Các nhà nghiên cứu của UCLA sử dụng mô hình mô đường hô hấp (được tạo ra từ tế bào gốc người) đã xác định chính xác cách mà hút thuốc lá gây ra nhiễm trùng nặng hơn bởi SARS-CoV-2, loại vi rút gây ra COVID-19, trong đường hô hấp.
Nghiên cứu được dẫn đầu bởi các nhà khoa học tại Trung tâm Y học Tái tạo và Nghiên cứu Tế bào gốc Eli và Edythe Broad tại UCLA và được công bố trên tạp chí Cell Stem Cell, sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về nguy cơ COVID-19 ở người hút thuốc lá và có thể thông báo cho việc phát triển các chiến lược điều trị mới để giúp giảm nguy cơ tiến triển bệnh nặng hơn.
Hút thuốc lá là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất của các bệnh về phổi, bao gồm ung thư phổi và bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD), và hầu hết các nghiên cứu nhân khẩu học về bệnh nhân COVID-19 đã chỉ ra rằng những người hút thuốc lá hiện nay có nhiều nguy cơ bị nhiễm trùng nặng và tử vong. Nhưng lý do tại sao thì vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng.
Để giúp hiểu rõ việc hút thuốc lá ảnh hưởng như thế nào đến nhiễm SARS-CoV-2 ở cấp độ tế bào và phân tử, Tiến sĩ Brigitte Gomperts đã hợp tác với các đồng tác giả cao cấp gồm Phó giáo sư Vaithilingaraja Arumugaswami chuyên về dược học phân tử và y học, và Giáo sư Kathrin Plath chuyên về hóa sinh học, để tái tạo những gì sẽ xảy ra khi đường hô hấp của người hút thuốc lá hiện tại bị nhiễm SARS-CoV-2.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một nền tảng được gọi là nuôi cấy không pha rắn hay nuôi cấy tiếp xúc bề mặt khí-lỏng (the air-liquid interface culture) để tạo ra các lớp biểu mô giống biểu mô đường hô hấp, sử dụng tế bào gốc đường hô hấp của người và sao chép chặt chẽ cách hoạt động và chức năng của đường hô hấp người. Đường hô hấp, dẫn khí thở từ mũi và miệng đến phổi, là tuyến bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh trong không khí như vi rút, vi khuẩn và khói.
Gomperts – Giáo sư y học về phổi và là thành viên của Trung tâm Ung thư UCLA Jonsson cho biết: “Mô hình của chúng tôi tạo phần trên của đường hô hấp, nơi đầu tiên virus tấn công. Đây là bộ phận tạo ra chất nhờn để bẫy vi rút, vi khuẩn và chất độc và chứa các tế bào với phần nhô ra có hình giống ngón tay đánh bật chất nhờn đó lên và đẩy ra khỏi cơ thể.”
Nuôi cấy kiểu tiếp xúc bề mặt khí-lỏng sử dụng trong nghiên cứu này được tạo ra từ tế bào gốc đường hô hấp thu nhận từ phổi của 5 người hiến tặng mô trẻ, khỏe mạnh, không hút thuốc lá. Để tạo ra tác động của việc hút thuốc lá, các nhà nghiên cứu đã cho những tế bào này tiếp xúc với khói thuốc lá trong ba phút mỗi ngày và trong bốn ngày.
Giáo sư Gomperts cũng là phó chủ tịch nghiên cứu của Nhi khoa-huyết học-ung thư tại Viện Khám phá và Sáng tạo Trẻ em UCLA: “Loại mô hình này đã được sử dụng để nghiên cứu các bệnh về phổi trong hơn một thập kỷ và đã được chứng minh là bắt chước những thay đổi trong đường hô hấp mà bạn sẽ thấy ở một người hiện đang hút thuốc lá.”
Tiếp theo, nhóm đã nhiễm vi-rút SARS-CoV-2 sống trên môi trường nuôi cấy tiếp xúc với khói thuốc lá – và so sánh với các mẫu cấy giống hệt nhưng không tiếp xúc với khói thuốc. Trong các mô hình tiếp xúc với khói thuốc, các nhà nghiên cứu thấy các tế bào bị nhiễm bệnh nhiều hơn từ hai đến ba lần.
Tìm hiểu sâu hơn, các nhà nghiên cứu xác định rằng hút thuốc lá dẫn đến việc nhiễm SARS-CoV-2 nghiêm trọng hơn, ít nhất là một phần, bằng cách ngăn chặn hoạt động của các protein truyền tin của hệ thống miễn dịch được gọi là interferons. Interferons đóng một vai trò quan trọng trong phản ứng miễn dịch ban đầu của cơ thể bằng cách kích hoạt các tế bào bị nhiễm bệnh sản xuất các protein tấn công vi rút, triệu tập hỗ trợ bổ sung từ hệ thống miễn dịch và cảnh báo cho các tế bào chưa bị nhiễm bệnh chuẩn bị chống lại vi rút. Khói thuốc lá được biết là làm giảm đáp ứng của interferon trong đường hô hấp.
Gomperts chia sẻ: “Nếu bạn nghĩ đường hô hấp giống như những bức tường cao bảo vệ lâu đài, thì hút thuốc lá giống như việc tạo ra những lỗ hổng trên những bức tường này. Hút thuốc làm giảm khả năng phòng thủ tự nhiên và điều đó cho phép vi rút xâm nhập.”
Đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu là Arunima Purkayastha, Chandani Sen, Gustavo Garcia Jr. và Justin Langerman, tất cả các tác giả đều thuộc UCLA.
Công trình này được hỗ trợ bởi Viện Y tế Quốc gia, Chương trình Đào tạo Nhà khoa học Y tế UCLA, Trường Y David Geffen thuộc UCLA – Giải thưởng Nghiên cứu COVID-19 Trung tâm Nghiên cứu Broad Stem Cell, Viện Y học Tái tạo California, Viện Khoa học lâm sàng và cấy ghép UCLA (được hỗ trợ bởi Trung tâm Quốc gia về Tiến bộ Khoa học Dịch thuật của Viện Y tế Quốc gia), Chương trình Nghiên cứu bệnh liên quan đến thuốc lá và Chương trình Ablon Scholars tại Trung tâm Ung thư Toàn diện UCLA Jonsson và Trung tâm Nghiên cứu Tế bào gốc UCLA Broad.
Tài liệu tham khảo:
Arunima Purkayastha, Chandani Sen, Gustavo Garcia, Justin Langerman, David W. Shia, Luisa K. Meneses, Preethi Vijayaraj, Abdo Durra, Caroline R. Koloff, Delilah R. Freund, Justin Chi, Tammy M. Rickabaugh, Apoorva Mulay, Bindu Konda, Myung S. Sim, Barry R. Stripp, Kathrin Plath, Vaithilingaraja Arumugaswami, Brigitte N. Gomperts. Direct exposure to SARS-CoV-2 and cigarette smoke increases infection severity and alters the stem cell-derived airway repair response. Cell Stem Cell, 2020; DOI: 10.1016/j.stem.2020.11.010
Nguồn: University of California – Los Angeles Health Sciences
