Khám phá tế bào gốc có thể cải thiện phương pháp điều trị bệnh bạch cầu, các bệnh khác
Việc không có khả năng lấy tế bào gốc máu người, hoặc tế bào gốc tạo máu (HSC), để tự đổi mới trong phòng thí nghiệm đang kìm hãm sự tiến bộ trong điều trị bệnh bạch cầu và các bệnh về máu khác.
Giờ đây, một nghiên cứu mới từ Đại học California, Los Angeles (UCLA) cho thấy rằng câu trả lời có thể nằm ở một loại protein cụ thể - sự kích hoạt có thể mở rộng rất nhiều HSC trong văn hóa.
Nhóm nghiên cứu của UCLA đã phát hiện ra rằng một protein có tên MLLT3 là một chất điều chỉnh chính của chức năng HSC. Protein có ở mức độ cao trong HSC của bào thai người, trẻ sơ sinh và người lớn. Tuy nhiên, các HSC được nuôi cấy có mức MLLT3 thấp.
Trong một gần đây Thiên nhiên , các nhà nghiên cứu báo cáo cách thao tác gen chịu trách nhiệm tạo ra protein đã dẫn đến "sự mở rộng hơn 12 lần của các HSC có thể cấy ghép".
Tác giả chính của bài báo nghiên cứu là Hanna K. A. Mikkola, giáo sư sinh học phân tử, tế bào và phát triển tại UCLA. Cô đã nghiên cứu HSC trong hơn 20 năm.
Mikkola nói: “Mặc dù chúng tôi đã học được rất nhiều về đặc điểm sinh học của những tế bào này trong nhiều năm,” một thách thức quan trọng vẫn còn tồn tại: làm cho [HSC] tự đổi mới trong phòng thí nghiệm. ”
“Chúng tôi phải vượt qua trở ngại này để đưa lĩnh vực này về phía trước,” cô nói thêm.
HSC cần khả năng tự tái tạo mạnh mẽ
Tất cả các mô và tế bào của cơ thể đều dựa vào các tế bào máu để nuôi dưỡng và bảo vệ. Để hoàn thành một nhiệm vụ không ngừng nghỉ và khó khăn như vậy, các tế bào máu phải có khả năng tự bổ sung. Ở người lớn, tế bào máu và tế bào da có khả năng bổ sung lớn nhất so với bất kỳ mô nào.
Công việc tạo ra các tế bào máu mới rơi vào tay HSC. Mỗi ngày, cơ thể con người tạo ra hàng tỷ tế bào máu mới, nhờ HSCs, chúng cũng tạo ra các tế bào miễn dịch.
HSCs cư trú trong tủy xương, nơi chúng tự đổi mới và trưởng thành thành các loại tế bào máu và miễn dịch khác nhau.
Những người mắc một số bệnh về máu hoặc hệ thống miễn dịch - chẳng hạn như bệnh bạch cầu - cần nguồn cung cấp HSC mới để tạo ra các tế bào mới. Trong nhiều thập kỷ, các bác sĩ đã sử dụng phương pháp cấy ghép tủy xương để tăng nguồn cung cấp cho họ.
Tuy nhiên, có những giới hạn về mức độ mà cấy ghép tủy xương có thể đưa ra một giải pháp. Ví dụ: không phải lúc nào cũng có thể tìm được người hiến tặng phù hợp hoặc cơ thể người nhận có thể từ chối các tế bào được cấy ghép.
Một vấn đề khác có thể nảy sinh là số lượng HSC được cấy ghép có thể không đủ để tạo ra đủ máu hoặc tế bào miễn dịch để điều trị bệnh.
Vấn đề với HSC được nuôi cấy
Các nhà khoa học đã cố gắng nuôi cấy HSC trong phòng thí nghiệm để thay thế cho việc cấy ghép tủy xương. Tuy nhiên, nhiều nỗ lực khác nhau để cấy ghép HSC được nuôi cấy đã gặp phải một vấn đề chung: HSCs mà các nhà khoa học đã loại bỏ từ tủy xương sớm mất khả năng tự đổi mới trong quá trình nuôi cấy.
Một khi HSC mất khả năng tạo ra các bản sao mới của chính mình, tương lai duy nhất mà chúng có là biệt hóa thành các tế bào chuyên biệt hoặc chết.
Đối với nghiên cứu mới, Giáo sư Mikkola và nhóm của bà đã xem xét điều gì đã xảy ra với các gen khi các HSC mất khả năng tự đổi mới trong phòng thí nghiệm.
Họ thấy rằng một số gen đã tắt khi điều này xảy ra. Các gen tắt khác nhau tùy theo loại tế bào mà các HSC được hình thành.
Để xem xét kỹ hơn, nhóm đã tạo ra các tế bào giống HSC từ các tế bào gốc đa năng trưởng thành không thể tự tái tạo và sau đó quan sát hoạt động gen của chúng.
Thí nghiệm này cho thấy có mối liên hệ chặt chẽ giữa khả năng tự đổi mới của HSC và hoạt động của MLLT3 gen.
Hoạt động MLLT3 là điều kiện cần
Có vẻ như biểu hiện cao của MLLT3 đảm bảo nguồn cung cấp protein dồi dào, mang các chỉ dẫn cần thiết để HSC tự đổi mới.
Protein giúp bộ máy HSC tiếp tục hoạt động trong khi tế bào tạo ra một bản sao của chính nó.
Các thí nghiệm khác cho thấy rằng việc chèn một MLLT3 gen vào nhân của HSCs trong quá trình nuôi cấy trong phòng thí nghiệm làm tăng khả năng tự sao chép của chúng lên hệ số 12.
“Nếu chúng ta nghĩ về số lượng tế bào gốc máu cần thiết để điều trị cho một bệnh nhân, thì đó là một con số đáng kể.”
Giáo sư Hanna K. A. Mikkola
Các nghiên cứu khác đã cố gắng để HSC tự đổi mới trong môi trường nuôi cấy đã sử dụng các phân tử nhỏ. Tuy nhiên, Giáo sư Mikkola và nhóm của cô đã gặp phải vấn đề với cách tiếp cận đó.
Họ phát hiện ra rằng các tế bào không thể duy trì mức protein MLLT3 và chúng không hoạt động tốt khi nhóm nghiên cứu cấy chúng vào chuột.
Kết hợp hai phương pháp
Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng việc kết hợp phương pháp phân tử nhỏ với MLLT3 kích hoạt gen tạo ra HSCs tích hợp đúng vào tủy xương ở chuột.
Những HSC đó cũng tạo ra tất cả các loại tế bào máu chính xác và giữ được khả năng tự đổi mới của chúng.
Mối quan tâm của các nhà khoa học về việc sản xuất HSC có thể cấy ghép trong phòng thí nghiệm là đảm bảo rằng chúng hoạt động chính xác sau khi vào cơ thể.
Các HSC phải có khả năng tự tái tạo với tốc độ thích hợp và chúng không được tạo ra các đột biến có thể dẫn đến các bệnh như bệnh bạch cầu.
Dường như đảm bảo mức độ ổn định của protein MLLT3 đáp ứng các yêu cầu này.
Các nhà nghiên cứu hiện đang nghiên cứu các phương pháp điều khiển MLLT3 an toàn và dễ dàng hơn.
