Medical Xpress, 10/06/2024
Các nhà khoa học tại Đại học Cambridge đã nuôi cấy “mảnh ruột non mini”trong phòng thí nghiệm để giúp hiểu rõ về bệnh Crohn, cho thấy rằng “công tắc” sửa đổi DNA trong tế bào ruột non đóng vai trò quan trọng đối với căn bệnh này và cách nó biểu hiện ở bệnh nhân.
Họ cho biết mảnh ruột non mini trong tương lai có thể được sử dụng để xác định phương pháp điều trị tốt nhất cho từng bệnh nhân, cho phép điều trị chính xác và cá nhân hóa hơn.
Bệnh Crohn là một dạng bệnh viêm ruột (inflammatory bowel disease – IBD). Đây là căn bệnh mạn tính, đặc trưng bởi tình trạng viêm đường tiêu hóa, gây ảnh hưởng đến khoảng 1/350 người ở Anh, cứ 4 người thì có 1 người mắc bệnh trước 18 tuổi. Ngay cả ở mức độ nhẹ nhất, nó cũng có thể gây ra các triệu chứng, tác động lớn đến chất lượng cuộc sống của bệnh nhân như đau dạ dày, tiêu chảy, sụt cân và mệt mỏi, ngoài ra nó còn có thể dẫn đến phẫu thuật, nhập viện nội trú, tiếp xúc với thuốc độc hại và ảnh hưởng lớn đến bệnh nhân và gia đình họ.
Mặc dù có một số bằng chứng cho thấy người có nguy cơ mắc bệnh cao hơn nếu trong gia đình có người mắc bệnh Crohn, nhưng thành công trong việc xác định các yếu tố nguy cơ di truyền còn hạn chế. Do đó, người ta ước tính rằng chỉ có 10% di truyền là do các biến thể trong DNA của chúng ta. Matthias Zilbauer, Giáo sư Khoa Tiêu hóa Nhi khoa tại Đại học Cambridge và Bệnh viện Đại học Cambridge NHS Foundation Trust (CUH), cho biết: “Số ca mắc bệnh Crohn và IBD đang gia tăng đáng kể trên toàn cầu, đặc biệt là ở trẻ nhỏ, mặc dù đã có nhiều thập kỷ nghiên cứu., nhưng không ai biết nguyên nhân của nó. Một phần của vấn đề là rất khó để mô hình hóa căn bệnh này. Chúng tôi chủ yếu phải dựa vào các nghiên cứu trên chuột, nhưng những nghiên cứu này cung cấp thông tin hạn chế sự hiểu biết của chúng tôi về bệnh ở người.”
Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Gut, Giáo sư Zilbauer và các đồng nghiệp đã sử dụng tế bào từ ruột non bị viêm do 160 bệnh nhân hiến tặng, chủ yếu là bệnh nhân và thanh thiếu niên tại CUH để nuôi cấy hơn 300 mảnh ruột non mini – được gọi là organoids – trong phòng thí nghiệm nhằm giúp họ hiểu rõ hơn về căn bệnh này. Các mẫu được hiến tặng bởi các bệnh nhân mắc bệnh Crohn và viêm loét đại tràng cũng như những bệnh nhân không bị ảnh hưởng bởi IBD.
Giáo sư Zilbauer cho biết: “Organoids mà chúng tôi tạo ra chủ yếu là từ trẻ em và thanh thiếu niên”. “Về cơ bản, họ đã cung cấp những mẩu ruột non của họ để giúp chúng tôi nghiên cứu. Bệnh Crohn có thể là một tình trạng nghiêm trọng phải đối mặt ở mọi lứa tuổi, nhưng chúng tôi sẽ không thể phát hiện ra điều đó nếu không có sự can đảm và hỗ trợ của các tình nguyện viên”
Organoid là mảnh mô nuôi cấy 3 chiều, mô phỏng các chức năng chính của một cơ quan cụ thể, trong trường hợp này là biểu mô – lớp niêm mạc ruột non. Các nhà nghiên cứu đã nuôi chúng từ các tế bào cụ thể, được gọi là tế bào gốc, lấy từ ruột non. Tế bào gốc tồn tại mãi trong ruột non, liên tục phân chia và cho phép biểu mô ruột non tái tạo.
Bằng cách sử dụng organoids, họ đã phát hiện ra rằng biểu mô trong ruột non của bệnh nhân mắc bệnh Crohn có các kiểu “biểu sinh” khác nhau trên DNA của họ so với biểu mô ở những người đối chứng khỏe mạnh. Biểu sinh học là nơi DNA của chúng ta được sửa đổi bằng các “công tắc”gắn trên DNA của chúng ta để bật và tắt gen, tăng hoặc giảm hoạt động của chúng hoặc giữ nguyên DNA nhưng thay đổi cách thức hoạt động của tế bào.
Giáo sư Zilbauer, nhà khoa học tại Viện Tế bào gốc thuộc Đại học Cambridge, cho biết: “Những gì chúng tôi thấy không chỉ là những thay đổi biểu sinh khác nhau ở bệnh Crohn mà còn có mối tương quan giữa những thay đổi này và mức độ nghiêm trọng của bệnh. Diễn biến bệnh của mỗi bệnh nhân là khác nhau và những thay đổi này giúp giải thích tại sao không phải mọi cơ quan đều có những thay đổi biểu sinh giống nhau.”Các nhà nghiên cứu cho biết organoids có thể được sử dụng để phát triển và thử nghiệm các phương pháp điều trị mới, để xem hiệu quả của chúng đối với niêm mạc ruột non trong bệnh Crohn. Nó cũng mở ra khả năng điều trị phù hợp cho từng bệnh nhân.
Đồng tác giả, Tiến sĩ Robert Heuschkel, Chuyên gia tư vấn về Tiêu hóa Nhi khoa tại CUH và Trưởng nhóm Dịch vụ IBD Nhi khoa, cho biết: “Hiện tại, chúng tôi không thể biết phương pháp điều trị nào sẽ hiệu quả nhất cho các bệnh nhân. Thậm chí những phương pháp điều trị hiện tại của chúng tôi chỉ có hiệu quả với khoảng một nửa số bệnh nhân và trở nên giảm tác dụng theo thời gian. Đó là một vấn đề lớn
“Trong tương lai, bạn có thể tưởng tượng việc lấy tế bào từ một bệnh nhân cụ thể, nuôi cấy organoid của họ, thử nghiệm các loại thuốc khác nhau trên organoid và nói, “Được rồi, đây là loại thuốc có tác dụng với người này.”
Nghiên cứu nêu bật một hướng đi cụ thể liên quan đến bệnh Crohn, được gọi là phức hợp tương thích mô chính (Major Histocompatibility Complex-1 – MHC-I) . Con đường này cho phép các tế bào miễn dịch nhận ra các kháng nguyên – đó là độc tố hoặc chất lạ khác gây ra phản ứng miễn dịch trong cơ thể và có thể bao gồm các phân tử trong thức ăn hoặc hệ vi sinh vật đường ruột của chúng ta.
Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng các tế bào hình thành lớp lót bên trong ruột non ở bệnh nhân mắc bệnh Crohn có hoạt động gia tăng của MHC-I, có thể dẫn đến viêm ở các vùng cụ thể của ruột non.
Giáo sư Zilbauer cho biết: “Đây là lần đầu tiên người ta có thể chứng minh rằng những thay đổi biểu sinh ổn định có thể giải thích cho những sai sót trong biểu mô ruột non ở bệnh nhân mắc bệnh Crohn”. Các sửa đổi biểu sinh được tìm thấy rất ổn định, điều này có thể giải thích tại sao ngay cả sau khi điều trị, khi bệnh nhân có vẻ đã khỏi bệnh, nhưng tình trạng viêm của họ vẫn có thể quay trở lại sau vài tháng – thuốc đang điều trị các triệu chứng chứ không phải nguyên nhân cơ bản.
Những thay đổi biểu sinh được lập trình ở tế bào của chúng ta từ rất sớm trong quá trình phát triển của em bé trong bụng mẹ. Chúng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường, như việc tiếp xúc với nhiễm trùng hoặc kháng sinh – hoặc thậm chí không tiếp xúc với nhiễm trùng, cái gọi là “giả thuyết vệ sinh”cho rằng chúng ta không tiếp xúc với đủ vi khuẩn để hệ thống miễn dịch của chúng ta phát triển đúng cách.
Các nhà nghiên cứu cho biết điều này có thể đưa ra một lời giải thích khả dĩ về việc những thay đổi biểu sinh dẫn đến bệnh Crohn xảy ra như thế nào ngay từ đầu.
Nghiên cứu phần lớn được hỗ trợ bởi Hội đồng nghiên cứu y tế và được sự hỗ trợ thông qua sự hợp tác với Viện Trị liệu Milner, Đại học Cambridge. Cambridge Enterprise đang làm việc với Giáo sư Zilbauer và nhóm nghiên cứu, gần đây đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho công nghệ này. Họ đang tìm kiếm các đối tác thương mại để giúp phát triển cơ hội này.
Tài liệu tham khảo
Dennison, T et al. Patient-derived organoid biobank identifies epigenetic dysregulation of intestinal epithelial MHC-I as a novel mechanism in severe Crohn’s disease, Gut (2024). DOI: 10.1136/gutjnl-2024-332043
Nguồn: Medical Xpress
Link:https://medicalxpress.com/news/2024-06-lab-grown-mini-guts-personalized.html
