Facebook Google Plus Twitter

Phương pháp mới hỗ trợ tái tạo các tế bào máu sau xạ trị

MIT News, 24/10/2018

Các nhà nghiên cứu thuộc Viện công nghệ Massachusetts đã nuôi các tế bào gốc trung mô (màu đỏ, với nhân màu xanh dương) trên một bề mặt có tính chất  cơ học tương tự tủy xương.

Hình ảnh được cung cấp bởi Frances Liu và Krystyn Van Vliet.

Các nhà nghiên cứu đã khám phá ra một phương pháp giúp các tế bào máu tái tạo nhanh hơn, bằng cách kích thích một loại tế bào gốc đặc biệt tiết các yếu tố tăng trưởng hỗ trợ các tế bào tiền thân biệt hóa thành các tế bào máu trưởng thành. Công nghệ này có thể giúp phục hồi các tế bào máu cho những bệnh nhân ung thư phải xạ trị tủy xương.

Bệnh nhân mắc các bệnh ung thư máu như bệnh bạch cầu (leukemia) và u hạch bạch huyết (lymphoma) thường được điều trị bằng xạ trị tủy xương nhằm phá hủy các tế bào bệnh. Sau quá trình điều trị này, bệnh nhân nhạy cảm đối với tác nhân nhiễm trùng và cơ thể mệt mỏi cho đến khi các tế bào máu mới tái tạo hoàn toàn.

Sử dụng một công nghệ được biết với tên gọi “mechanopriming” (cảm ứng cơ học), các nhà nghiên cứu đã nuôi các tế bào gốc trung mô (MSCs) trên một loại bề mặt có tính chất cơ học tương tự tủy xương. Điều này cảm ứng các tế bào sản xuất ra các yếu tố đặc biệt có thể hỗ trợ các tế bào gốc tạo máu và tế bào tạo máu gốc tiền thân (HSPCs) biệt hóa thành các tế bào hồng cầu và bạch cầu, cũng như các tiều cầu và các tế bào máu khác.

GS. Krystyn Van Vliet – một GS trong lĩnh vực khoa học vật liệu và công nghệ sinh học, chia sẻ: “Bạn có thể nghĩ về điều này như khi bạn cố gắng trồng một cái cây. Các MSCs khi có mặt sẽ cải thiện đất sao cho các tế bào tạo máu gốc tiền thân (HSPCs) có thể bắt đầu tăng trưởng và biệt hóa thành các dòng tế bào máu bạn cần”.

Trong một nghiên cứu trên chuột, các nhà nghiên cứu cho thấy rằng các MSCs tăng trưởng theo cách đặc biệt này giúp cho các động vật khôi phục nhanh sau xạ trị tủy xương.

GS. Krystyn Van Vliet là tác giả trưởng của nghiên cứu, nghiên cứu đã được đăng trong số xuất bản ngày 24/10 trên tạp chí Stem Cell Research and Therapy. Tác giả đầu của nghiên cứu là Frances Liu – người vừa nhận bằng TS gần đây của Viện công nghệ Massachusetts (MIT). Các đồng tác giả khác bao gồm thực tập sinh cao cấp Kimberley Tam thuộc SMART (Singapore-MIT Alliance for Research and Technology), Novalia Pishesha người vừa nhận bằng TS gần đây của MIT, và thực tập sinh cao cấp Zhiyong Poon trước đây thuộc SMART hiện nay làm việc tại Bệnh viện đa khoa Singapore (SGH).

Tế bào – nhà máy sản xuất thuốc

MSCs được tạo ra ở khắp nơi trong cơ thể và chúng có thể biệt hóa thành nhiều loại mô khác nhau bao gồm xương, sụn, cơ và mỡ. Chúng cũng có thể tiết các protein hỗ trợ các loại tế bào gốc khác biệt hóa thành các tế bào trưởng thành.

GS. Krystyn Van Vliet chia sẻ: “Chúng hoạt động như các nhà máy thuốc. Chúng có thể trở thành tế bào dòng mô, ngoài ra cũng có thể tiết các nhân tố làm thay đổi môi trường nơi các tế bào gốc tạo máu đang hoạt động”.

Khi các bệnh nhân ung thư nhận cấy ghép tế bào gốc, họ thường chỉ nhận tế bào tạo máu gốc tiền thân (HPSCs) – một loại tế bào có thể trở thành các tế bào máu. Trước đây, nhóm nghiên cứu của Van Vliet đã có báo cáo trên mô hình chuột rằng khi chuột nhận cấy ghép MSCs chúng hồi phục nhanh hơn. Tuy nhiên, trong tổng số MSCs được nhận, thường chỉ có khoảng 20% tạo ra các yếu tố cần thiết cho việc kích thích sự tăng trưởng của các tế bào máu và khôi phục tủy xương.

GS. Krystyn Van Vliet chia sẻ thêm: “Khi đặt thiết bị đặc biệt  trong các môi trường nuôi cấy tân tiến, các MSCs trở nên khác thường và tất cả chúng đều thể hiện nhiều yếu tố”.

Trong một nghiên cứu trước đây, Van Vliet và các cộng sự tại SMART đã cho biết rằng thông qua một thiết bị microfluidic đặc biệt họ có thể phân lập MSCs và có thể xác định 20% các tế bào với khả năng kích thích tăng trưởng tế bào máu. Tuy nhiên, Van Vliet và các học trò muốn cải thiện vấn đề đó bằng cách tìm ra một phương pháp có thể kích thích toàn bộ quần thể MSCs sản sinh ra các yếu tố cần thiết.

Để làm được điều đó, đầu tiên họ tìm hiểu yếu tố nào là quan trọng nhất. Kết quả trong nhiều yếu tố tham gia vào sự biệt hóa tế bào máu, sự tiết của một loại protein được gọi là osteopontin có tương quan nhiều nhất đến tỷ lệ sống sót cao hơn ở những con chuột được điều trị bằng MSCs.

Các nhà nghiên cứu sau đó đã xuất hiện ý tưởng cảm ứng cơ học các tế bào sao cho chúng có thể chế tạo được nhiều yếu tố cần thiết. Trong suốt thập kỷ qua, Van Vliet và các nhà nghiên cứu khác đã cho thấy rằng khi thay đổi tính chất cơ học của bề mặt – nơi các tế bào gốc tăng trưởng có thể ảnh hưởng lên sự biệt hóa của chúng thành các loại tế bào trưởng thành. Tuy nhiên trong nghiên cứu này lần đầu tiên, Van Vliet đã cho thấy rằng tính chất cơ học cũng có thể ảnh hưởng lên các yếu tố mà tế bào gốc tiết trước khi chúng chuyển thành một dòng tế bào mô chuyên biệt.

Thông thường, các tế bào gốc thu nhận từ cơ thể được nuôi trên một tấm kính hoặc nhựa cứng phẳng. Nhóm nghiên cứu thuộc MIT quyết định thử nghiệm nuôi tế bào trên một vật liệu polymer được gọi là PDMS và thay đổi tính chất cơ học của nó để quan sát ảnh hưởng của nó lên tế bào. Họ đã thiết kế các vật liệu được thay đổi cả về độ cứng và độ dẻo của chúng, đó là một giải pháp làm cho chúng có thể giãn ra khi có các stress.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng MSCs tăng trưởng trên các vật liệu có tính chất cảm ứng cơ học này rất giống như trên tủy xương nơi đã tạo ra nhiều yếu tố tăng trưởng nhất cần thiết cho việc cảm ứng tế bào tạo máu gốc tiền thân (HSPCs)  biệt hóa thành các tế bào máu trưởng thành.

Phục hồi tốt hơn

Sau đó, các nhà nghiên cứu kiểm tra các MSCs được nuôi cấy đặc biệt này bằng cách cấy ghép chúng vào chuột  đã được chiếu xạ tủy xương. Dù không cấy bất cứ tế bào tạo máu gốc tiền thân (HSPCs) nào, phương pháp điều trị này vẫn giúp khôi phục nhanh chóng các tế bào máu và giúp động vật phục hồi nhanh hơn khi điều trị bằng MSCs được nuôi trên bề mặt kính truyền thống. Chúng cũng giúp phục hồi nhanh hơn phương pháp điều trị bằng các tế bào gốc MSCs có khả năng sản xuất ra các yếu tố và được phân lập bằng microfluidic.

TS. Frances Liu cho biết: “Các nghiên cứu trên chuột là các mô hình xạ trị phổ biến được sử dụng để tiêu diệt tế bào ung thư trong lâm sàng. Tuy nhiên, liệu pháp này có sức tàn phá lớn, tiêu diệt cả các tế bào khỏe mạnh. Qua các thử nghiệm trên mô hình chuột, các MSCs được cảm ứng cơ học (“mechanoprimed”) của chúng tôi có thể hỗ trợ tốt hơn và tái tạo các tế bào tủy xương khỏe mạnh nhanh hơn, chúng tôi cũng hy vọng sẽ có những kết quả tương tự khi tiến hành thử nghiệm trên người”.

Hiện nay, phòng thí nghiệm của Van Vliet đang thực hiện nhiều nghiên cứu trên động vật với hy vọng phát triển một phương pháp điều trị kết hợp cả MSCs và tế bào tạo máu gốc tiền thân (HSPCs), phương pháp điều trị này có thể được thử nghiệm trên người.

Van Vliet cho biết: “Bạn không thể sống sót khi tổng số tế bào máu thấp kéo dài. Nếu bạn có thể đưa chỉ số tổng số tế bào máu về mức bình thường nhanh hơn, bạn sẽ dự đoán tốt hơn về tốc độ phục hồi”.

Các nhà nghiên cứu cũng hy vọng phương pháp cảm ứng cơ học có thể cảm ứng MSCs sản sinh ra các yếu tố khác nhau kích thích sự phát triển của các loại tế bào khác hữu ích cho việc điều trị bệnh.

Van Vliet chia sẻ thêm: “Bạn có thể hình dung rằng bằng việc thay đổi môi trường nuôi cấy chúng, bao gồm các yếu tố cơ học, các MSCs có thể được sử dụng để kiểm soát nhiều bệnh khác như bệnh Parkinson, bệnh thấp khớp, …”.

Nghiên cứu được tài trợ bởi nhóm nghiên cứu liên ngành BioSystems and Micromechanics thuộc SMART, thông qua Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Singapore, và Viện Y học Quốc gia.

Người dịch: Vũ Kha Thanh Thanh, Ngân hàng tế bào gốc MekoStem

Nguồn: Viện công nghệ Massachusetts




Facebook Google Plus Twitter


Trở lại trang trước
Hồ Chí Minh : 297/5 Lý Thường Kiệt, phường 15, Quận 11, Tp HCM

Điện thoại: [028] 38 686 546 - Fax: [028] 38 650 394
Hà Nội : Tầng 15 toà nhà Charmvit, số 117 Trần Duy Hưng,
quận Cầu Giấy, Hà Nội
Điện thoại: [024] 35 14 35 35 - Fax: [024] 62 75 08 02