Medical Xpress, 03/09/2024
Thiết lập quy trình của microcarrier-microbioreactor. Nguồn: Journal of Translational Medicine (2024). DOI: 10.1186/s12967-024-05373-7
Một phương pháp mới dùng để sản xuất các tế bào tiết ra và truyền thuốc điều trị đến các bộ phận cụ thể của cơ thể là một bước tiến lớn hướng đến một ngày nào đó có thể sửa chữa các khớp và tổn thương sau cơn đau tim, chống lại tình trạng đào thải ghép và chữa khỏi các bệnh phổi hiện nay không thể điều trị được.
Các tế bào, được gọi là tế bào gốc trung mô, có thể biệt hóa, giống như tế bào gốc, để trở thành các tế bào mô liên kết của sụn, xương, mỡ và nhiều cơ quan khác. Chúng cũng có thể được tạo ra để tiết các loại thuốc mRNA do tế bào sản xuất tự nhiên gây ra sự phục hồi và sau đó đưa các phân tử đó đến khu vực cần thiết bằng cơ chế hoàn thiện tương tự như các tế bào miễn dịch.
Mặc dù các liệu pháp tế bào này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa phương pháp điều trị nhiều chứng rối loạn, nhưng nghiên cứu này lại phải đối mặt với những hạn chế về công nghệ. Các nhà khoa học vẫn chưa hiểu hết các đặc tính của tế bào cần thiết để điều trị bệnh một cách an toàn và hiệu quả và việc phát triển phương pháp giúp tăng số lượng tế bào đáng kể trong quá trình sản xuất là một thách thức.
Giờ đây, một nghiên cứu được công bố trên Tạp chí the Journal of Translational Medicine mô tả một hệ thống được thiết kế và thử nghiệm tại Cornell và Viện Công nghệ Massachusetts đã giải quyết những thách thức này.
Krystyn Van Vliet, Phó Chủ tịch nghiên cứu và đổi mới sáng tạo kiêm Giáo sư Khoa học Vật liệu tại Trường Kỹ thuật Y sinh Meinig thuộc Đại học Cornell và là tác giả chính của bài báo, cho biết: “Chúng tôi chưa biết cách làm thế nào để tăng số lượng tế bào mà không làm thay đổi các đặc tính của chúng, nên chúng tôi cần hiểu những thuộc tính đó là gì ngay từ đầu”.
“Cả hai vấn đề này đều có liên quan với nhau, bạn cần đo lường những gì là quan trọng, sau đó bạn cần duy trì nó khi bạn đang cố gắng tăng số lượng tế bào lên đến liều lượng phù hợp”, Cô cho biết.
Các nhà nghiên cứu, trong đó có tác giả đầu tiên của bài báo là Brandon Krupczak, một nghiên cứu sinh Tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm của Van Vliet, đã thiết kế một nền tảng “vi chất mang–vi sinh vật phản ứng” (microcarrier-microbioreactor) cho phép họ kiểm soát nhiều biến số – đặc điểm tín hiệu tế bào, độ pH, nhiệt độ, khí – và tạo ra một môi trường chất lượng cao cho các tế bào. Các kết quả ban đầu cho thấy phương pháp này có thể làm cho các tế bào tạo ra nhiều protein trị liệu hơn để điều trị bệnh.
“Chúng tôi nghĩ rằng phương pháp vi chất mang–vi sinh vật phản ứng này hoạt động tốt hơn nhiều so với tiêu chuẩn vàng thông thường, duy trì kiểm soát và các điều kiện điều tiết chặt chẽ trong quá trình sản xuất”, Krupczak cho biết.
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã phát triển một vi chất mang – một cấu trúc hỗ trợ được tạo thành từ gelatin hòa tan cho phép các tế bào gốc trung mô neo giữ và phát triển. Chúng được đặt bên trong một lò phản ứng vi sinh do công ty sản xuất có các thùng chứa cỡ mililit để nuôi cấy mà các nhà nghiên cứu phải thay đổi theo mục đích của họ. Toàn bộ thiết bị nuôi cấy tế bào có kích thước bằng một chiếc điện thoại thông minh.
Nghiên cứu này là bằng chứng về các nguyên tắc để tạo ra các tế bào gốc trung mô có khả năng điều trị hội chứng suy hô hấp cấp tính, một rối loạn dẫn đến tình trạng viêm mất kiểm soát ở phổi và là nguyên nhân chính gây tử vong do COVID.
Sử dụng nền tảng vi chất mang–vi sinh vật phản ứng, nhóm nghiên cứu đã nuôi cấy tế bào gốc từ ba người hiến tặng khác nhau, sau đó lặp lại thí nghiệm ba lần đối với các tế bào từ cùng một người hiến tặng. Họ đã thực hiện nhiều bước để đảm bảo dữ liệu của họ là hợp lệ và có thể lặp lại từ người hiến tặng này sang người hiến tặng khác và đối với một người hiến tặng duy nhất. Họ đã so sánh kết quả của mình với kỹ thuật bình nuôi cấy hiện đang được sử dụng, là bình polystyrene nuôi cấy mô với môi trường nuôi cấy để nuôi cấy tế bào, đóng vai trò là đối chứng thử nghiệm.
Về bối cảnh, Kupczak cho biết, khi biểu hiện gen từ các tế bào trong điều kiện thử nghiệm cao hơn từ ba đến năm lần so với đối chứng, thì kết quả thường được coi là thành công.
“Trong một số trường hợp đối với bài báo này, chúng tôi đã có kết quả cao hơn tới 400 lần trong điều kiện thử nghiệm của chúng tôi so với đối chứng, điều này cho thấy có nhiều hạt điều trị của chúng tôi trôi nổi trong điều kiện thử nghiệm gấp 400 lần so với đối chứng” ông cho biết.
Bằng cách làm cho môi trường nhất quán hơn thông qua quy trình vi sinh vật-vi sinh vật phản ứng và đo lường các biến số đó, họ thấy phương pháp này cung cấp khả năng kiểm soát chất lượng cao và chuẩn bị cho các tế bào bắt đầu tạo ra nhiều protein hơn có liên quan đến việc điều trị hội chứng suy hô hấp cấp tính, mặc dù họ không thử nghiệm tác dụng của chúng ở chuột hoặc người.
Các tác giả cho biết nghiên cứu này mở đường cho việc sử dụng quy trình sản xuất mới và kiểm soát chất lượng để đưa quá trình sản xuất liệu pháp tế bào tiến xa hơn nữa hướng tới việc áp dụng nó trong phòng khám.
Camille Farruggio, một nhà khoa học vật liệu tại MIT, là đồng tác giả.
Tài liệu tham khảo
Brandon Krupczak et al, Manufacturing mesenchymal stromal cells in a microcarrier-microbioreactor platform can enhance cell yield and quality attributes: case study for acute respiratory distress syndrome, Journal of Translational Medicine (2024). DOI: 10.1186/s12967-024-05373-7
Nguồn: Medical Xpress
Link: https://medicalxpress.com/news/2024-09-approach-cell-therapy-closer-disorders.html