Động vật “siêu chữa lành” truyền cảm hứng cho các phương pháp điều trị ở người
Sau khi bị thương, một số loài giun dẹp có thể tái tạo gần như toàn bộ các tế bào trong cơ thể chúng, kỳ giông axolotl có thể tái tạo toàn bộ chi và một phần bộ não, cá vược có thể chữa lành tủy sống bị gãy, và thằn lằn xanh anole có thể tạo ra chiếc đuôi mới.
Hầu hết các loài động vật có vú không có khả năng phục hồi ấn tượng như cá, lưỡng cư, bò sát và giun. Chẳng hạn, sau khi bị thương, một số loài giun dẹp có thể tái tạo gần như toàn bộ các tế bào trong cơ thể, kỳ giông Mexico (axolotl) có thể tái tạo toàn bộ chi và một phần bộ não, cá ngựa vằn có thể chữa lành tủy sống bị gãy, và thằn lằn xanh có thể tạo ra chiếc đuôi mới. Do đó, những khả năng “siêu chữa lành” này từ lâu đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu. Giờ đây, họ đang áp dụng những gì học được từ động vật vào tế bào người, nhờ những tiến bộ trong các lĩnh vực di truyền học, hệ protein học (proteomics), và hình ảnh học.
Tủy sống của cá ngựa vằn
Một con cá ngựa vằn (Danio rerio) bị đứt tủy sống có thể chuyển từ trạng thái bị liệt sang cử động linh hoạt chỉ trong tám tuần. Mayssa Mokalled – nhà nghiên cứu về tái tạo mô và sinh học tế bào gốc tại Đại học Washington, St. Louis, Missouri, Mỹ, cùng các đồng nghiệp đã phát hiện một nhóm tế bào của cá ngựa vằn đóng vai trò quan trọng trong quá trình phục hồi này – và chúng tương tự với tế bào sao trong hệ thần kinh trung ương (não và tủy sống) của thai nhi. Sau chấn thương ở não hoặc tủy sống, các tế bào sao tạo ra một lớp rào chắn bảo vệ quanh vị trí bị tổn thương, nhưng chúng cũng có thể ức chế quá trình phục hồi của các tế bào thần kinh.
Mokalled và các cộng sự đã tìm kiếm những phân tử kích hoạt những tế bào tham gia vào quá trình tái sinh ở cá ngựa vằn. Khi nhóm nghiên cứu đưa những phân tử này vào tế bào sao của người, các tế bào bắt đầu trông giống và hoạt động giống như tế bào của cá ngựa vằn hơn. Trong các nghiên cứu sơ bộ, khi nhóm cấy ghép các tế bào người đã được biến đổi này vào chuột, các tế bào dường như hiệu quả hơn trong việc tạo ra lớp rào chắn bảo vệ, nhưng phản ứng ức chế sau chấn thương đã giảm. “Tôi rất muốn thấy điều này tiến xa đến mức có thể áp dụng trong điều trị,” Mokalled chia sẻ.
Đuôi thằn lằn
Nhưng khoảng cách tiến hóa giữa cá ngựa vằn và con người rất lớn. Vì vậy, Almada đang nghiên cứu loài thằn lằn xanh (Anolis carolinensis). Thằn lằn là loài sống gần gũi nhất với con người mà có khả năng tái sinh hoàn toàn một chi. Con người và thằn lằn có nhiều gene giống nhau. Almada cho rằng dễ bắt chước khả năng tái tạo của thằn lằn hơn, vì chúng có rất nhiều cơ chế tương tự con người ở cấp độ DNA.
Tại hội nghị của Hiệp hội Quốc tế về Nghiên cứu Tế bào gốc ở Hồng Kông vào tháng trước, Almada đã mô tả cách một nhóm tế bào gốc cơ ở thằn lằn tái tạo đuôi của chúng. Các tế bào này tương tự với tế bào gốc cơ ở chuột và người, ngoại trừ việc chúng có thể tạo ra mô cơ từ đầu, điều mà các tế bào gốc cơ ở chuột và người không làm được. Almada hy vọng sẽ hiểu rõ hơn về cách mà các tế bào của thằn lằn làm được điều này và cuối cùng ứng dụng vào việc phát triển cơ ở người để điều trị các bệnh thoái hóa cơ, tăng cường cơ bắp ở người cao tuổi và điều trị vết thương.
Cơ thể giun lông
Florian Raible – nhà sinh học tế bào gốc tại Đại học Vienna, đang nghiên cứu một loài động vật siêu chữa lành khác. Công trình của ông tập trung vào giun biển Platynereis dumerilii – loài giun có khả năng tái tạo tuyệt vời khi còn non, nhưng khả năng này giảm dần theo thời gian do thay đổi hormone. “Đây là mô hình cho cả sự tái tạo tốt và tái tạo kém,” Raible nói.
Hệ thần kinh của giun lông có những điểm tương đồng với hệ thần kinh trung ương của động vật có xương sống, điều này khiến nó trở thành mô hình thích hợp để nghiên cứu các chấn thương tủy sống ở người.
Trong các thí nghiệm, khi Raible và nhóm của ông cắt rời phần thân của giun lông, họ nhận thấy một số tế bào gần vết cắt đã chuyển hóa thành tế bào gốc và bắt đầu tái tạo cơ thể, bao gồm cả các tế bào thần kinh. Quá trình này cũng chứng kiến sự sản sinh của các phân tử tương tự các phiên mã trong tập hợp Yamanaka mà các nhà khoa học sử dụng để tái lập trình tế bào trưởng thành của người (tế bào đã có chức năng cụ thể) trở về trạng thái giống như tế bào gốc phôi, chưa biệt hóa. Điều này cho thấy có một con đường tự nhiên để thiết lập lại tế bào gốc từ mô trưởng thành ở người, Raible nói.
Nguyễn Trang
