Tạo ra bản đồ toàn diện đầu tiên về sự phát triển tế bào gốc máu người
Các nhà khoa học ở UCLA và cộng sự đã tạo ra một lộ trình đầu tiên có thể truy dấu từng bước phát triển của các tế bào gốc máu trong phôi thai người. Nghiên cứu này đã đem lại cho các nhà khoa học một cơ hội tốt cho việc tạo ra các tế bào gốc máy đầy đủ chức năng trong phòng thí nghiệm.
Nghiên cứu, xuất bản trên tạp chí Nature, có thể giúp mở rộng các lựa chọn điều trị các bệnh ung thư máu như máu trắng hay các rối loạn máu di truyền bệnh như bệnh thiếu máu hồng cầu lưỡi liềm, theo tiến sĩ Hanna Mikkola của Trung tâm Y học tái tạo và nghiên cứu Tế bào gốc Eli & Edy tại UCLA, người dẫn dắt nghiên cứu 1.
Các tế bào gốc máu, hay còn gọi là các tế bào gốc Haematopoiesis, có năng lực tạo ra các bản sao không giới hạn chính mình và được biệt hóa thành mọi dạng tế bào máu trong cơ thể người. Trong nhiều thập kỷ, các bác sĩ đã sử dụng tế bào gốc máu từ tủy xương của người hiến tặng và cuống rốn của trẻ sơ sinh trong các điều trị ghép tạng cho các bệnh về máu và miễn dịch. Tuy nhiên, cac điều trị này lại bị giới hạn bởi việc thiếu những người hiến phù hợp và bị ảnh hưởng bởi số lượng thấp các tế bào gốc trong máu cuống rốn.
Các nhà nghiên cứu đã phải tìm cách để vượt qua các giới hạn này bằng nỗ lực tạo các tế bào gốc máu trong phòng thí nghiệm từ các tế bào gốc máu đa năng của người, vốn có tiềm năng làm tăng bất kỳ dạng tế bào nào trong cơ thể. Tuy nhiên làm theo cách này thì rất ít khi thành công, một phần bởi các nhà khoa học thiếu tài liệu hướng dẫn để tạo ra các tế bào trong phòng thí nghiệm được biệt hóa thành các tế bào gốc máu tự tái tạo hơn là các tế bào máu nguyên bản có thời gian sống ngắn, vốn chỉ có thể tạo ra những tế bào máu giới hạn.
“Chưa có ai thành công trong việc tạo ra các tế bào gốc máu có chức năng từ các tế bào gốc nguyên bản của người bởi vì chúng ta chưa đủ hiểu về tế bào mà chúng ta đang cố gắng tạo ra”, Mikkola, giáo sư sinh học phân tử, tế bào và sinh học phát triển tại UCLA và thành viên của Trung tâm Ung thư Jonsson UCLA, cho biết.
Lộ trình mới sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu được những khác biệt cơ bản của hai dạng tế bào, vốn là tối quan trọng cho việc tạo ra tế bào phù hợp với mục đích sử dụng trong các liệu pháp cấy ghép, Vincenzo Calvanese của UCLA, một đồng tác giả của nghiên cứu, cùng với Sandra Capellera-Garcia và Feiyang Ma cũng của UCLA.
“Hiện tại chúng tôi có một sổ tay về cách các tế bào gốc Haematopoiesis được tạo ra trong phôi thai và cách chúng có được các đặc tính độc đáo khiến chúng trở nên hữu dụng với các bệnh nhân”, Calvanese, người dẫn dắt một nhóm nghiên cứu tại University College London, nói. Dữ liệu đã hiện mở công khai tại trang The Atlas of Human Hematopoietic Stem Cell Development (Bản đồ về sự phát triển của tế bào gốc Haematopoiesis người).
Nhóm nghiên cứu này, bao gồm cả các nhà khoa học ở trường đại học Tübingen, Đức và Viện nghiên cứu Nhi Murdoch, Australia, đã tạo ra một nguồn sử dụng trình tự RNA đơn tế bào và sự phiên mã theo không gian, các công nghệ mới cho phép các nhà khoa học nhận diện được mạng lưới di truyền độc đáo và các chức năng của hàng trăm tế bào cũng như tiết lộ vị trí của những tế bào đó trong phôi thai.
Dữ liệu này khiến có thể theo sát các tế bào gốc máu khi chúng xuất hiện từ hemogenic endothelium và di chuyển qua nhiều vị trí khác nhau trong quá trình phát triển, bắt đầu từ động mạch chủ và cuối cùng đến tủy xương. Quan trọng hơn, bản đồ này đã tiết lộ các cột mốc cụ thể trong quá trình trưởng thành của chúng, bao gồm việc chúng đến gan, nơi cần những năng lực cụ thể của các tế bào gốc máu.
Để giải thích quá trình trưởng thành đó, Mikkola so sánh các tế bào gốc máu chưa trưởng thành với các nhà phẫu thuật nhiều tham vọng. Vì các bác sĩ phẫu thuật cần phải trải qua nhiều giai đoạn huấn luyện khác nhau để hiểu cách thực hiện các cuộc phẫu thuật, các tế bào gốc máu chưa trưởng thành cũng phải di chuyển qua nhiều vị trí khác nhau để học cách thực hiện chức năng của mình như những tế bào gốc máu thực thụ.
Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra chính xác tiền chất trong thành mạch máu sẽ giúp chúng trở thành tế bào gốc máu. Sự khám phá này giúp phân định một cuộc tranh cãi nổ ra từ lâu về nguồn gốc tế bào của các tế bào gốc và môi trường cần thiết để tạo ra một tế bào gốc máu hơn là một tế bào máu nguyên bản.
Hiện tại, các nhà nghiên cứu đã nhận diện được các tín hiệu phân tử cụ thể liên kết với các pha phát triển khác nhau của tế bào gốc máu người. Do đó các đồng nghiệp của họ có thể sử dụng nguồn này để thấy cách họ có thể tạo ra một tế bào gốc máu có thể cấy ghép được trong phòng thí nghiệm.
“Trước đây, nếu chúng ta cố gắng tạo ra một tế bào gốc máu từ một tế bào nguyên bản và không thể cấy ghép được, chúng ta không biết nơi nào trong quá trình này bị sai”, Mikkola nói. “Hiện tại, chúng ta có thể đặt chỗ tế bào trên bản đồ của chúng ta để xem nơi nào chúng ta thành công, nơi nào thất bại và cần phải tinh chỉnh quá trình biệt hóa đó theo chỉ dẫn từ phôi thai”.
Thêm vào đó, bản đồ này có thể giúp các nhà khoa học hiểu được cách tế bào hình thành máu phát triển trong phôi thai, qua đó hiểu về các bệnh ở người. Ví dụ, nó đêm lại nền tảng cho nghiên cứu tại sao một số bệnh ung thư máu bắt đầu trong tử cung lại trở nên khủng khiếp hơn những loại xuất hiện sau khi sinh.
“Hiện tại chúng tôi đã tạo ra một nguồn online mà các nhà khoa học trên khắp thế giới có thể sử dụng để hướng dẫn cho nghiên cứu của mình, một công việc thực sự mới bắt đầu”, Mikkola nói. “Đây là thời điểm thực sự thú vị trong lĩnh vực mà chúng tôi cuối cùng sẽ thấy quả ngọt trong phòng thí nghiệm”.
Lê Anh Vũ tổng hợp
Nguồn: https://medicalxpress.com/news/2022-04-comprehensive-human-blood-stem-cell.html
——————
- https://www.nature.com/articles/s41586-022-04571-x
