Stem Cells Portal, 22/03/2021
Phương pháp điều trị chuẩn cho khối u xương thường có 2 bước: phẫu thuật để loại bỏ phần ung thư theo sau đó là xạ trị để chắc chắn tất cả tế bào ung thư bị tiêu diệt hoàn toàn. Đây là phương pháp hiệu quả để chống lại khối u xương, tuy nhiên, nó thường gây ra khuyết xương lớn và cản trở quá trình chữa lành vết thương. Nghiên cứu mới đã công bố trên tạp chí STEM CELLS Translational Medicine mô tả cách tế bào gốc được kích hoạt bằng ferulic acid có thể sửa chữa tổn thương xương và làm cách nào nó diễn ra. Thông tin của nghiên cứu này cung cấp hướng phát triển của phương pháp điều trị mới cho tổn thương xương do chiếu xạ.
Heng Zhu, Tiến sĩ Viện y học phóng xạ Bắc Kinh (the Beijing Institute of Radiation Medicine – BIRM) và Li Ding, Bác sĩ y khoa, Tiến sĩ của Trung tâm Y tế Không quân tại Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa là đồng tác giả trong nghiên cứu. Các đồng nghiệp tại BIRM là Bác sĩ y khoa Jia-Wu Liang, và Bác sĩ y khoa Pei-Lin Li, là đồng tác giả thứ nhất.
Bác sĩ Zhu “Một mối quan tâm hàng đầu của xạ trị là làm suy yếu “tính gốc” của các tế bào gốc xương (skeletal stem cells – SSCs), điều đó có nghĩa là nó ảnh hưởng đến khả năng tự làm mới và biệt hóa của tế bào gốc, mà những tế bào này có những khả năng quan trọng để tái tạo và sửa chữa. Mặc dù vậy, rất ít thông tin liên quan đến sự thay đổi tính gốc của SSC sau khi chiếu xạ và các nhân tố điều hòa cơ bản liên quan. Điều này hạn chế mức độ hiểu biết của chúng tôi về việc tái tạo xương dựa trên tế bào gốc xương.”
Trong khi tìm cách hạn chế tác hại của chiếu xạ tác động lên các tế bào gốc xương, bác sĩ Zhu và nhóm của anh ấy bắt đầu có hứng thú với inferulic acid (FA). FA là chất chống oxy hóa hiệu quả được tìm thấy ở trái cây và rau củ, có tính kháng viêm mạnh và nó được ứng dụng rộng rãi trong việc ngăn ngừa bệnh tim mạch, tiểu đường, ung thư và nhiều bệnh khác. Nó cũng được biết đến có khả năng làm giảm các tổn thương tế bào gốc do bức xạ.
Bác sĩ Ding phát biểu “Với vai trò cơ bản của các SSC trong việc tái tạo xương và vai trò tiềm năng của FA trong việc bảo vệ chiếu xạ, chúng tôi giả thuyết rằng FA kết hợp với SSC có thể có hiệu quả trong việc tái tạo các khuyết xương do chiếu xạ. Chúng tôi nghiên cứu ý tưởng này bằng việc sử dụng mô hình tế bào in vitro và mô hình động vật in vivo. Hơn thế nữa, cơ chế phân tử và tế bào trong hiệu quả bảo vệ của FA và SSC cũng được điều tra.”
Trong nghiên cứu pha in vitro của họ, các nhà nghiên cứu nuôi các tế bào gốc xương đã được chiếu xạ và không chiếu xạ trên các đĩa nuôi và sau đó bổ sung thêm FA với các nồng độ khác nhau để xác định hiệu quả tác động của FA trên sự tăng sinh, biệt hóa và tự làm mới của SSC.
Để đánh giá khả năng tự sửa chữa của tế bào gốc xương trên các khuyết xương do chiếu xạ ở mô hình động vật, chi sau và thân dưới của chuột đã được chiếu xạ cục bộ và sau đó một giờ tiến hành phẫu thuật lấy phần xương có khuyết xương. Chuột không được chiếu xạ cũng được tiến hành phẫu thuật như là nhóm đối chứng. Microcryogels (các vi hạt có thể mang tế bào – giúp phân phối tế bào gốc vào mô tổn thương tốt hơn) có chứa các tế bào gốc xương có FA và các tế bào gốc xương không FA sẽ được tiêm vào các vùng khuyết xương của chuột chiếu xạ. Ở nhóm chứng, chuột cũng được chiếu xạ và tiêm cùng nồng độ microcryogel nhưng không có tế bào gốc xương. Cuối cùng, để nghiên cứu tác động của FA trong việc sửa chữa xương, FA đã được tiêm vào các chỗ khuyết xương do chiếu xạ.
Kết quả đã được đánh giá một, hai và ba tuần sau chiếu xạ. Chúng thể hiện rằng FA đã cứu vãn đáng kể sự suy giảm các tế bào gốc xương do chiếu xạ bằng cách hoạt hóa con đường p38/MAPK và ERK/MAPK – chuỗi các protein trong tế bào có vai trò truyền đạt tín hiệu từ các thụ thể trên bề mặt tế bào tới DNA của nó. Như thế, chúng có vai trò quan trọng trong việc tăng sinh, biệt hóa, phát triển, sự biến đổi, sự chết theo chương trình và các vấn đề phức tạp khác của tế bào.
Hơn thế nữa, FA về căn bản tăng cường tác động sửa chữa xương của các tế bào gốc xương ở chuột bị khuyết xương do chiếu xạ.
Bác sĩ Liang phát biểu “Công việc này tiết lộ rằng FA thúc đẩy việc duy trì tính gốc của các tế bào gốc xương sau khi chiếu xạ. Nó cũng xác định sự hoạt hóa của con đường p38/MAPK và ERK/MAPK như là cơ chế phân tử cơ bản thúc đẩy hoạt động của FA. Đáng chú ý, các số liệu của chúng tôi thể hiện rằng SSC rất nhạy cảm với việc chiếu xạ và có biểu hiện suy yếu tính gốc, và bổ sung thêm thông tin mới để hiểu về loãng xương và cản trở sửa chữa xương sau chiếu xạ.”
Bác sĩ Li bổ sung “Trong khi hàng loạt các nghiên cứu được đã được công bố trước đó thể hiện rằng FA có thể tăng cường và cải thiện khả năng tự làm mới của tế bào gốc và hoạt động đó được thực hiện thông qua việc kích hoạt các con đường p38/MAPK và ERK/MAPK, nghiên cứu của chúng tôi lần đầu tiên chứng minh rằng FA tăng cường sửa chữa xương nhờ tác động của các SSC. Cũng như, chúng tôi tin rằng các SSC mục tiêu có tiềm năng như chiến lược để điều trị tổn thương xương do chiếu xạ.”
Anthony Atala, Tiến sĩ y khoa, Tổng biên tập của STEM CELLS Translational Medicine và Giám đốc Viện Y học tái tạo Wake Forest phát biểu “Trong nghiên cứu này, các số liệu khả quan chứng minh rằng tế bào gốc kết hợp với ferulic acid, hoạt chất chống oxy hóa mạnh, đã tăng cường tác dụng sửa chữa xương của tế bào gốc xương trong xương bị chiếu xạ. Khám phá của chúng tôi một ngày nào đó có thể mang lại các tiêu chuẩn điều trị mới cho ung thư xương.”
Chiếu xạ làm suy giảm đáng kể tính gốc của SSC thông qua việc làm bất hoạt các con đường MAPK. FA đã giải cứu một phần SSC bị chiếu xạ thông qua kích hoạt lại tín hiệu MAPK.
Tài liệu tham khảo:
Jia-Wu Liang, Pei-Lin Li, Qian Wang, Song Liao, Wei Hu, Zhi-Dong Zhao, Zhi-Ling Li, Bo-Feng Yin, Ning Mao, Li Ding, Heng Zhu. Ferulic acid promotes bone defect repair after radiation by maintaining the stemness of skeletal stem cells. STEM CELLS Translational Medicine (2021). DOI: 10.1002/sctm.20-0536
