

Chấn thương sụn ở các khớp như đầu gối, vai và hông có thể cực kỳ đau đớn và gây suy nhược. Ngoài ra, các tình trạng gây thoái hóa sụn, như viêm khớp và rối loạn khớp thái dương hàm (TMJ- Temporomandibular Joint-), ảnh hưởng đến 350 triệu người trên thế giới và tiêu tốn hệ thống y tế công cộng Hoa Kỳ hơn 303 tỷ đô la mỗi năm. Bệnh nhân mắc các bệnh này sẽ cảm thấy đau đớn và khó chịu hơn theo thời gian.

Tuy nhiên, một nghiên cứu thú vị do các nghiên cứu viên đứng đầu tại Viện Forsyth đã đề xuất các chiến lược mới để tạo ra các tế bào sụn có ý nghĩa rất lớn trong y học tái tạo đối với các phương pháp điều trị chấn thương và thoái hóa sụn trong tương lai. Trong một bài báo có tựa đề “GATA3 làm trung gian truyền tín hiệu β-catenin phi cổ điển trong việc xác định số phận tế bào xương và tạo sụn ngoài tử cung”, đồng tác giả chính Takamitsu Maruyama và Daigaku Hasegawa, và tác giả Wei Hsu, đã mô tả hai khám phá mang tính đột phá, bao gồm một hiểu biết mới về protein đa diện gọi là β-catenin.

Tiến sĩ Hsu là nhà khoa học cấp cao tại Viện Forsyth và là Giáo sư Sinh học Phát triển tại Đại học Harvard. Ông cũng là giảng viên liên kết của Viện tế bào gốc Harvard. Các thành viên khác trong nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học Thụy Sĩ Tomas Valenta và Konrad Basler, và các nhà khoa học Canada Jody Haigh và Maxime Bouchard. Nghiên cứu được công bố trong số gần đây nhất của tạp chí Science Advances.

Tiến sĩ Maruyama của Forsyth cho biết: “Mục tiêu của nghiên cứu này là tìm ra cách tái tạo sụn. Chúng tôi muốn xác định cách kiểm soát số phận tế bào, khiến tế bào soma trở thành sụn thay vì xương.”

Trước đây, người ta cho rằng đường dẫn truyền tín hiệu Wnt là sự xác định để một tế bào trở thành xương hay sụn. Yếu tố chính tải nạp tín hiệu Wnt là β – catenin. Cơ sở cho kết luận này là kết quả rằng khi β – catenin bị phá vỡ, xương sẽ trở thành sụn.

Tuy nhiên, β – catenin cũng hoạt động như một phân tử kết dính tế bào để tạo thuận lợi cho tương tác tế bào — chức năng ban đầu được xác định trước khi khám phá ra vai trò của nó trong tín hiệu Wnt. Tiến sĩ Hsu phát biểu rằng “Chúng tôi biết rằng phân tử này rất quan trọng đối với việc xác định số phận của tế bào, nhưng cơ chế này vẫn còn bỏ ngỏ để nghiên cứu.”

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm điều gì sẽ xảy ra khi β-catenin chỉ bị suy giảm một phần tín hiệu và phát hiện ra rằng, trong trường hợp đó, các tế bào không thể hình thành xương hoặc sụn. Sau những thử nghiệm này, các nhà khoa học kết luận rằng tín hiệu Wnt là yếu tố quyết định cho sự hình thành xương, nhưng chưa đủ cho sự hình thành sụn.

Tiến sĩ Maruyama cho biết: “Chúng tôi muốn biết yếu tố quyết định số phận của tế bào là gì. Cái gì lập trình lại một tế bào để trở thành sụn nếu nó không phải là tín hiệu Wnt?”

Câu hỏi này đã dẫn đến một khám phá quan trọng thứ hai: GATA3, một hoạt động thay thế của β – catenin chịu trách nhiệm chuyển đổi số phận tế bào của bộ xương.

GATA3 là một gen điều hòa duy nhất, kích hoạt biểu hiện gen đặc hiệu của sụn trong tế bào. Tiến sĩ Wei Hsu bổ sung thêm “Về cơ bản, GATA3 liên kết với trình tự bộ gen cần thiết cho quá trình tái lập trình. GATA3 là một công cụ thay đổi cuộc chơi vì chúng tôi có thể sử dụng nó để thay đổi tiềm năng bất kỳ tế bào sinh dưỡng nào thành tế bào tạo sụn, tương tự như sử dụng bốn yếu tố tế bào gốc để tạo ra các dòng tế bào như tế bào gốc phôi được gọi là tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC).”

Khả năng kiểm soát số phận của tế bào theo cách này giúp có thể định hướng một tế bào trở thành xương, sụn hay mỡ, điều này có ý nghĩa to lớn trong việc tạo ra các phương pháp điều trị mới cho 1 trong 4 người bị tổn thương sụn và thoái hóa sụn. Hiện tại không có phương pháp điều trị nào có thể tái tạo sụn và các phương pháp điều trị hiện tại không thể cải thiện chức năng khớp.

Nghiên cứu này mở ra những hướng mới cho các nhà khoa học khám phá và là một bước đột phá thú vị trong nghiên cứu tái tạo mô hứa hẹn mang lại tiềm năng điều trị có ý nghĩa cho hàng ngàn bệnh nhân. Công trình này được Viện Nghiên cứu Nha khoa và Sọ mặt Quốc gia của Viện Y tế Quốc gia hỗ trợ theo số giải thưởng R01DE015654 và R01DE026936 cho Tiến sĩ Wei Hsu.

Tài liệu tham khảo:

Takamitsu Maruyama, Daigaku Hasegawa, Tomas Valenta, Jody Haigh, Maxime Bouchard, Konrad Basler, WeiHsu. GATA3 mediates nonclassical β-catenin signaling in skeletal cell fate determination and ectopicchondrogenesis. Science Advances, 2022; 8 (48) DOI: 10.1126/sciadv.add6172

Nguồn: Viện Forsyth

Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/11/221130151516.htm

 

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Bài Viết Liên Quan