Các nhà khoa học tạo ra thực quản của con người trong tế bào gốc đầu tiên
Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một thực quản người trong phòng thí nghiệm. Điều này có thể mở đường cho các phương pháp điều trị mới, tái tạo.
Thực quản là một ống cơ có chức năng di chuyển thức ăn và chất lỏng mà chúng ta ăn vào từ cổ họng đến dạ dày.
Cơ quan này được cấu tạo từ các loại mô khác nhau, bao gồm cơ, mô liên kết và màng nhầy.
Các nhà khoa học tại Trung tâm Tế bào gốc và Y học Organoid dành cho Trẻ em Cincinnati (CuSTOM) ở Ohio đã nuôi cấy nhân tạo những mô này trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng tế bào gốc đa năng, hoặc tế bào gốc có thể ở bất kỳ dạng nào và tạo ra bất kỳ mô nào trong cơ thể.
Nhóm nghiên cứu - được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Jim Wells, giám đốc khoa học tại CuSTOM - đã phát triển hoàn chỉnh cơ quan thực vật của con người trong phòng thí nghiệm và trình bày chi tiết những phát hiện của họ trong một bài báo đăng trên tạp chí Tế bào gốc Tế bào.
Theo hiểu biết của họ, đây là lần đầu tiên người ta đạt được kỳ tích như vậy chỉ sử dụng tế bào gốc đa năng.
Các organoids thực quản được nuôi trong phòng thí nghiệm có thể giúp điều trị một số bệnh, chẳng hạn như ung thư thực quản và bệnh trào ngược dạ dày thực quản (GERD).
Chúng cũng có thể giúp điều trị các bệnh bẩm sinh hiếm gặp hơn, chẳng hạn như chứng teo thực quản (tình trạng thực quản trên không kết nối với thực quản dưới) và chứng co thắt thực quản (trong đó thực quản không co bóp và do đó không thể đưa thức ăn vào).
Theo ước tính gần đây, GERD - còn được gọi là trào ngược axit - ảnh hưởng đến khoảng 20 phần trăm dân số Hoa Kỳ. Vào năm 2018, hơn 17.000 người ở Hoa Kỳ sẽ phát triển ung thư thực quản.
Như Wells và nhóm nghiên cứu giải thích trong bài báo của họ, có một mô hình thực quản đầy đủ chức năng của con người - dưới dạng một organoid được nuôi trong phòng thí nghiệm - góp phần giúp hiểu rõ hơn về những căn bệnh này.
Phát hiện cũng có thể dẫn đến các phương pháp điều trị tốt hơn bằng cách sử dụng thuốc tái tạo.
Protein chính giúp các nhà khoa học phát triển thực quản
Khi họ đang cố gắng hình thành các organoids, Wells và nhóm nghiên cứu đã tập trung vào một loại protein có tên là Sox2 và gen mã hóa nó. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng sự gián đoạn trong protein này dẫn đến một loạt các bệnh lý về thực quản.
Các nhà khoa học đã nuôi cấy tế bào mô của người, cũng như tế bào từ mô của chuột và ếch, để xem xét kỹ hơn vai trò của Sox2 trong sự phát triển phôi thai của thực quản.
Nhóm nghiên cứu tiết lộ rằng Sox2 thúc đẩy sự hình thành các tế bào thực quản bằng cách ức chế một con đường di truyền khác có thể “bảo” các tế bào gốc hình thành thành các tế bào hô hấp.
Họ cũng muốn nghiên cứu tác động của việc thiếu hụt Sox2 trong các giai đoạn phát triển quan trọng này. Thí nghiệm cho thấy rằng sự mất mát của Sox2 dẫn đến một dạng teo thực quản ở chuột.
Cuối cùng, họ đã có thể tạo ra các organoit thực quản dài 300–800 micromet trong 2 tháng. Sau đó, các nhà khoa học đã kiểm tra thành phần của các mô được nuôi trong phòng thí nghiệm và so sánh nó với thành phần của mô thực quản của con người thu được từ sinh thiết.
Wells và nhóm nghiên cứu báo cáo rằng hai loại mô có thành phần rất giống nhau. Wells nhận xét về ý nghĩa lâm sàng của các organoids, nói rằng:
“Ngoài việc là một mô hình mới để nghiên cứu các dị tật bẩm sinh như dị tật thực quản, các organoids có thể được sử dụng để nghiên cứu các bệnh như viêm thực quản tăng bạch cầu ái toan và bệnh chuyển sản Barrett hoặc để nghiên cứu mô thực quản phù hợp về mặt di truyền cho từng bệnh nhân.”
“Rối loạn thực quản và khí quản đã phổ biến ở mọi người đến mức các mô hình thực quản của con người có thể mang lại lợi ích rất nhiều”.
Jim Wells, Ph.D.
