Bệnh Parkinson là một rối loạn thoái hóa thần kinh gây ảnh hưởng đến vận động, với các triệu chứng như run rẩy, cứng cơ, suy giảm khả năng nói và các biến chứng thần kinh khác. Một trong những nguyên nhân chính gây ra bệnh là sự tích tụ và gấp cuộn sai của protein alpha-synuclein trong tế bào thần kinh, làm suy giảm chức năng tế bào và dẫn đến thoái hóa não bộ.
Nhằm tìm ra phương pháp chẩn đoán và điều trị hiệu quả hơn, các nhà nghiên cứu tại Bệnh viện Brigham and Women đã phát triển một mô hình chuyển đổi tế bào gốc thành tế bào não có chứa các cấu trúc protein đặc trưng của bệnh Parkinson. Mô hình này giúp mô phỏng quá trình bệnh lý của bệnh nhân trong phòng thí nghiệm, tạo điều kiện thuận lợi để sàng lọc di truyền và thử nghiệm thuốc một cách cá nhân hóa.
Tiến bộ công nghệ trong nghiên cứu bệnh Parkinson
Hiện nay, mặc dù đã có các mô hình tế bào Parkinson trong phòng thí nghiệm, nhưng những mô hình này thường mất nhiều tháng để chuyển đổi tế bào gốc thành tế bào não, khiến quá trình nghiên cứu chậm trễ. Công nghệ mới do nhóm nghiên cứu Brigham phát triển đã rút ngắn thời gian này xuống chỉ còn vài tuần, giúp đẩy nhanh tiến độ sàng lọc thuốc và nghiên cứu di truyền với quy mô lớn.
Để xây dựng mô hình này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng vectơ PiggyBac – một phân tử vận chuyển chứa các yếu tố phiên mã, giúp hướng dẫn tế bào gốc nhanh chóng biệt hóa thành các loại tế bào não khác nhau. Sau đó, họ đưa protein alpha-synuclein vào tế bào thần kinh để tạo ra các cụm protein tương tự như trong não của bệnh nhân Parkinson. Sử dụng công nghệ CRISPR/Cas9, nhóm nghiên cứu xác định được các phân tử có tác dụng bảo vệ hoặc gây độc trong tế bào, mở ra cơ hội phát triển các loại thuốc nhắm mục tiêu cụ thể.
Ứng dụng mô hình vào chẩn đoán và điều trị cá nhân hóa
Một trong những thách thức lớn của bệnh Parkinson là cách các cụm protein hình thành có thể khác nhau giữa các bệnh nhân và thậm chí giữa các tế bào trong cùng một bệnh nhân. Do đó, việc phát triển một mô hình có thể tái tạo chính xác các biến thể bệnh lý này là rất quan trọng. Mô hình của nhóm nghiên cứu Brigham không chỉ tái hiện được các bệnh lý liên quan đến gấp cuộn sai protein mà còn có thể sử dụng để thử nghiệm thuốc theo hướng cá nhân hóa – giúp lựa chọn phác đồ điều trị tối ưu cho từng bệnh nhân.
Tiến sĩ Vikram Khurana, trưởng khoa Rối loạn Vận động tại Trung tâm Bệnh thần kinh Ann Romney, nhận định:
“Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra một mô hình có thể giúp hiểu rõ hơn về quá trình bệnh lý diễn ra trong não bệnh nhân Parkinson, cũng như các rối loạn liên quan như teo đa hệ thống và chứng mất trí nhớ thể Lewy. Công nghệ này có thể rút ngắn thời gian phát triển thuốc và giúp các phòng thí nghiệm khác dễ dàng ứng dụng.”
Tiến tới thử nghiệm lâm sàng
Công nghệ này không chỉ tạo ra tế bào thần kinh mà còn có tiềm năng mở rộng để tạo ra tế bào thần kinh đệm, một loại tế bào đóng vai trò quan trọng trong phản ứng viêm và quá trình tiến triển của bệnh Parkinson. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang kết hợp hai loại tế bào này để tìm hiểu cách phản ứng viêm ảnh hưởng đến sự kết tụ protein, từ đó tìm ra các chiến lược điều trị hiệu quả hơn.
Bác sĩ Alain Ndayisaba, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ:
“Chúng tôi đang sử dụng mô hình này để xác định các phân tử đánh dấu phóng xạ, giúp hình dung rõ hơn các cụm protein alpha-synuclein trong não bệnh nhân còn sống.”
Trong khi đó, Tiến sĩ Isabel Lam – một trong những tác giả chính – nhấn mạnh:
“Công nghệ này sẽ mở đường cho việc phát triển nhanh chóng các mô hình tế bào gốc cá nhân hóa, giúp thử nghiệm hiệu quả các chiến lược điều trị mới trước khi đưa vào thử nghiệm lâm sàng.”
Tương lai của mô hình tế bào gốc trong nghiên cứu thần kinh
Mặc dù công nghệ này đã mang lại những tiến bộ vượt bậc, vẫn còn một số hạn chế cần khắc phục. Một trong những thách thức lớn nhất là mô hình hiện tại chỉ tạo ra các tế bào thần kinh chưa trưởng thành, trong khi các nhà nghiên cứu muốn phát triển mô hình với tế bào thần kinh trưởng thành để hiểu rõ hơn tác động của lão hóa đến quá trình bệnh lý.
Ngoài ra, mô hình này hiện chỉ tập trung vào từng loại tế bào riêng lẻ, trong khi bệnh Parkinson là một rối loạn phức tạp liên quan đến sự tương tác giữa nhiều loại tế bào khác nhau trong não. Do đó, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục mở rộng mô hình để kết hợp nhiều loại tế bào hơn, từ đó có cái nhìn toàn diện hơn về cơ chế bệnh sinh.
Với những tiến bộ này, mô hình tế bào gốc không chỉ giúp nghiên cứu bệnh Parkinson mà còn có thể mở rộng để nghiên cứu các bệnh thoái hóa thần kinh khác như Alzheimer, teo đa hệ thống và chứng mất trí nhớ thể Lewy. Đây là một bước tiến quan trọng, mở ra triển vọng cá nhân hóa điều trị và phát triển các liệu pháp đột phá trong tương lai.
Tài liệu dịch từ nguồn: Neuroscience News
