Stanford Medicine, 15/11/2022
Các tế bào gốc cơ ở chuột già có mức biểu hiện cao của phân tử liên quan đến ung thư – CD47. Khóa con đường tín hiệu do CD47 làm trung gian đã phục hồi sức mạnh cơ bắp cho những con chuột già trong một nghiên cứu của Stanford Medicine.
Các tế bào gốc cơ, các tế bào trong sợi cơ tạo ra các tế bào cơ mới sau chấn thương hoặc tập thể dục, sẽ mất dần chức năng theo tuổi tác. Nhưng một nghiên cứu của các nhà nghiên cứu tại Stanford Medicine cho thấy những con chuột già có lại sức mạnh cơ bắp chân như của những con non sau khi được điều trị bằng kháng thể nhắm vào một con đường tín hiệu được trung gian bởi một phân tử có tên là CD47.
Phát hiện này rất đáng ngạc nhiên vì CD47, được cho là phân tử “đừng ăn thịt tôi”, được biết đến như một mục tiêu cho liệu pháp miễn dịch ung thư hơn là tái tạo cơ bắp. Phân tử này làm mất các protein bề mặt của nhiều tế bào ung thư, bảo vệ chúng khỏi các tế bào miễn dịch tuần tra khắp cơ thể để loại bỏ tận gốc và tiêu diệt các tế bào bị rối loạn chức năng hoặc bất thường. Giờ đây, có vẻ như các tế bào gốc cơ già có thể sử dụng cách tiếp cận tương tự để tránh bị hệ thống miễn dịch loại bỏ.
Nghiên cứu này có ý nghĩa lâm sàng quan trọng. Nếu kết quả ở chuột đúng với người, một ngày nào đó có thể tăng cường phục hồi cơ bắp sau phẫu thuật và chống lại sự suy giảm sức mạnh cơ bắp xảy ra do lão hóa hoặc sau thời gian không hoạt động.
Tiến sĩ Helen Blau , giáo sư vi sinh và miễn dịch học cho biết: “Làm trẻ hóa quần thể tế bào gốc cơ ở chuột già dẫn đến việc tăng sức mạnh đáng kể. Đây là một phương pháp điều trị cục bộ có thể hữu ích trong nhiều cơ sở lâm sàng, mặc dù cần phải làm nhiều việc hơn nữa để xác định xem liệu phương pháp này có an toàn và hiệu quả ở người hay không.”
Blau, Giáo sư của Quỹ Donald E. và Delia B. Baxter và là giám đốc Phòng thí nghiệm Baxter về Sinh học tế bào gốc, là tác giả chính của nghiên cứu, được công bố trực tuyến vào ngày 15 tháng 11 trên tạp chí Cell Stem Cell. Tiến sĩ, Cựu giảng viên Ermelinda Porpiglia là tác giả chính.
Kỹ thuật tiên phong
Ai cũng biết rằng các tế bào gốc cơ mất khả năng phân chia nhanh chóng để đáp ứng với chấn thương hoặc vận động khi chúng già đi. Nhưng không rõ chính xác lý do tại sao do rất khó để phân tách các quần thể tế bào khác nhau để nghiên cứu. Porpiglia đã sử dụng một kỹ thuật tiên phong tại Stanford Medicine gọi là kỹ thuật dòng chảy khối tế bào đơn (single-cell mass cytometry) để xác định các quần thể tế bào gốc cơ chuột, các dấu hiệu bề mặt thay đổi theo tỷ lệ tương đối khi động vật già đi.
Một phân tử nổi bật được nhắm đến khi Porpiglia sử dụng kỹ thuật này là CD47. Phân tử này được tìm thấy ở mức độ cao trên bề mặt của một số tế bào gốc cơ, nhưng ở mức độ thấp hơn ở những tế bào khác. Ở động vật trẻ hơn, các tế bào có mức độ phân tử này thấp chiếm ưu thế. Nhưng sự cân bằng đã thay đổi đáng kể khi Porpiglia xem xét các tế bào gốc cơ từ những động vật già hơn. Những con chuột này có nhiều tế bào biểu hiện cao hơn so với những con non.
Porpiglia phát biểu rằng “Phát hiện này thật bất ngờ vì chúng tôi chủ yếu nghĩ về CD47 như một chất điều hòa miễn dịch. Nhưng cũng giống như các tế bào ung thư, các tế bào gốc già cỗi có thể đang sử dụng CD47 để thoát khỏi hệ thống miễn dịch.”
Porpiglia phát hiện ra rằng mức độ cao của CD47 trên bề mặt tế bào gốc cơ tương quan với sự suy giảm chức năng của chúng. Những tế bào này ít có khả năng ghép hoặc tự thiết lập và tạo cơ mới khi được cấy vào cơ chân của những con chuột khác, so với các tế bào có mức độ phân tử này thấp hơn.
Nghiên cứu sâu hơn cho thấy rằng một phân tử gọi là thrombospondin, liên kết với CD47 trên bề mặt tế bào gốc cơ, ngăn chặn hoạt động của tế bào gốc cơ. Thrombospondin tích lũy trong cơ xương và cơ tim theo tuổi tác, nhưng biểu hiện của nó trong cơ xương giảm sau khi tập thể dục.
Porpiglia đã chỉ ra rằng một kháng thể nhận ra thrombospondin và ngăn chặn khả năng liên kết với CD47 của nó đã ảnh hưởng đáng kể đến chức năng của tế bào gốc cơ: Các tế bào được phân lập từ động vật già hơn phân chia mạnh mẽ hơn khi phát triển trong đĩa thí nghiệm với sự có mặt của kháng thể và khi kháng thể được tiêm vào cơ chân của những con chuột già, những con vật này phát triển cơ chân to hơn và khỏe hơn so với những con vật đối chứng. Khi được tiêm trước khi bị thương, kháng thể này đã giúp những con chuột già phục hồi theo cách tương tự như những con chuột trẻ hơn – một lần nữa tạo ra cơ bắp lớn hơn và khỏe hơn so với những con vật già được điều trị bằng giả dược.
Kháng thể kháng thrombospondin không có tác dụng ở chuột được biến đổi gen để không thể tạo ra CD47, cho thấy rằng sự tương tác của CD47 với thrombospondin là rất quan trọng đối với hoạt động của các tế bào gốc cơ để đáp ứng với sự lão hóa và chấn thương.
Điều trị tiềm năng cho việc tái tạo lại cơ bắp
Porpiglia phát biểu rằng “Điều trị bằng kháng thể kháng thrombospondin là một cách tạm thời và cục bộ để tăng cường kích hoạt tế bào gốc cơ ở những động vật này. Chúng tôi hy vọng rằng một ngày nào đó có thể tiêm kháng thể thrombospondin vào các vị trí cụ thể trong cơ thể để tái tạo cơ bắp ở người lớn tuổi hoặc chống lại các vấn đề chức năng do bệnh tật hoặc phẫu thuật.”
Nghiên cứu chỉ ra vai trò của CD47 trong một số quá trình sinh học. Các nhà nghiên cứu có kế hoạch điều tra xem liệu các kháng thể ngăn chặn tín hiệu ‘đừng ăn thịt tôi’ của CD47 có kích thích hệ thống miễn dịch loại bỏ các tế bào gốc cơ cũ, bị rối loạn chức năng hay không.
Blau bổ sung thêm “Sẽ rất thú vị khi nghiên cứu liệu liệu pháp miễn dịch ung thư nhắm vào CD47 có ngăn chặn con đường thrombospondin hay không. Nếu đúng như vậy, có khả năng các kháng thể chống CD47 có thể chống lại một số tình trạng teo cơ, được gọi là chứng suy mòn, thường xảy ra ở bệnh nhân ung thư.”
Nghiên cứu được tài trợ bởi Viện Y tế Quốc gia (tài trợ NS089533 và AG020961), Viện Y học Tái tạo California, Quỹ Baxter và tài trợ Tế bào gốc Khoa học Sinh học BD.
Nguồn: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1934590922004271
Tài liệu tham khảo:
Ermelinda Porpiglia, Thach Mai, Peggy Kraft, Colin A. Holbrook, Antoinede Morree, Veronica D. Gonzaleze, Keren I. Hilgendorf, Laure Frésard, Angelica Trejo, Sriram Bhimaraju, Peter K. Jackson, Wendy J. Fantl, Helen M. Blau. Elevated CD47 is a hallmark of dysfunctional aged muscle stem cells that can be targeted to augment regeneration. Cell Stem Cell, 2022; 29(12) DOI: 10.1016/j.stem.2022.10.009
Nguồn: Stanford Medicine
Link: https://med.stanford.edu/news/all-news/2022/11/leg-strength-old-muscles.html
