Tế bào gốc 'phối hợp' để hình thành mô xương mới
Nghiên cứu mới đã xác định một cách khả thi để điều khiển một số tế bào gốc nhất định để tạo ra mô xương mới. Kết quả của cuộc điều tra này có thể cải thiện đáng kể kết quả cho những người bị chấn thương xương hoặc các tình trạng như loãng xương.
Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hóa có tiềm năng chuyên môn hóa và đảm nhận bất kỳ chức năng nào.
Nhiều nghiên cứu gần đây đã tập trung vào cách tốt nhất để sử dụng tế bào gốc cho mục đích điều trị. Các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm đến cách điều khiển chúng để tạo ra mô mới có thể thay thế thành công các bộ tế bào bị hư hỏng hoặc những tế bào không còn chức năng.
Trong một nghiên cứu mới từ Đại học Y khoa Johns Hopkins ở Baltimore, Tiến sĩ Aaron James và nhóm của ông đã xem xét các cơ chế cho phép một số loại tế bào gốc, được gọi là “tế bào gốc quanh mạch”, hình thành mới. mô xương.
Các tế bào gốc này có xu hướng biến thành mô mỡ hoặc mô xương. Cho đến nay, vẫn chưa rõ điều gì, chính xác, quyết định số phận của họ.
“Xương của chúng ta có một lượng tế bào gốc hạn chế để lấy từ đó tạo ra xương mới. Nếu chúng ta có thể khiến các tế bào này hướng tới số phận tế bào xương và tránh xa chất béo, thì đó sẽ là một tiến bộ lớn trong khả năng thúc đẩy sức khỏe và chữa lành xương của chúng ta. "
Tiến sĩ Aaron James
Các nhà điều tra đã tiến hành nghiên cứu của họ trên mô hình chuột cũng như trong nuôi cấy tế bào người, và họ báo cáo kết quả nghiên cứu của mình trên tạp chí Báo cáo khoa học.
Protein thúc đẩy số phận tế bào
Các nghiên cứu trước đây mà Tiến sĩ James thực hiện đã gợi ý rằng một loại protein truyền tín hiệu cụ thể gọi là WISP-1 có khả năng định hướng số phận của các tế bào gốc quanh mạch bằng cách “cho biết” chúng hình thành mô mỡ hay mô xương.
Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu đã tìm cách chứng minh vai trò của WISP-1 trong việc xác định số phận của tế bào gốc bằng cách biến đổi gen một bộ tế bào gốc của người để ngăn chúng sản xuất protein này.
Khi họ so sánh hoạt động của gen trong các tế bào gốc đã được thiết kế với hoạt động của gen trong các tế bào vẫn tạo ra WISP-1, các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng protein đóng một vai trò quan trọng. Trong các tế bào không có WISP-1, bốn trong số các gen chịu trách nhiệm hình thành chất béo có mức độ hoạt động cao hơn 50-200% so với các tế bào tiếp tục sản xuất WISP-1.
Điều này cũng chỉ ra rằng liều lượng chính xác của protein truyền tín hiệu này có thể thúc đẩy các tế bào gốc hình thành mô xương thay vì mô mỡ.
Đúng như dự đoán, khi các nhà nghiên cứu sửa đổi tế bào gốc để tăng sản xuất WISP-1, họ nhận thấy rằng ba trong số các gen kích thích sự phát triển mô xương trở nên hoạt động gấp đôi so với các gen trong tế bào gốc có mức protein tín hiệu bình thường.
Đồng thời, hoạt động của các gen kích thích sự phát triển của mô mỡ - chẳng hạn như gamma thụ thể kích hoạt peroxisome (PPARG) - thấp hơn 42% trong các tế bào gốc có sự tăng cường WISP-1 và sự giảm này xảy ra có lợi cho gen quyết định sự phát triển của mô xương.
Can thiệp tế bào gốc cho thấy nhiều hứa hẹn
Trong giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu, các nhà khoa học sử dụng mô hình chuột để xác định liệu WISP-1 có thể thúc đẩy quá trình liền xương trong quá trình hợp nhất cột sống hay không, một loại can thiệp y tế yêu cầu ghép hai hoặc nhiều đốt sống (xương cột sống) để tạo thành một xương duy nhất.
Công dụng điều trị của hợp nhất cột sống là để cải thiện tình trạng đau lưng hoặc ổn định cột sống trong bối cảnh các điều kiện khác nhau ảnh hưởng đến cột sống, chẳng hạn như chứng vẹo cột sống.
Thông thường, “Một quy trình như vậy đòi hỏi một lượng lớn tế bào xương mới,” Tiến sĩ James giải thích. Ông lưu ý: “Nếu chúng tôi có thể chỉ đạo tạo tế bào xương tại vị trí hợp nhất, chúng tôi có thể giúp bệnh nhân phục hồi nhanh hơn và giảm nguy cơ biến chứng.
Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu đã tiêm tế bào gốc của người có WISP-1 hoạt động vào chuột. Họ đã làm điều này giữa các đốt sống được nối với nhau như một phần của quy trình hợp nhất.
Sau 4 tuần, Tiến sĩ James và nhóm của ông phát hiện ra rằng các con vật vẫn có mức độ WISP-1 cao trong mô cột sống của chúng. Hơn nữa, mô xương mới đã được hình thành ở đúng vị trí, cho phép các đốt sống trở nên “hàn”.
Ngược lại, những con chuột đã được can thiệp phẫu thuật tương tự nhưng không được tăng cường WISP-1 thì không có bất kỳ sự hợp nhất đốt sống nào trong cùng khoảng thời gian này.
Tiến sĩ James tuyên bố: “Chúng tôi hy vọng phát hiện của mình sẽ thúc đẩy sự phát triển của các liệu pháp tế bào để thúc đẩy quá trình hình thành xương sau các cuộc phẫu thuật như thế này và các bệnh và chấn thương xương khác, chẳng hạn như gãy xương và loãng xương”.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu cũng đặt mục tiêu tìm hiểu xem liệu việc giảm mức độ WISP-1 trong tế bào gốc có thể khiến chúng hình thành mô mỡ, từ đó giúp thúc đẩy quá trình chữa lành vết thương nhanh hơn.
