Vai trò quan trọng của microglia trong sự phát triển não bộ

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã khám phá ra vai trò thiết yếu của microglia, các tế bào miễn dịch trong não bộ hoạt động như biệt đội phòng ngự cho cơ quan này, trong giai đoạn phát triển ban đầu.

Bằng cách đưa microglia vào nhóm tế bào giống não phát triển trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học có thể mô phỏng môi trường phức tạp trong bộ não người đang phát triển để hiểu được microglia có ảnh hưởng thế nào đối với sự tăng trưởng và phát triển tế bào não.

Nghiên cứu “iPS-cell-derived microglia promote brain organoid maturation via cholesterol transfer” được đăng trên tạp chí Nature vào đầu tháng 11.

Để tìm hiểu vai trò của microglia, giáo sư Florent Ginhoux đã cùng các nhà khoa học từ Mạng lưới Miễn dịch học Singapore A*STAR (SigN) sử dụng công nghệ tối tân nhất để tạo ra những cấu trúc giống não, hay còn gọi là “bộ não mini” trong phòng thí nghiệm. Những cơ quan giống não này vô cùng tương đồng với sự phát triển não người. Tuy nhiên, các mô hình trước đây thiếu microglia, một thành phần chủ chốt trong sự phát triển não ban đầu.

Để lấp đầy khoảng trống này, các nhà nghiên cứu A*STAR đã thiết kế một quy trình độc đáo để đưa những tế bào giống microglia được tạo ra từ cùng các tế bào gốc của người vốn dùng để tạo ra cơ quan giống não. Những tế bào được đưa vào không chỉ hành động giống như microglia đích thực, mà chúng cũng ảnh hưởng tới sự phát triển của các tế bào não khác trong cơ quan mô phỏng.

Tiến sĩ Radoslaw Sobota thuộc Viện Sinh học Phân tử và Tế bào (IMCB) của A*STAR cùng nhóm của mình tại Phòng thí nghiệm quốc gia về khối phổ SingMass đã áp dụng phương pháp protein học định tính để phát hiện những thay đổi trong protein. Phân tích của họ mang lại hiểu biết quan trọng về thành phần protein của cơ quan mô phỏng, khẳng định thêm những phát hiện của nghiên cứu.

Điều khiến nghiên cứu này nổi bật là việc khám phá ra con đường độc đáo mà microglia tương tác với các tế bào não khác. Nghiên cứu phát hiện microglia có vai trò quan trọng trong việc điều hòa mức độ cholesterol trong não. Họ thấy rằng các tế bào giống microglia chứa các giọt lipid có cholesterol, cholesterol lại được các tế bào não đang phát triển khác trong cơ quan mô phỏng giải phóng ra và hấp thụ. Việc trao đổi cholesterol đã tăng cường đáng kể sự tăng trưởng và phát triển của những tế bào não, nhất là các tế bào tiền thân của chúng.

Cholesterol có rất nhiều trong não, chiếm khoảng 25% tổng lượng cholesteron của cơ thể, nó là thứ thiết yếu cho cấu trúc và chức năng của các tế bào thần kinh. Sự chuyển hóa cholesterol bất thường có liên quan tới vô số rối loạn thần kinh khác nhau, gồm Alzheimer và Parkinson.

Để tìm hiểu vai trò của lipid trong sự phát triển não và bệnh, các nhà nghiên cứu từ Khoa Hóa sinh tại Trường Y Yong Loo Lin (Y khoa NUS) do giáo sư Markus Wenk đứng đầu đã đảm nhận nhiệm vụ quan trọng là thu thập dữ liệu, đặc biệt là trong lĩnh vực nghiên cứu về lipid tế bào để rút ra những hiểu biết có giá trị về về thành phần và động lực của lipid trong các cơ quan giống não có chứa microglia.

Sử dụng thông tin này, một nhóm khác từ Khoa Vi sinh và Miễn dịch học tại NUS Medicine và do PGS Veronique Angeli phụ trách phát hiện thấy cholesterol ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và phát triển của các tế bào não non trẻ trong mô hình não người. Microglia sử dụng một protein đặc thù để giải phóng cholesterol, và khi quá trình này bị ngăn chặn, nó khiến các tế bào não mô phỏng tăng trưởng nhiều hơn, dẫn tới mô hình não lớn hơn.

Ngoài ra, TS. Olivier Cexus từ Đại học Surrey đã dần dần giải mã được các tương tác phân tử phức tạp trong cơ quan giống não nhờ sử dụng phân tích protein và lipid tế bào. Điều này mang những hiểu biết quý giá về hiện tượng ảnh hưởng chéo chuyển hóa liên quan tới sự phát triển não và những biến chứng tiềm năng gây bệnh.

Cùng nhau, những nỗ lực tập thể này góp phần làm sâu sắc thêm hiểu biết của chúng ta về vai trò của microglia và các thành phần phân tử trong cơ quan giống não và những biến chứng của nó với sức khỏe người. □

Phương Anh dịch

Nguồn: https://medicalxpress.com/news/2023-11-reveals-critical-role-microglia-human.html