Science Daily, 08/10/2020
Tế bào gốc là nhà máy sản xuất tế bào thông qua sự tự phân chia liên tục để tạo ra các tế bào mới. Cấy ghép tế bào gốc vào các cơ quan bị tổn thương có thể giúp tái tạo các mô mới. Kỹ thuật tấm tế bào, cho phép các tế bào gốc được cấy ghép vào những vùng bị tổn thương dưới dạng tấm chỉ tạo thành từ tế bào, loại bỏ hoàn toàn sự đào thải miễn dịch do các chất bên ngoài gây ra và kích thích tái tạo mô. Gần đầy, một nhóm nghiên cứu do POSTECH dẫn đầu đã thành công trong việc giảm đáng kể thời gian thu hoạch các tấm tế bào gốc này.
Một nhóm nghiên cứu chung bao gồm Giáo sư Dong Sung Kim và nhà nghiên cứu Andrew Choi thuộc Khoa kỹ thuật cơ khí của POSTECH, cùng với Tiến sĩ InHyeok Rhyou và Tiến sĩ Ji-Ho Lee thuộc Khoa phẫu thuật chỉnh hình tại Bệnh viện Pohang Semyung Christianity đã thành công trong việc giảm đáng kể tổng thời gian thu hoạch của một tấm tế bào gốc còn hai ngày. Phương pháp chụp nano (nanotopography) của poly(N-isopropylacrylamide) (viết tắt là PNIPAAm), thay đổi đột ngột độ nhám của nó tùy thuộc vào nhiệt độ, cho phép thu hoạch các tấm tế bào bao gồm các tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ tủy xương của người. Xét ra phải mất trung bình một tuần để tạo ra các tấm tế bào gốc bằng các kỹ thuật hiện có, đây là thời gian thu hoạch ngắn nhất được ghi nhận. Những phát hiện từ nghiên cứu mới này đã được xuất bản trên trang bìa trong số mới nhất của tạp chí Biomaterials Science, một tạp chí quốc tế trong lĩnh vực vật liệu sinh học.
Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Kim tập trung vào PNIPAAm, một loại polymer có thể kết hợp với nước hoặc biến đổi nó tùy thuộc vào nhiệt độ. Trong các nghiên cứu trước đây, PNIPAAm đã được giới thiệu như một vật liệu phủ trên đĩa nuôi cấy tế bào để thu hoạch các tấm tế bào, nhưng phạm vi sử dụng đã bị cản trở do hạn chế về loại tế bào có thể tạo thành tấm. Lần đầu tiên vào năm 2019, nhóm nghiên cứu đã phát triển một công nghệ dễ dàng điều chỉnh độ nhám của 3D bulk PNIPAAm và đã sản xuất ổn định các loại tấm tế bào khác nhau.
Nghiên cứu được thực hiện lần này tập trung vào việc tạo ra các tấm tế bào gốc trong thời gian ngắn để tăng tính thiết thực trực tiếp của chúng. Nhóm đã đạt được điều này bằng cách áp dụng một mô hình đẳng hướng của các lỗ nano có kích thước 400 nano mét (nm, 1 phần tỷ mét) trên bề mặt của một 3D bulk PNIPAAm. Kết quả là, trên phương pháp chụp nano của bulk PNIPAAm, không chỉ tăng tốc sự hình thành và trưởng thành của các tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ tủy xương người, mà độ nhám bề mặt của bulk PNIPAAm ở nhiệt độ phòng dưới nhiệt độ dung dịch tới hạn thấp hơn (the lower critical solution temperature, viết tắt là LCST) cũng tăng lên nhanh chóng, gây ra sự tách rời của các tấm tế bào một cách hiệu quả. Điều này cho phép thu hoạch nhanh các tấm tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ tủy xương của người.
Andrew Choi – tác giả của bài báo, nhận xét: “Qua báo cáo của các nghiên cứu trước đây, cần ít nhất năm ngày để thu hoạch các tấm tế bào gốc. Giờ đây, chúng tôi có thể thu hoạch chúng chỉ trong hai ngày với phương pháp chụp nano PNIPAAm được phát triển lần này.”
“Chúng tôi đã rút ngắn đáng kể thời gian thu hoạch bằng cách sử dụng phương pháp chụp nano trên bề mặt của 3D bulk PNIPAAm để tạo ra các tấm tế bào gốc trưởng thành đầu tiên trên thế giới”, Giáo sư Dong Sung Kim – người đứng đầu nghiên cứu chia sẻ. Ông cho biết thêm: “Chúng tôi đã mở ra tiềm năng áp dụng các tấm tế bào này trực tiếp cho bệnh nhân trong tương lai.”
Nghiên cứu được thực hiện với sự hỗ trợ từ Chương trình Nghiên cứu Cơ bản (Mid-career Researcher Program) và Chương trình Phát triển Công nghệ Y sinh của Quỹ Nghiên cứu Quốc gia và Bộ Khoa học và CNTT Hàn Quốc.
Tài liệu tham khảo:
Andrew Choi, Hyungjun Yoon, Seon Jin Han, Ji-Ho Lee, In Hyeok Rhyou, Dong Sung Kim. Rapid harvesting of stem cell sheets by thermoresponsive bulk poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) nanotopography. Biomaterials Science, 2020; 8 (19): 5260 DOI: 10.1039/D0BM01338B
