University of Copenhagen, 14/06/2022
Sử dụng mô hình chuột, các nhà nghiên cứu đã giải mã một lộ trình thay thế mà một số tế bào sử dụng để tạo ra các cơ quan và sử dụng kiến thức đó để khai thác một loại tế bào gốc mới như một nguồn tạo cơ quan tiềm năng trong phòng thí nghiệm.
Hãy tưởng tượng nếu bạn có thể sửa chữa các mô bị hư hỏng trong các cơ quan của chúng ta. Đó là những gì nghiên cứu tế bào gốc đang hướng tới, bởi vì tế bào gốc có tiềm năng to lớn để sản xuất tế bào của các cơ quan như gan, tụy và ruột.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã cố gắng bắt chước con đường mà tế bào gốc đi theo để tạo thành các cơ quan, ví dụ: các cơ quan trong phôi. Tuy nhiên, bất chấp những nỗ lực sâu rộng, việc tạo ra các tế bào để phát triển đúng cách trong phòng thí nghiệm là rất khó khăn. Nhưng họ có thể đã bỏ qua một bước quan trọng và có thể bỏ sót một loại tế bào gốc khác, một nghiên cứu mới từ Đại học Copenhagen cho thấy.
“Nói một cách rất đơn giản, một số nghiên cứu gần đây đã nỗ lực tạo ra ruột từ tế bào gốc trong một chiếc đĩa thí nghiệm. Chúng tôi đã tìm ra một cách mới để làm điều này, một cách theo dõi các khía cạnh khác nhau của những gì xảy ra trong phôi thai. Tại đây, chúng tôi đã tìm thấy một con đường mới mà phôi sử dụng và chúng tôi mô tả giai đoạn trung gian mà các loại tế bào gốc khác nhau có thể sử dụng để tạo ra ruột và các cơ quan khác,” chia sẻ của nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Martin Proks, một trong những tác giả chính của nghiên cứu đến từ Trung tâm Y học Tế bào gốc Novo Nordisk tại Đại học Copenhagen (reNEW).
Các nhà nghiên cứu đã xem xét cái gọi là tế bào gốc đa năng và tế bào gốc mầm nội bì ngoài phôi (endoderm extra-embryonic stem cells). Tế bào gốc mầm nội bì ngoài phôi là một dòng tế bào gốc mới mà cùng một nhóm nghiên cứu đã mô tả cách đây vài năm. Chúng đóng góp vào các cơ quan ruột, chúng là những tế bào hỗ trợ rất quan trọng cung cấp màng, nuôi dưỡng màng và hơn thế nữa.
Giáo sư Joshua Brickman – trưởng nhóm tại reNEW giải thích:
“Chúng tôi đã xác định được một con đường thay thế mà cái gọi là tế bào ngoại phôi có thể sử dụng để tạo ra các cơ quan ruột trong phôi. Sau đó, chúng tôi lấy Tế bào gốc mầm nội bì ngoài phôi và phát triển chúng thành cấu trúc giống cơ quan ruột trong đĩa thí nghiệm.”
“Nhưng cho đến gần đây, mọi người cho rằng những tế bào này đã giúp phôi phát triển và sau đó chúng biến mất. Rằng chúng không liên quan gì đến cơ thể của bạn. Vì vậy, trong bài báo này, chúng tôi phát hiện ra rằng nếu chúng ta điều khiển những tế bào hỗ trợ này thông qua con đường thay thế mới này, chúng sẽ thực sự hình thành cấu trúc organoid ,” Joshua Brickman nói về kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Cell Biology.
Có thể cải thiện các tế bào phát triển trong phòng thí nghiệm
Các nhà nghiên cứu đã xác định tất cả các tế bào tiềm năng là ứng cử viên để hình thành các cơ quan liên quan đến đường tiêu hóa, chẳng hạn như gan, tụy, phổi và ruột, dựa trên việc gắn nhãn chúng bằng một dấu hiệu di truyền. Dữ liệu lớn này rất khó phân tích và yêu cầu các phương pháp phân tích mới sáng tạo được phát triển với sự hợp tác của các nhà khoa học vật lý tại Viện Niels Bohr.
“Sau đó, chúng tôi xác định các gen đang được sử dụng trong các tế bào này. Để tạo điều kiện thuận lợi cho công việc này, chúng tôi đã phát triển một công cụ tính toán mới để so sánh các cụm tế bào và sử dụng công cụ này để so sánh các tế bào trong tập dữ liệu của chúng tôi và kiểm tra những tế bào khác,” Phó giáo sư Ala Trusina tại Viện Niels Bohr giải thích.
Để đặt câu hỏi liệu con đường thay thế có thể phát triển các loại tế bào cơ quan trong phòng thí nghiệm hay không, các nhà nghiên cứu đã đặt vấn đề sử dụng một loại tế bào gốc khác. Các tế bào gốc này, được mô tả trước đó trong bài báo, có nguồn gốc từ một phần khác của phôi thai hơn các tế bào gốc đa năng, và chúng giống với điểm khởi đầu cho lộ trình hình thành cơ quan thứ hai hoặc thay thế.
Michaela Rothova, một trong những tác giả khác của nghiên cứu, cho biết: “Sau đó, chúng tôi sử dụng các tế bào gốc này để tạo ra các cấu trúc giống cơ quan ruột trong đĩa thí nghiệm.”
Nó có thể chứng minh một khám phá quan trọng, vì các nhà khoa học từ lâu đã cố gắng giải mã về cách phát triển tế bào gốc thành các tế bào chính xác cần thiết cho một phương pháp điều trị cụ thể, thử nghiệm thuốc hoặc mô hình một căn bệnh.
Joshua Brickman tại reNEW kết luận: “Chúng tôi chưa hoàn toàn đạt được điều đó về mặt chức năng và chúng tôi gặp vấn đề khi nuôi trưởng thành các tế bào này. Vì vậy, có lẽ chúng tôi có thể giải quyết một số vấn đề này bằng cách thử tuyến đường thay thế này hoặc bằng cách kết hợp tuyến đường thay thế với tuyến đường truyền thống.”
Tài liệu tham khảo:
Michaela Mrugala Rothová, Alexander Valentin Nielsen, Martin Proks, Yan Fung Wong, Alba Redo Riveiro, Madeleine Linneberg-Agerholm, Eyal David, Ido Amit, Ala Trusina, Joshua Mark Brickman. Identification of the central intermediate in the extra-embryonic to embryonic endoderm transition through single-cell transcriptomics. Nature Cell Biology, 2022; DOI: 10.1038/s41556-022-00923-x
Nguồn: University of Copenhagen – The Faculty of Health and Medical Sciences
