Science Daily, 04/11/2024
Sơ đồ minh họa các loại tế bào gốc khác nhau được nuôi cấy trong điều kiện vi trọng lực (µG) trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) và quá trình chúng trở về Trái đất (1G) để phục vụ cho các ứng dụng lâm sàng tiềm năng. Nguồn: Nature (2024)
Hai nhà nghiên cứu của Mayo Clinic cho biết tế bào gốc được nuôi cấy trong điều kiện vi trọng lực trên Trạm vũ trụ quốc tế (International Space Station– ISS) có những đặc tính độc đáo có thể giúp đẩy nhanh các liệu pháp sinh học mới và chữa trị các căn bệnh phức tạp. Phân tích nghiên cứu của Tiến sĩ Fay Abdul Ghani và Tiến sĩ Abba Zubair được công bố trên NPJ Microgravity, phát hiện ra rằng điều kiện vi trọng lực có thể tăng cường tiềm năng tái tạo của tế bào. Tiến sĩ Zubair là Chuyên gia y học phòng thí nghiệm và Giám đốc y khoa của Trung tâm Sinh học trị liệu tái tạo tại Mayo Clinic ở Florida. Abdul Ghani là một nhà nghiên cứu công nghệ của Mayo Clinic. Vi trọng lực là tình trạng không trọng lượng hoặc gần như không trọng lực.
Tiến sĩ Zubair cho biết: “Nghiên cứu tế bào gốc trong không gian đã giúp phát hiện ra các cơ chế của tế bào mà nếu trong điều kiện trọng lực bình thường thì sẽ không được phát hiện hay được biết đến “. “Khám phá đó cho thấy giá trị khoa học to lớn đối với nghiên cứu này, như là tiềm năng ứng dụng lâm sàng “.
Tiến sĩ Zubair thực hiện các thí nghiệm tế bào gốc từ phòng thí nghiệm của mình vào ba nghiên cứu khác nhau trên ISS. Bài báo đánh giá của ông cung cấp dữ liệu về câu hỏi khoa học, “Không gian có phải là môi trường lý tưởng để nuôi cấy số lượng lớn tế bào gốc không?” Một mối quan tâm khác là liệu các tế bào được nuôi cấy trong không gian có thể duy trì sức mạnh và chức năng của chúng sau khi hạ cánh xuống Trái đất hay không.” Mục tiêu của hầu hết các chuyến bay không gian trong đó tế bào gốc được nghiên cứu là tăng cường sự phát triển của một lượng lớn tế bào gốc an toàn và chất lượng cao, đạt cấp độ lâm sàng với sự biệt hóa tế bào tối thiểu”, Tiến sĩ Zubair cho biết. “Hy vọng của chúng tôi là nghiên cứu các tế bào được nuôi cấy trong không gian này để cải thiện phương pháp điều trị các tình trạng liên quan đến tuổi tác như đột quỵ, chứng mất trí nhớ, các bệnh thoái hóa thần kinh và ung thư”.
Những thách thức của việc nuôi cấy tế bào gốc trên Trái đất
Tế bào gốc trưởng thành có trong tủy xương và mô mỡ không phân chia và biệt hóa thành các tế bào chuyên biệt. Do đó, số lượng tế bào gốc trưởng thành đều có hạn ở bất kỳ bệnh nhân nào. Để có đủ tế bào gốc cho nghiên cứu lâm sàng hoặc sử dụng cho bệnh nhân, các tế bào phải được tăng sinh và mở rộng. Đây là một quá trình tốn kém, mất thời gian với kết quả không nhất quán.
Thông qua nghiên cứu trên Trạm vũ trụ quốc tế, các nhà khoa học đã có được thêm các kiến thức mới về cách các tế bào tăng sinh, hoạt động và biệt hóa thành các tế bào chuyên biệt. Điều quan trọng là họ cũng phát hiện ra rằng môi trường vi trọng lực thúc đẩy sự phát triển và hoạt động của tế bào tốt hơn so với các tế bào được nuôi cấy trong môi trường phòng thí nghiệm trên Trái đất.
Tiến sĩ Zubair cho biết: “Môi trường không gian mang lại điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của tế bào gốc bằng cách cung cấp trạng thái ba chiều tự nhiên hơn cho sự mở rộng của chúng, rất giống với sự phát triển của các tế bào trong cơ thể con người. So với môi trường nuôi cấy hai chiều trên Trái đất, chúng ít có khả năng bắt chước mô người hơn”
Nghiên cứu nuôi cấy tế bào gốc trong không gian
Giá trị tức thời của nghiên cứu tế bào gốc giữa các vì sao có thể nằm ở việc nuôi cấy mô để mô hình hóa bệnh. Tế bào gốc nuôi cấy trong không gian có thể được sử dụng để tái tạo các mô hình giống như thật như bệnh ung thư và các bệnh khác trong phòng thí nghiệm. Sau đó, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng các mô hình này để theo dõi tiến triển của bệnh và thử nghiệm các liệu pháp mới để ngăn chặn bệnh.
Một đánh giá toàn diện các bài báo từ Mayo Clinic và các Trung tâm y tế học thuật khác cho thấy nghiên cứu không gian có ứng dụng vượt xa phòng thí nghiệm. Một số dòng tế bào gốc được nuôi cấy trong điều kiện không trọng lực đã cho thấy tiềm năng lâm sàng:
- Tế bào gốc trung mô là tế bào gốc trưởng thành tiết ra các yếu tố tăng trưởng có khả năng điều trị. Nhóm của Tiến sĩ Zubair đã ghi nhận rằng tế bào gốc trung mô được nuôi cấy trong điều kiện vi trọng lực có khả năng ức chế miễn dịch cao hơn so với tế bào gốc được nuôi cấy trên Trái đất.
- Tế bào gốc tạo máu có khả năng tái tạo máu để chống lại nhiễm trùng, cầm máu và vận chuyển oxy. Tế bào gốc tạo máu được nuôi cấy trên ISS đã cho thấy khả năng mở rộng và biệt hóa thành các tế bào hồng cầu hoặc bạch cầu, một ngày nào đó có thể được sử dụng để điều trị cho bệnh nhân ung thư máu.
- Tế bào tiền thân tim mạch cung cấp các khối xây dựng cho mạch máu và cơ tim. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc sửa chữa cơ. Việc nuôi cấy tế bào tiền thân tim mạch trong không gian một ngày nào đó có thể cung cấp các lựa chọn mới để sửa chữa mô bị tổn thương do đau tim.
- Tế bào gốc thần kinh được tìm thấy trong hệ thần kinh trung ương và đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển, duy trì và sửa chữa não bộ. Các tế bào thần kinh phát triển trong môi trường không trọng lực và duy trì khả năng tái tạo của chúng trên Trái đất. Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu xem liệu các tế bào thần kinh được nuôi cấy trong không gian có thể cung cấp liệu pháp thay thế cho các bệnh về hệ thần kinh trung ương hay không.
Những rào cản trong điều trị
Mặc dù có triển vọng về nghiên cứu tế bào gốc ngoài Trái đất, nhưng các nhà nghiên cứu vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức. Các tế bào có thể mất đi sức mạnh và khả năng hoạt động sau khi tiếp xúc lâu dài với điều kiện vi trọng lực. Theo thời gian, bức xạ không gian có thể làm hỏng DNA và ảnh hưởng đến sự phát triển của tế bào. Một mối quan tâm khác là liệu các tế bào được nuôi cấy trong điều kiện vi trọng lực có thể chuyển thành ung thư hay không. Tuy nhiên, nhóm của Tiến sĩ Zubair không tìm thấy bằng chứng nào về tổn thương nhiễm sắc thể có thể gây ra ung thư ở các tế bào gốc trung mô được nuôi cấy trong không gian.
Nghiên cứu tế bào gốc trong vũ trụ đang ở giai đoạn đầu và tác động đầy đủ của việc tăng sinh các tế bào trong điều kiện không trọng lực vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Cần có thêm dữ liệu khoa học, nghiên cứu và tài trợ để giúp các nhà khoa học hiểu đầy đủ về tiềm năng lâm sàng của các tế bào mở rộng trong không gian.
Tiến sĩ Zubair viết “Nghiên cứu không gian được tiến hành cho đến nay chỉ là điểm khởi đầu. Một góc nhìn rộng hơn về các ứng dụng của tế bào gốc là khi nghiên cứu tiếp tục khám phá việc sử dụng không gian để thúc đẩy y học tái tạo”.
Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia và Trung tâm Sinh học trị liệu tái tạo của Mayo Clinic đã cung cấp tài trợ cho nghiên cứu này.
Tài liệu tham khảo
Armin Garmany, Satsuki Yamada, Sungjo Park, Andre Terzic. Plasma Biomarkers of First All-Civilian Space Flight to the International Space Station. Mayo Clinic Proceedings, 2024; 99 (9): 1523 DOI: 10.1016/j.mayocp.2024.05.024
Nguồn: Science Daily
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241104112255.htm
