Tạo ra bản đồ hóa học của các tế bào người
Trong hợp tác với Trung tâm máy gia tốc Diamond Light Source, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm vật lý quốc gia đã nghiên cứu và xuất bản một công trình cho thấy những thay đổi trong hóa học của các tế bào người, phụ thuộc vào cấu trúc của các vị trí ngoại bào của chúng, là những yếu tố chính của các phản hồi tế bào và các cách thức phát triển.
Vào tháng 9/2023, các nhà khoa học đã công bố thiết lập được bản đồ một tế bào của cơ thể con người tại một thời điểm. Khi đó, trong công bố trên tạp chí PNAS, các nhà nghiên cứu đã xem xét mối liên hệ giữa kích thước tế bào và số lượng tế bào trong cơ thể, thiết lập được một khung định lượng và khám phá những mẫu hình tế bào ở quy mô lớn. Nghiên cứu cho thấy sự phức tạp trong mối quan hệ giữa kích thước và số lượng tế bào.
Tuy nhiên, vẫn còn quá nhiều bí ẩn mà các nghiên cứu như vậy chưa giải quyết được. Một trong những bí ẩn là cơ thể con người trải qua quá trình đổi mới thông qua sự biệt hóa các tế bào “trống” – các tế bào gốc – thành những tế bào sơ cấp được tổ chức thành các mô tùy theo môi trường của chúng. Môi trường đó được tạo ra bằng các ma trận ngoại bào hoặc các “giàn giáo” hay bộ khung mà từ đó các tế bào hình thành lên các mô hoặc các cơ quan trong cơ thể.
Các phản hồi của tế bào với các ma trận này đem đến khả năng đo lường hiệu suất, điều tối quan trọng đối với sự phát triển các chẩn đoán và liệu pháp điều trị dựa trên tế bào. Việc sử dụng kính hiển vi điện tử và các xét nghiệm sinh học có thể giúp thực hiện được một số đo lường quan trọng nhưng lại thất bại trong nắm bắt hóa học của các tế bào và cách nó thay đổi tại các giao diện tế bào – ma trận khác nhau.
Sự thiếu hụt thông tin này đã ảnh hưởng đến tiến trình chăm sóc sức khỏe và đổi mới công nghệ, khi hóa học là phản chiếu trực tiếp các quá trình tế bào phản hồi với sự tăng trưởng và sửa chữa mô.
Các nhà khoa học tại NPL 1 đã quyết định tập trung giải quyết khoảng trống này bằng cách ghi nhận các bản đồ tia hồng ngoại về sự tăng trưởng của các tế bào sơ cấp và tế bào gốc người trên các ma trận tổng hợp.
Quang phổ tia hồng ngoại có thể tiếp cận được tất cả thông tin hóa học hầu như có sẵn trong tế bào nhưng không thể nói tế bào đó từ ma trận của nó hoặc ghi nhận những phần khác nhau của cùng một tế bào. Do đó, họ sử dụng một cách tiếp cận tương quan, trong đó có cả việc sử dụng một hình ảnh vật lý từ kính hiển vi điện tử lực nguyên tử, để hướng dẫn phổ hóa học.
Để có được điều này, nhóm nghiên cứu ở NPL hợp tác với các nhà khoa học ở chùm tia tại Diamond Light Source, các nhà sinh học từ trường Sheffield và London Colleges cùng các chuyên gia dữ liệu từ Cambridge. Cùng với nhau, họ phát triển một cách tiếp cận hình ảnh phổ không chỉ cho phép họ đạt được các bản đồ hóa học của từng tế bào mà còn để so sánh chéo những tín hiệu hóa học của chúng trong phản hồi để các ma trận thể hiện những đặc trưng vật lý riêng biệt.
Nghiên cứu của họ cũng thể hiện hiệu quả của những đo đạc tương quan để giải thích hành vi của tế bào tại những giao diện ma trận – tế bào hai chiều, cũng như sự cần thiết để phát triển các phương pháp tương tự và tiên tiến hơn nhiều để đo đạc những giao diện tế bào – ma trận ba chiều, mở ra con đường tác động đến chăm sóc sức khỏe và các giải pháp tái tạo mô người.
Max Ryadnov, một NPL Fellow, cho biết, “Nghiên cứu này là kết quả của một hợp tác đầy hứng thú có thể đem lại cho chúng tôi những thông tin quan trọng để nhìn vào cách sự tạo thành về mặt hóa học của các tế bào người tương quan với những thay đổi vật lý của các khung tế bào hỗ trợ sự tăng trưởng và phát triển của chúng. Nghiên cứu này cũng đem lại thông tin cho những bước tiếp theo để chúng tôi tập trung vào các phép đo tương quan trong các hệ sinh học sống”.
Bài báo này được xuất bản trên ACS Applied Materials & Interfaces 1.
Thanh Phương tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2024-04-team-chemistry-human-cells.html
———————————————-
2. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c17113
