“Hộp đen” tế bào gốc được mở ra trong các nghiên cứu về máu

Science Daily, 30/10/2024

Nghiên cứu mới cho thấy động lực học lâu dài của các tế bào gốc cấy ghép trong cơ thể bệnh nhân, giải thích về cách mà tuổi tác ảnh hưởng đến sức sống của tế bào gốc và sự đa dạng miễn dịch, cung cấp cái nhìn sâu sắc cho việc cấy ghép an toàn và thành công hơn.

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu thực hiện theo dõi sự thay đổi của tế bào gốc sau nhiều năm được cấy ghép, vén bức màn bí mật các ca phẫu thuật vốn là bí ẩn y học trong hơn 50 năm.

Những kiến thức này  có thể mở đường cho các chiến lược mới trong việc lựa chọn người hiến và thành công của ca cấy ghép giúp tăng khả năng cấy ghép an toàn và hiệu quả hơn.

Các nhà nghiên cứu từ Viện Wellcome Sanger và các cộng tác viên của họ tại Đại học Zurich đã có thể lập bản đồ hành vi của các tế bào gốc ở cơ thể người nhận trong vòng 30 năm sau khi cấy ghép, đánh dấu cột mốc đầu tiên về động lực học lâu dài của các tế bào này.

Nghiên cứu được công bố vào ngày (30 tháng 10) trên tạp chí Nature và được tài trợ một phần bởi Cancer Research UK, cho thấy rằng các ca ghép từ người hiến lớn tuổi, thường ít thành công hơn, có số lượng tế bào gốc sống sót sau quá trình ghép ít hơn mười lần. Một số tế bào sống sót cũng mất khả năng sản xuất ra các loại tế bào máu cần thiết cho hệ thống miễn dịch.

Hơn một triệu người trên toàn thế giới được chẩn đoán mắc bệnh ung thư máu mỗi năm¹, bao gồm các loại ung thư như bệnh bạch cầu và u lympho, có thể khiến hệ thống miễn dịch của một người không hoạt động bình thường. Ghép tế bào gốc, hay được biết đến là cấy ghép tủy xương, thường là lựa chọn điều trị duy nhất cho bệnh nhân. Quy trình này thay thế các tế bào máu bị tổn thương của bệnh nhân bằng các tế bào gốc khỏe mạnh từ người hiến, sau đó tái tạo toàn bộ hệ thống máu và miễn dịch của bệnh nhân. Chỉ riêng tại Vương quốc Anh, có hơn 2.000 người trải qua quy trình này mỗi năm².

Mặc dù đã được thực hiện trong hơn 50 năm, nhưng nhiều câu hỏi cơ bản về cách chúng hoạt động vẫn chưa có lời giải đáp. Mặc dù chúng có thể cứu sống người bệnh, nhưng kết quả ở mỗi bệnh nhân là khác nhau, khiến nhiều bệnh nhân phải đối mặt với các biến chứng nhiều năm sau đó. Tuổi của người hiến có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ thành công³, nhưng chúng chỉ xảy ra ở cấp độ tế bào sau khi cấy ghép cho đến nay vẫn là một bí ẩn.

Trong nghiên cứu mới này, các nhà khoa học từ Viện Wellcome Sanger và Đại học Zurich đã sử dụng các kỹ thuật tiên tiến về giải trình tự bộ gen để phân tích các mẫu máu từ mười cặp anh chị em ruột cho và nhận sau khi cấy ghép khoảng 34 năm⁴. Bằng cách phân tích các đột biến xảy ra trong tế bào gốc suốt cuộc đời của người cho và người nhận, họ có thể theo dõi có bao nhiêu tế bào gốc đã sống sót sau quá trình ghép và tiếp tục sản xuất các tế bào máu mới trong cơ thể bệnh nhân – Cách tiếp cận này trước đây được xem là không thể.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng trong các ca ghép từ những người hiến trẻ tuổi hơn – ở độ tuổi 20 và 30 – có khoảng 30.000 tế bào gốc sống thời gian lâu hơn, so với chỉ có 1000-3.000 tế bào sống ở những người hiến lớn tuổi hơn.

Sự sụt giảm này có thể dẫn đến giảm khả năng miễn dịch và nguy cơ tái phát cao hơn, có khả năng giải thích tại sao những người hiến trẻ tuổi thường có kết quả tốt hơn.

Họ cũng phát hiện ra rằng quá trình ghép làm hệ thống máu ở người nhận già đi khoảng 10–15 năm so với những người hiến phù hợp, chủ yếu là do sự đa dạng của tế bào gốc thấp hơn.

Đáng ngạc nhiên là, mặc dù quá trình ghép rất căng thẳng, nhưng các tế bào gốc lại có ít đột biến gen mới hơn khi chúng phân chia nhanh chóng để tái tạo máu của bệnh nhân. Điều này thách thức các giả định trước đây về tỷ lệ đột biến cao trong quá trình ghép.

Tiến sĩ Markus Manz, tác giả chính của nghiên cứu tại Đại học Zurich, cho biết: “Nghiên cứu nhấn mạnh rằng tuổi tác không chỉ là một con số – mà là một yếu tố quan trọng tạo nên sự thành công của ca cấy ghép. Mặc dù hệ thống tế bào gốc tạo máu ổn định một cách đáng kinh ngạc theo thời gian, nhưng những người hiến trẻ tuổi thường cung cấp nhiều loại tế bào gốc hơn và đa dạng hơn, điều này có thể rất quan trọng đối với quá trình phục hồi lâu dài của bệnh nhân. Chúng tôi hy vọng sẽ tiếp tục khám phá ra các yếu tố khác ảnh hưởng đến động lực học của tế bào gốc tạo máu lâu dài để điều chỉnh cả quá trình lựa chọn người hiến cũng như môi trường tủy xương của người nhận để tối ưu chức năng lâu dài của tế bào gốc”.

Tiến sĩ Peter Campbell, tác giả chính của nghiên cứu tại Viện Wellcome Sanger, cho biết: “Quá trình cấy ghép này bắt buộc máu và các tế bào miễn dịch phải trải qua hiện tượng gọi là “thắt cổ chai” di truyền. Phương pháp tiếp cận mới của chúng tôi cho phép chúng tôi nghiên cứu hiện tượng này kỹ hơn. Chúng tôi thấy rằng “thắt cổ chai” cung cấp nhiều cơ hội khác nhau để một số tế bào gốc phát triển mạnh hơn những tế bào khác trong môi trường mới của chúng ở người nhận. Chúng tôi tin rằng có thể tìm ra các gen chịu trách nhiệm cho phép một số tế bào gốc phát triển tốt hơn những tế bào khác – về mặt lý thuyết, những gen này có thể được khai thác để cải thiện sự thành công của quy trình cấy ghép.”

1. https://www.worldwidecancerresearch.org/information-and-impact/cancer-myths-and-questions/what-is-blood-cancer-and-why-do-we-need-more-research/#:~:text=Blood%20cancers%20are%20the%20fifth,were%20diagnosed%20worldwide%20in%202020
2. https://www.blood.co.uk/news-and-campaigns/news-and-statements/nhsbt-celebrates-stem-cell-donors-and-transplants/
3. https://www.anthonynolan.org/blog/2018/02/23/research-shows-donor-age-most-important-in-stem-cell-transplant-survival
4. Trong nghiên cứu này, người hiến được coi là “đối chứng”. Bằng cách so sánh những thay đổi di truyền trong cả mẫu máu của người hiến và người nhận thông qua giải trình tự toàn bộ hệ gen, nhóm nghiên cứu đã tái tạo lại lịch sử tiến hóa của họ để hiểu cách các tế bào thích nghi và thay đổi kể từ khi cấy ghép. Những mẫu này được lấy từ 9 đến 31 năm sau khi cấy ghép.
5. Một số tế bào gốc có những ưu điểm trước khi cấy ghép, cho phép chúng thích nghi tốt hơn với môi trường mới trong cơ thể người nhận. Những ưu điểm này gồm khả năng sống sót tốt hơn trong quá trình thu nhận hoặc chuẩn bị, trong khi những tế bào khác có lợi thế hơn sau khi cấy ghép do đột biến gen cho phép chúng phát triển mạnh trong tủy xương của người nhận. Hiểu được những mô hình này có thể giúp bác sĩ cải thiện quá trình cấy ghép và lựa chọn tốt hơn những tế bào gốc có khả năng thành công, bất kể tuổi của người hiến.

Tài liệu tham khảo

Michael Spencer Chapman, C. Matthias Wilk, Steffen Boettcher, Emily Mitchell, Kevin Dawson, Nicholas Williams, Jan Müller, Larisa Kovtonyuk, Hyunchul Jung, Francisco Caiado, Kirsty Roberts, Laura O’Neill, David G. Kent, Anthony R. Green, Jyoti Nangalia, Markus G. Manz, Peter J. Campbell. Clonal dynamics after allogeneic haematopoietic cell transplantation. Nature, 2024; DOI: 10.1038/s41586-024-08128-y

Nguồn: Science Daily

Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241030145819.htm