Tiến bộ khoa học có thể dẫn tới phát triển các liệu pháp tế bào gốc cho cơ bị mất hoặc bị tổn thương do các chấn thương, tuổi tác và bệnh tật.
ScienceDaily, 18/03/2021
Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi UCLA đã xác định được hỗn hợp hóa học có thể tạo ra một lượng lớn các tế bào gốc cơ mà chúng có thể tự làm mới và tạo ra tất cả các loại tế bào cơ xương.
Sự tiến bộ khoa học có thể mang lại cho việc phát triển các liệu pháp tế bào gốc cho cơ bị mất hoặc bị tổn thương do các chấn thương, tuổi tác và bệnh tật. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Biomedical Engineering.
Các tế bào gốc cơ chịu trách nhiệm cho sự phát triển, sự sửa chữa và tái tạo cơ sau các tổn thương trong suốt cuộc đời. Đối với người hoàn toàn trưởng thành, tế bào gốc cơ thường im lặng, chúng duy trì trạng thái không hoạt động cho đến khi chúng được gọi để đáp ứng các tổn thương bằng việc tự tái tạo và tạo ra tất các các loại tế bào cần thiết cho việc sửa chữa các mô hư tổn.
Nhưng năng lực tái tạo giảm theo tuổi tác, nó cũng bị làm hại bởi các tổn thương do chấn thương hoặc các bệnh di truyền như bệnh teo cơ Duchenne.
Song Li, tác giả chính của nghiên cứu và là thành viên của trung tâm xuyên quốc gia Eli and Edythe về Y học tái tạo và nghiên cứu tế bào gốc của UCLA phát biểu “Các liệu pháp tế bào dựa trên tế bào gốc cơ cho thấy mang lại nhiều hứa hẹn cho việc tăng cường sự tái tạo cơ nhưng các phương pháp hiện tại cho việc tạo ra các tế bào gốc cơ chuyên biệt cho từng bệnh nhân cần tốn hàng tháng.”
Li và các cộng sự của anh ấy đã xác định hỗn hợp hóa học – kết hợp của dịch chiết rễ forskolin và phân tử nhỏ RepSox – có hiệu quả tạo ra số lượng lớn các tế bào gốc cơ trong 10 ngày. Ở nghiên cứu trên chuột, các nhà nghiên cứu chứng minh hai con đường tiềm năng mà hỗn hợp có thể được sử dụng như một liệu pháp.
Phương pháp thứ nhất sử dụng các tế bào được tìm thấy trong da gọi là tế bào sinh da-cơ (dermal myogenic cells) mà chúng có khả năng trở thành tế bào cơ. Nhóm đã khám phá rằng điều trị các tế bào sinh da-cơ này với hỗn hợp hóa học sẽ làm chúng sản sinh ra số lượng lớn các tế bào gốc cơ và chúng có thể được cấy ghép vào các mô tổn thương.
Nhóm của Li đã thử nghiệm trên 3 nhóm chuột với các tổn thương cơ: nhóm chuột trưởng thành (8 tuần tuổi), nhóm chuột già (18 tuần tuổi) và nhóm chuột trưởng thành mang đột biến di truyền tương tự một trong những nguyên nhân gây bệnh teo cơ Duchenne ở ngưởi.
Bốn tuần sau khi tế bào được cấy ghép, các tế bào gốc cơ đã hợp nhất với các cơ bị tổn thương và có dấu hiệu cải thiện chức năng cơ của cả ba nhóm chuột.
Đối với phương pháp thứ hai, nhóm của Li sử dụng các hạt nano để vận chuyển hỗn hợp hóa học đến mô cơ bị tổn thương. Các hạt nano có kích thước chỉ bằng 1/100 kích thước của hạt cát, được làm từ vật liệu tương tự như chỉ khâu phẫu thuật có thể tháo rời, và chúng được thiết kế giái phóng các chất hóa học một cách từ từ khi chúng phân hủy.
Cách tiếp cận thứ hai cũng tạo ra phản ứng sửa chữa mạnh mẽ trên cả ba nhóm chuột thử nghiệm. Khi tiêm vào các cơ bị tổn thương, các hạt nano di chuyển đến các vùng bị tổn thương và giải phóng các chất hóa học để chúng hoạt hóa các tế bào gốc cơ im lặng và bắt đầu phân chia.
Khi cả hai công nghệ đều thành công thì lợi ích chính của cách thứ hai là hạn chế sự cần thiết của việc nuôi cấy tế bào trong Phòng thí nghiệm, các tế bào gốc cơ được hoạt hóa và tái tạo ngay chính bên trong cơ thể.
Nhóm nghiên cứu đã rất bất ngờ khi tìm ra rằng phương pháp thứ hai đã có hiệu quả trên cả nhóm chuột già, mặc dù sự thật là khi động vật trở nên già đi, yếu tố môi trường bao quanh và hỗ trợ các tế bào gốc cơ trở nên giảm hiệu quả.
Li, đồng thời là giáo sư về kỹ thuật sinh học tại Trường Kỹ thuật Samueli của UCLA và là giáo sư y khoa tại Trường Y David Geffen tại UCLA. phát biểu “Hỗn hợp hóa học của chúng tôi tạo khả năng cho tế bào gốc cơ ở chuột già để vượt qua những môi trường bất lợi của chúng và bắt đầu phản ứng sửa chữa mạnh mẽ.”
Đối với các nghiên cứu trong tương lai, nhóm nghiên cứu cố gắng lặp lại những kết quả trên tế bào người và giám sát các hiệu quả của liệu pháp trên động vật trong thời gian dài. Các thí nghiệm có thể giúp xác định một trong hai cách tiếp cận có thể sử dụng khi điều trị trong khoảng thời gian ngắn cho bệnh nhân với hàng loạt tổn thương.
Li cũng ghi nhận rằng cả hai cách nghiên cứu có thể chữa các thiếu sót di truyền gây ra bởi Duchenne hoặc chứng loạn dưỡng cơ di truyền. Tuy nhiên, nhóm hình dung rằng các tế bào cơ được sinh ra từ các tế bào da hiến khỏe mạnh có thể cấy ghép vào cơ của các bệnh nhân loạn dưỡng cơ chẳng hạn như ở trong phổi, sẽ có thể kéo dài tuổi thọ và cải thiện chất lượng cuộc sống của họ.
Tài liệu tham khảo:
Jun Fang, Junren Sia, Jennifer Soto, Pingping Wang, LeeAnn K. Li, Yuan-Yu Hsueh, Raymond Sun, Kym Francis Faull, James G. Tidball, Song Li. Skeletal muscle regeneration via the chemical induction and expansion of myogenic stem cells in situ or in vitro. Nature Biomedical Engineering, 2021; DOI: 10.1038/s41551-021-00696-y
