Science Daily, 07/07/2022
Các nhà kỹ thuật sinh học đã chỉ ra rằng một chiến lược mới có thể khôi phục các tế bào gốc bị hư hỏng và cho phép chúng tái phát triển các mô mới. Hệ thống phân phối thuốc mới có thể hỗ trợ trẻ sinh ra từ những ca mang thai phức tạp.
Trong dây rốn của trẻ sơ sinh có các tế bào gốc có khả năng cứu sinh có thể được sử dụng để điều trị các bệnh như ung thư hạch và bệnh bạch cầu. Đó là lý do tại sao nhiều bậc cha mẹ mới chọn lưu trữ (“ngân hàng”) máu dây rốn giàu tế bào gốc của trẻ sơ sinh. Nhưng trong 6 đến 15 phần trăm thai kỳ bị ảnh hưởng bởi bệnh tiểu đường thai kỳ, cha mẹ thiếu lựa chọn này vì tình trạng này làm hỏng các tế bào gốc và khiến chúng trở nên vô dụng.
Giờ đây, trong một nghiên cứu sắp được công bố trên tạp chí Communications Biology, các nhà kỹ thuật sinh học tại Đại học Notre Dame đã chỉ ra rằng một chiến lược mới có thể khôi phục các tế bào gốc bị hư hỏng và cho phép chúng tái phát triển các mô mới.
Trọng tâm của phương pháp mới này là các hạt nano được thiết kế đặc biệt. Với đường kính chỉ 150 nanomet – khoảng 1/4 kích thước của tế bào hồng cầu – mỗi hạt nano hình cầu có thể lưu trữ thuốc và phân phối thuốc đến chính tế bào gốc bằng cách gắn trực tiếp lên bề mặt tế bào gốc. Do công thức đặc biệt hoặc “điều chỉnh”, các hạt giải phóng thuốc từ từ, làm cho thuốc có hiệu quả cao ngay cả ở liều lượng rất thấp.
Donny Hanjaya-Putra, trợ lý giáo sư hàng không vũ trụ và kỹ thuật cơ khí trong chương trình sau đại học kỹ thuật sinh học tại Notre Dame, người chỉ đạo phòng thí nghiệm nơi nghiên cứu được thực hiện, đã mô tả quá trình này bằng cách sử dụng phép loại suy. “Mỗi tế bào gốc giống như một người lính. Nó thông minh và hiệu quả; nó biết phải đi đâu và làm gì. Nhưng ‘những người lính’ mà chúng tôi đang làm việc cùng bị thương và yếu ớt. Bằng cách cung cấp cho họ ‘túi’ hạt nano này, chúng tôi đang cung cấp cho họ những gì họ cần để làm việc hiệu quả trở lại.”
Thử nghiệm chính đối với các tế bào gốc được trang bị ‘túi’ mới là liệu chúng có thể hình thành các mô mới hay không. Hanjaya-Putra và nhóm của ông đã thử nghiệm các tế bào bị hư hại mà không có ‘túi’ và quan sát thấy chúng di chuyển chậm và hình thành các mô không hoàn hảo. Nhưng khi Hanjaya-Putra và nhóm của ông áp dụng ‘túi’, các tế bào gốc bị tổn thương trước đó bắt đầu hình thành các mạch máu mới, cả khi được đưa vào polyme tổng hợp và khi được cấy dưới da của chuột thí nghiệm, hai môi trường có nghĩa là mô phỏng các điều kiện của cơ thể con người. .
Mặc dù có thể phải mất nhiều năm kỹ thuật mới này mới đến được các cơ sở chăm sóc sức khỏe thực tế, Hanjaya-Putra giải thích rằng nó có con đường rõ ràng nhất so với bất kỳ phương pháp nào được phát triển cho đến nay. Hanjaya-Putra cho biết: “Các phương pháp tiêm thuốc trực tiếp vào máu đi kèm với nhiều rủi ro và tác dụng phụ không mong muốn. Ngoài ra, các phương pháp mới như chỉnh sửa gen phải đối mặt với một hành trình dài để được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) phê duyệt. Nhưng kỹ thuật của Hanjaya-Putra chỉ sử dụng các phương pháp và vật liệu đã được FDA chấp thuận cho các cơ sở lâm sàng.
Hanjaya-Putra cho rằng thành công của nghiên cứu là nhờ một nhóm các nhà nghiên cứu có tính liên ngành cao. “Đây là một cuộc hợp tác giữa kỹ thuật hóa học, kỹ thuật cơ khí, sinh học và y học – và tôi luôn thấy rằng khoa học tốt nhất xảy ra ở giao điểm của một số lĩnh vực khác nhau.”
Tác giả chính của nghiên cứu là Loan Bùi, cựu nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của Notre Dame, hiện là giảng viên tại Đại học Dayton ở Ohio; nhà sinh học tế bào gốc Laura S. Haneline và cựu nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Shanique Edwards từ Trường Đại học Y Indiana; Các học viên tiến sĩ Kỹ thuật sinh học Notre Dame là Eva Hall và Laura Alderfer; Pietro Sainaghi, Kellen Round, sinh viên tốt nghiệp đại học Notre Dame và Madeline Owen thủ khoa năm 2021; Prakash Nallathamby, trợ lý giáo sư nghiên cứu, hàng không vũ trụ và kỹ thuật cơ khí; và Siyuan Zhang từ Trung tâm Y tế Tây Nam Đại học Texas.
Các nhà nghiên cứu hy vọng phương pháp tiếp cận của họ sẽ được sử dụng để phục hồi các tế bào bị tổn thương do các loại biến chứng thai kỳ khác, chẳng hạn như tiền sản giật. “Thay vì loại bỏ các tế bào gốc,” Hanjaya-Putra nói, “trong tương lai, chúng tôi hy vọng các bác sĩ sẽ có thể trẻ hóa chúng và sử dụng chúng để tái tạo cơ thể. Ví dụ, một đứa trẻ sinh non do tiền sản giật có thể phải ở NICU với một lá phổi được hình thành không hoàn hảo. Chúng tôi hy vọng công nghệ của chúng tôi có thể cải thiện kết quả phát triển của đứa trẻ này.”
Nghiên cứu được thực hiện nhờ sự tài trợ từ Quỹ Sáng kiến Nâng cao Tầm nhìn của Chúng ta trong Nghiên cứu Tế bào gốc của Notre Dame, Sáng kiến Khoa học về Sức khỏe của Notre Dame, Viện Khoa học Lâm sàng và Cấy ghép Indiana, Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ và Viện Y tế Quốc gia.
Tài liệu tham khảo:
Loan Bui, Shanique Edwards, Eva Hall, Laura Alderfer, Kellen Round, Madeline Owen, Pietro Sainaghi, Siyuan Zhang, Prakash D. Nallathamby, Laura S. Haneline, Donny Hanjaya-Putra. Engineering bioactive nanoparticles to rejuvenate vascular progenitor cells. Communications Biology, 2022; 5 (1) DOI: 10.1038/s42003-022-03578-4
Nguồn: University of Notre Dame
