Các căn bệnh khó nghiên cứu như bệnh Alzheimer, chứng tâm thần phân liệt, bệnh tự kỷ giờ đây có thể được tiếp cận an toàn và hiệu quả nhờ vào một phương pháp mới nhằm thu nhận tế bào não trưởng thành còn được gọi là tế bào thần kinh (neuron) từ tế bào da được tái thiết lập chương trình.
Theo GS. Gong Chen tại trường đại học Penn State và cũng là trưởng nhóm nghiên cứu: “Phần thú vị nhất của nghiên cứu này là nó cung cấp mô hình bệnh lý trực tiếp đầy hứa hẹn, cho phép nghiên cứu trên đĩa Petri, các neuron người trưởng thành có biểu hiện giống như các neuron tăng trưởng tự nhiên trong não người.” GS Chen nói thêm rằng phương pháp này có thể đưa đến việc điều trị cá thể hóa cho từng bệnh nhân dựa trên thông tin di truyền và tế bào của chính họ. Nghiên cứu sẽ được xuất bản trên tạp chí Stem Cell Research.
GS Chen nói: “Chắc chắn rằng chúng tôi không muốn lấy tế bào não của một người nào đó để làm thí nghiệm, vì vậy việc tạo ra tế bào não bệnh nhân trên đĩa Petri là việc làm tốt nhất cho mục đích nghiên cứu và tầm soát thuốc”. GS giải thích rằng, trong các nghiên cứu trước, các nhà khoa học đã tìm ra cách để tái thiết lập chương trình tế bào da từ bệnh nhân để trở thành tế bào gốc vạn năng không chuyên biệt hay không biệt hóa (iPSCs). GS giải thích: “Trong quá trình phát triển, những tế bào gốc này sẽ biệt hóa thành nhiều kiểu tế bào chuyên hóa, như tế bào cơ, tế bào não, tế bào máu. Vì thế, sau khi tạo iPSCs từ tế bào da, các nhà nghiên cứu sau đó có thể nuôi cấy chúng để trở thành tế bào não, hay neuron, sau đó có thể được nghiên cứu an toàn trong đĩa Petri.”
Giờ đây, trong nghiên cứu mới của GS Chen và nhóm nghiên cứu của ông, họ đã tìm ra cách để biệt hóa iPSCs thành neuron người trưởng thành hiệu quả hơn nhiều, và tạo ra tế bào có biểu hiện tương tự như neuron trong não. GS Chen giải thích rằng trong môi trường tự nhiên của neuron, chúng luôn được nhận thấy trong trạng thái giống tế bào hình sao, có số lượng vượt trội trong não để giúp neuron thực hiện đúng chức năng. GS giải thích: “Vì trong não các neuron tiếp xúc với tế bào hình sao nên chúng tôi dự đoán rằng sự tương tác vật lý trực tiếp này có thể là một phần không thể thiếu của sự tăng trưởng của neuron.”
Để kiểm tra giả thiết này, GS Chen và cộng sự bắt đầu bằng việc nuôi cấy tế bào gốc thần kinh có nguồn gốc từ iPSC, đây là những tế bào gốc có tiềm năng biệt hóa thành neuron. Những tế bào này được nuôi trên lớp đơn tế bào hình sao để hai loại tế bào này tiếp xúc với nhau.
GS Chen nói: “Chúng tôi thấy rằng những tế bào gốc thần kinh này khi nuôi cấy trên tế bào hình sao sẽ biệt hóa thành neuron trưởng thành hiệu quả hơn nhiều so với việc chỉ nuôi cấy tế bào gốc thần kinh trên đĩa Petri. Điều này dường như là tế bào hình sao có vai trò trong việc kích hoạt tế bào gốc, nói chúng phải làm gì và giúp chúng thực hiện số phận trở thành neuron.”
Để chứng minh sự phát triển mạnh hơn của neuron khi nuôi cấy cạnh tế bào hình sao, GS Chen và cộng sự sử dụng kỹ thuật đo điện sinh lý học và cho thấy tế bào tăng trưởng trên tế bào hình sao có nhiều sự kiện synap hơn – tín hiệu được gửi từ một neuron đến các neuron khác. Trong một thí nghiệm khác, chỉ sau một tuần các tế bào gốc thần kinh tăng trưởng cạnh tế bào hình sao, các nhà nghiên cứu cho thấy các neuron biệt hóa mới bắt đầu hoạt động điện thế – tín hiệu kích thích điện nhanh xảy ra trong mọi neuron trong não. Trong thí nghiệm cuối, các thành viên trong nhóm trộn tế bào gốc thần kinh người với các neuron chuột. GS Chen nói: “Chúng tôi thấy rằng chỉ sau một tuần, có nhiều tương tác giữa neuron chuột và neuron người.” Ông giải thích rằng sự tương tác xảy ra khi một neuron tương tác với tế bào cạnh nó và giải phóng một chất hóa học gọi là chất dẫn truyền thần kinh (neurotransmitter) để điều hòa hoạt động của tế bào đó.
GS Chen nói: “Các nhà nghiên cứu trước chỉ có thể thu nhận tế bào não của tử thi bị bệnh Alzheimer, chứng tâm thần phân liệt và bệnh tự kỷ. Giờ đây, các nhà nghiên cứu có thể lấy tế bào da từ bệnh nhân – một quy trình an toàn và ít xâm lấn, và chuyển chúng thành tế bào não mô phỏng hoạt động tế bào não của chính bệnh nhân. GS nói thêm rằng sử dụng phương pháp này, các nhà nghiên cứu có thể tìm hiểu làm thế nào thuốc sẽ tác động lên các tế bào não của từng bệnh nhân, mà không cần bệnh nhân thử thuốc – hạn chế các tác dụng phụ nguy hiểm.
Vũ Thanh Bình – vtbinh@hcmus.edu.vn
