Science Daily, 20/10/2022
Mô hình tế bào gốc đa năng đầu tiên của PTSD được tạo ra cung cấp những hiểu biết sâu sắc về di truyền và cơ hội cho các liệu pháp mới.
Tế bào gốc thần kinh của các cựu chiến binh mắc chứng rối loạn căng thẳng sau chấn thương (post-traumatic stress disorder – PTSD) phản ứng với một loại hormone gây căng thẳng hoàn toàn khác so với các tế bào thần kinh từ các cựu chiến binh không mắc PTSD, đây là một phát hiện có thể cung cấp hiểu biết sâu sắc về cơ chế di truyền có thể làm một người dễ mắc PTSD hơn sau khi tiếp xúc với chấn thương.
Nghiên cứu này được công bố vào ngày 20 tháng 10 trên tạp chí Nature Neuroscience, là mô hình tế bào gốc vạn năng cảm ứng để nghiên cứu về PTSD được sử dụng. Nghiên cứu được thực hiện bởi một nhóm các nhà khoa học từ Trường Y khoa Icahn ở Mount Sinai, Trung tâm Y tế Cựu chiến binh James J. Peters, Trường Y khoa Yale và Viện Nghiên cứu Tổ chức Tế bào gốc New York (NYSCF).
Rối loạn căng thẳng sau chấn thương có thể hình thành, phát triển và là một vấn đề nghiêm trọng trong sức khỏe cộng đồng không chỉ với các cựu chiến binh mà còn ở các công dân bình thường. Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng của các yếu tố di truyền và môi trường đến kết quả lâm sàng của từng cá nhân vẫn chưa được xác định. Để giảm sự thiếu hụt thông tin này, nhóm nghiên cứu đã thực hiện thí nghiệm với một nhóm gồm 39 cựu chiến binh bao gồm người có và không có PTSD được lựa chọn từ Trung tâm Y tế Cựu chiến binh James J Peters ở Bronx. Các cựu chiến binh đã thực hiện sinh thiết da và các tế bào da của họ được tái lập trình lại thành các tế bào gốc đa năng cảm ứng.
Rachel Yehuda, Tiến sĩ, Giáo sư Tâm thần học và Khoa học Thần kinh tại Icahn phát biểu rằng “Việc tái lập trình các tế bào da thành các tế bào gốc đa năng cảm ứng giống như đưa các tế bào quay ngược thời gian về thời điểm chúng còn là phôi thai và có khả năng tạo ra tất cả các tế bào của cơ thể”. Mount Sinai, Giám đốc Sức khỏe Tâm thần của Trung tâm Y tế Các vấn đề Cựu chiến binh James J. Peters, đồng thời là tác giả chính của bài báo phát biểu “Những tế bào này sau đó có thể được biệt hóa thành tế bào thần kinh có cùng đặc tính như tế bào thần kinh của người đó trước khi chấn thương xảy ra gây ra thay đổi cách thức hoạt động của chúng. Mạng lưới biểu hiện gen từ các tế bào thần kinh này phản ánh hoạt động gen ban đầu do di truyền và quá trình phát triển rất sớm, vì vậy chúng là sự phản ánh trạng thái biểu hiện gen ‘trước chiến đấu’ hoặc ‘trước chấn thương.” Kristen Brennand, Tiến sĩ, Elizabeth Mears và House Jameson, Giáo sư Tâm thần học tại Trường Y Yale và một thành viên của Tổ chức tế bào gốc New York (The New York Stem Cell Foundation – NYSCF) – cựu điều tra viên Tế bào Gốc Robertson, đồng tác giả của nghiên cứu giải thích “Hai người có thể trải qua cùng một chấn thương, nhưng họ không nhất thiết đều mắc PTSD.” “Mô hình này trong các tế bào não của những người mắc và không mắc PTSD giúp giải thích cách mà di truyền học có thể khiến người nào đó dễ bị PTSD hơn.”
Để bắt chước phản ứng căng thẳng gây ra PTSD, các nhà khoa học đã cho các tế bào thần kinh có nguồn gốc từ tế bào gốc đa năng cảm ứng tiếp xúc với hormone gây căng thẳng hydrocortisone, để mô phỏng phản ứng “chiến đấu hoặc bỏ chạy” của cơ thể.
Tiến sĩ Yehuda giải thích: “Việc bổ sung các hormone gây căng thẳng cho các tế bào này sẽ giúp chúng tôi xác định được cách mà mạng lưới các gen khác nhau sẽ vận động để đáp ứng với căng thẳng trong các tế bào não.”
Bằng cách sử dụng các tài liệu và hình ảnh về biểu hiện gen, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh từ những người mắc PTSD quá nhạy cảm với tác nhân dược lý này. Các nhà khoa học cũng có thể xác định các mạng lưới gen cụ thể phản ứng khác nhau sau khi tiếp xúc với các hormone gây căng thẳng.
Bên trong các tế bào của những người bị ảnh hưởng bởi PTSD
Hầu hết các nghiên cứu tương tự về PTSD cho đến nay đều sử dụng mẫu máu của bệnh nhân, nhưng vì PTSD bắt nguồn từ não nên các nhà khoa học cần một phương thức để nắm bắt cách thức các tế bào thần kinh của những người dễ bị rối loạn bị ảnh hưởng bởi căng thẳng. Do đó, nhóm đã chọn sử dụng tế bào gốc, vì chúng có thể được cung cấp bởi từng cá nhân bệnh nhân và đặc biệt là không cần xâm lấn não.
Tiến sĩ Brennand cho biết: “Chúng ta rất khó để tiếp cận não của một người sống và lấy các tế bào từ đó, vì vậy tế bào gốc là cách tốt nhất của chúng tôi kiểm tra hoạt động của các tế bào thần kinh ở bệnh nhân.”
Các nhà khoa học của NYSCF đã sử dụng hệ thống robot tự động và có khả năng mở rộng của họ — The NYSCF Global Stem Cell Array® — để tạo ra các tế bào gốc và sau đó là tế bào thần kinh glutamatergic từ những bệnh nhân mắc PTSD. Tế bào thần kinh glutamatergic giúp não gửi tín hiệu kích thích và có liên quan đến quá trình trước khi hình thành PTSD.
Daniel Paull, Tiến sĩ, Phó chủ tịch cấp cao của NYSCF, Khám phá và Phát triển nền tảng, người đồng lãnh đạo nghiên cứu phát biểu rằng “Vì đây là nghiên cứu đầu tiên sử dụng các mô hình tế bào gốc của bệnh nhân PTSD, điều quan trọng là phải nghiên cứu trên một số lượng lớn các bệnh nhân. Ở quy mô của nghiên cứu này, cơ chế tự động hóa là điều cần thiết. Với hệ thống Array, chúng tôi có thể tạo ra các tế bào được tiêu chuẩn hóa cho phép so sánh có ý nghĩa giữa nhiều cá nhân, chỉ ra những khác biệt chính có thể rất quan trọng để khám phá các phương pháp điều trị mới.’
Tận dụng các dấu hiệu của các tế bào PTSD bị căng thẳng hướng tới các phương pháp điều trị mới
Phân tích biểu hiện gen của nhóm đã tiết lộ một tập hợp các gen hoạt động đặc biệt tích cực trong các tế bào thần kinh dễ bị PTSD sau khi chúng tiếp xúc với các hormone gây căng thẳng.
Theo tiến sĩ Paull “Điều quan trọng là từ mẫu não của những người mắc PTSD đã chết cũng biểu hiện rõ ràng các dấu ấn gen tương tự mà chúng tôi tìm thấy trong các tế bào thần kinh. Điều này đã cho chúng tôi biết rằng các mô hình tế bào gốc đang phản ánh khá chính xác những gì xảy ra trong não của những bệnh nhân còn sống.”
Hơn nữa, sự khác biệt giữa cách mà các tế bào mắc PTSD và không mắc PTSD phản ứng với căng thẳng có thể cung cấp thông tin trong việc dự đoán những cá nhân nào có nguy cơ mắc PTSD cao hơn.
Tiến sĩ Paull tiếp tục: “Điều thực sự thú vị về những phát hiện của chúng tôi là những tiềm năng mà chúng mang lại giúp đẩy nhanh quá trình chẩn đoán và điều trị PTSD. Điều quan trọng là việc có một mô hình tế bào gốc mạnh mẽ cung cấp một con đường lý tưởng để sàng lọc thuốc hiệu quả, ngay cả trên các quần thể bệnh nhân khác nhau.”
Tiến sĩ Brennand phát biểu thêm: “Chúng tôi đang nghiên cứu để tìm ra các loại thuốc đã được phê duyệt có thể đảo ngược tình trạng quá mẫn cảm mà chúng ta đang thấy ở các tế bào thần kinh. Bằng cách đó, chúng tôi sẽ phát hiện ra những loại thuốc mà có con đường nhanh nhất có thể để giúp đỡ bệnh nhân tốt hơn.”
Các nhà nghiên cứu có kế hoạch tiếp tục tận dụng các mô hình tế bào gốc đa năng cảm ứng của họ để nghiên cứu thêm các yếu tố rủi ro di truyền được xác định chính xác trong nghiên cứu này và nghiên cứu cách PTSD ảnh hưởng đến các loại tế bào não khác, giúp mở rộng cơ hội khám phá liệu pháp.
Một nghiên cứu được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu
Tiến sĩ Brennand phát biểu “Điều đặc biệt về nghiên cứu này là nó chỉ có thể được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu này. Nhóm nghiên cứu này có sự tham gia từ các nhóm bao gồm các bác sĩ lâm sàng giỏi nhất ở đây, các nhà sinh học tế bào gốc phi thường và các nhà di truyền học tâm thần tuyệt vời. Mỗi nhà nghiên cứu trong nhóm này đều có một chuyên môn riêng và không một nghiên cứu viên nào có thể hoàn thành được nghiên cứu này nếu làm độc lập.”
“Nghiên cứu này là một minh chứng thực sự cho sức mạnh của khoa học kết hợp đa ngành.” Tiến sĩ Paull phát biểu thêm. “Khi các nhà nghiên cứu các lĩnh vực kết hợp với nhau sẽ cho phép chúng ta có thể đặt ra được những câu hỏi lớn hơn, tạo ra những khám phá lớn hơn và hy vọng sẽ tạo ra sự khác biệt lớn hơn cho các bệnh nhân.”
Tiến sĩ, Derrick Rossi, Giám đốc điều hành tạm thời của NYSCF cho biết: “NYSCF vô cùng tự hào vì đã tạo ra các mô hình tế bào gốc đa năng cảm ứng đầu tiên từ những người mắc PTSD cũng như việc nghiên cứu là một bước ngoặt lớn với sự hợp tác của các nhà khoa học tầm cỡ thế giới.” Ông còn phát biểu rằng “Việc hợp tác này nhấn mạnh giá trị độc đáo của mô hình tế bào gốc để nghiên cứu và làm rõ các những căn bệnh phức tạp, bên cạnh đó là tìm kiếm các chiến lược đổi mới có thể đưa đến các phương pháp điều trị cần thiết và khẩn cấp.”
Nghiên cứu này được Trường Y khoa Icahn tại Mount Sinai thực hiện nhờ nguồn tài trợ từ Văn phòng Trợ lý Bộ trưởng Quốc phòng về các Vấn đề Y tế thông qua Bộ Chỉ huy Vật liệu và Nghiên cứu Y tế Quân đội Hoa Kỳ cho Bộ Quốc phòng Nghiên cứu Y tế Ngoại bộ (Giải thưởng #: W81XWH-15-1-0706; Điều tra viên chính: Rachel Yehuda)
Tài liệu tham khảo:
Seah, C., Breen, M.S., Rusielewicz, T. et al. Modeling gene × environment interactions in PTSD using human neurons reveals diagnosis-specific glucocorticoid-induced gene expression. Nat Neurosci, 2022DOI:10.1038/s41593-022-01161-y
Nguồn: Bệnh viện Mount Sinai / Trường Y khoa Mount Sinai
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/10/221020112828.htm
