Nuôi cấy ba chiều (Three-dimensional cultures) hay “organoids” có nguồn gốc từ các khối u của bệnh nhân ung thư, tái hiện gần đúng nhất các tính chất quan trọng của các khối u ban đầu. Nuôi cấy 3D “organoid” (nuôi cấy 3D) tuân theo quy trình sàng lọc thuốc quy mô lớn để phát hiện những thay đổi di truyền kết hợp với độ nhạy của thuốc và mở đường cho các phương pháp điều trị cá thể nhằm tối ưu hóa kết quả lâm sàng ở bệnh nhân ung thư.

Để nghiên cứu các nguyên nhân gây ung thư và phát triển các phương pháp điều trị ung thư mới, nhiều phòng thí nghiệm sử dụng các hệ thống mô hình thử nghiệm như các tế bào phát triển từ khối u của bệnh nhân. Tuy nhiên, các dòng tế bào hiện đang có sẵn đã được bắt nguồn trong điều kiện được tối ưu, do đó không phản ánh được các đặc tính quan trọng của tế bào khối u. Kết quả là việc dự đoán sự nhạy cảm thuốc của từng bệnh nhân là không chính xác vì chỉ dựa trên những đột biến gen của dòng tế bào đã tối ưu.

Nuôi cấy 3D organoid mô bình thường và mô ung thư từ bệnh nhân ung thư đại trực tràng được dùng cho sàng lọc thông lượng cao để xác định mối liên hệ giữa gen và thuốc ứng dụng cho liệu pháp cá nhân hóa

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát triển các hệ thống nuôi cấy 3D như một phương pháp khác để phát triển các mô bình thường và mô bệnh. Ngược lại với các dòng tế bào, organoids có những điểm đặc trưng của mô ban đầu về kiến ​​trúc 3D và các đặc tính tự đổi mới của nó. Với những lợi thế của organoids, Garnett và Hans Clevers của Viện Hubrecht đặt ra để kiểm tra xem việc nuôi cấy này có khả năng thu hẹp khoảng cách giữa di truyền ung thư và kết quả bệnh nhân.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã tăng trưởng 22 mẫu nuôi cấy 3D có nguồn gốc từ mô khối u từ 20 bệnh nhân bị ung thư đại trực tràng và sau đó giải trình tự DNA. Những đột biến di truyền trong các organoid có mối liên hệ chặt chẽ với từng bệnh nhân trong mẫu sinh thiết khối u tương ứng và phù hợp với những phân tích trước đó với quy mô lớn của các đột biến ung thư đại trực tràng. Những phát hiện này xác nhận rằng mô hình nuôi cấy này giữ lại các đặc tính bộ gen của các khối u gốc cũng như hầu hết các gen liên quan với ung thư đại trực tràng.

Tiếp theo, để liên kết mối liên quan giữa sự nhạy cảm với thuốc và những biến đổi di truyền, các nhà nghiên cứu đã đánh giá các đáp ứng của organoids trong 83 thí nghiệm với các loại thuốc ung thư đã được chấp thuận. Với đặc điểm gen đa dạng, các mẫu nuôi cấy 3D cho thấy độ nhạy với thuốc là rất khác nhau. Trước đó, các nhà nghiên cứu đã xác định trước đó mối liên quan giữa đột biến và khả năng kháng thuốc. Các mẫu nuôi cấy 3D cho thấy có mối liên hệ giữa gene và thuốc mới được tìm ra, kết quả cũng cho thấy một nhóm trong các bệnh nhân ung thư có đột biến RNF43 có hiệu quả cao từ một thuốc ức chế protein Porcupine. Theo Garnett phương pháp này có thể phù hợp cho mô hình điều trị cá nhân hóa trong điều trị ung thư lâm sàng.

Các nhà nghiên cứu có kế hoạch mở rộng thư viện nuôi cấy 3D trực tràng hiện tại cũng như phát triển một ngân hàng sinh học organoid với nhiều loại khối u khác cho những nghiên cứu tiếp theo. Garnett nhận định: “Ung thư là một căn bệnh đa dạng và phức tạp và có một thư lớn các organoids là cần thiết giúp cho các nhà khoa học và bác sĩ lâm sàng để phát triển các phương pháp điều trị mới nhắm đến từng cá thể”.

Theo Eurekalert.org

Email: tvngu@hcmus.edu.vn

Link bài báo: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-05/cp-3g050115.php

[NT1]Cá thể

[NT2]Cho thấy

Các nhà khoa học tại viện Gladstone lần đầu tiên tái thiết lập tế bào da với một nhân tố thành tế bào có khả năng liên kết, tạo thành mạng lưới chức năng như tế bào não hoàn chỉnh. Nghiên cứu đem lại niềm hi vọng mới trong cuộc chiến chống lại các rối loạn thần kinh vì các nhà khoa học tin rằng sự tái thiết lập chương trình tế bào có thể tạo ra mô hình bệnh như Alzheimer để thử nghiệm thuốc.

Nghiên cứu này tập trung vào bệnh Alzheimer, nếu chỉ tính riêng tại Mỹ, Alzheimer ảnh hưởng đến 5,4 triệu người, con số này có thể tăng gấp 3 lần đến năm 2050. Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có loại thuốc hiệu quả, được phê duyệt bởi các tổ chức y tế có thể ngăn ngừa hoặc đảo ngược tiến trình của bệnh Alzheimer.

Trên tạp chí Cell Stem Cell, ngày 7 tháng 6, các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Gladstone do TS. BS. Yadong Huang đứng đầu, mô tả quá trình tái thiết lập chương trình sử dụng gene Sox2 ở tế bào da người và da chuột. Sau một thời gian, tế bào da chuyển dạng thành tế bào gốc thần kinh ở giai đoạn đầu, được gọi là tế bào thần kinh cảm ứng (induced neural stem cells- iNSCs). Những tế bào iNSC bắt đầu tự làm mới và sau đó, trưởng thành thành tế bào thần kinh có khả năng truyền tín hiệu. Trong một tháng, những tế bào thần kinh phát triển thành mạng lưới thần kinh.

Các tế bào hình thành mạng lưới có chức năng như tế bào thần kinh được tái lập trình từ tế bào da chỉ với 1 nhân tố

“Nhiều loại thuốc dùng để điều trị những rối loạn thần kinh thường thất bại khi thử nghiệm lâm sàng vì những mô hình bệnh lí ngày nay không dự đoán chính xác ảnh hưởng của thuốc lên não người”, theo BS. Huang, phó giáo sư thần kinh học, đại học California, San Francisco (UCSF). Theo các nhà khoa học viện Gladstone: “Tế bào thần kinh người, có nguồn gốc từ sự tái thiết lập chương trình tế bào da, có thể giúp đánh giá hiệu quả và tính an toàn của nhiều loại thuốc, từ đó giảm thiểu rủi ro và mô hình dùng để thử nghiệm trên người.”

Nghiên cứu của BS. Huang được xây dựng trên nghiên cứu khác của TS. BS. Shinya Yamanaka, một trong những nhà khoa học thuộc Gladstone. Năm 2007, BS. Shinya Yamanaka đã chuyển bốn nhân tố vào tế bào da trưởng thành của người để tạo thành tế bào giống tế bào gốc phôi – tế bào vạn năng cảm ứng (iPS).

Được biết đến như tế bào vạn năng cảm ứng, iPS, những tế bào này có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào trong cơ thể, giống tế bào gốc phôi. Sau đó một năm, TS. Sheng Ding, thuộc viện Gladstone, đã kết hợp những phân tử nhỏ và các nhân tố chuyển gene để tái thiết lập chương trình trực tiếp từ tế bào da thành tế bào gốc thần kinh. Ngày nay, BS. Huang sử dụng chiến thuật mới, sử dụng một nhân tố chuyển gene Sox2, để tái thiết lập chương trình trực tiếp một dạng tế bào thành một dạng tế bào khác, mà bỏ qua giai đoạn vạn năng.

Bỏ qua giai đoạn vạn năng, Ding và Huang đã làm là một chiến lược nhằm tránh nguy cơ tiềm tàng của tế bào iPS, như khả năng hình thành khối u khi sử dụng tế bào iPS thay thế hoặc sửa chữa mô, cơ quan bị tổn thương.

“Chúng tôi muốn xem những tế bào thần kinh mới được tạo ra từ sự tái thiết lập chương trình trực tiếp có hình thành khối u sau khi cấy ghép vào não chuột hay không”, theo Karen King. “Thay vào đó, chúng tôi thấy những tế bào được tái thiết lập chương trình di cư vào não chuột, không có khối u được hình thành.”

Nghiên cứu này, được thực hiện tại trung tâm Roddenberry, trung tâm sinh học tế bào gốc và thuốc, tại Gladstone, đã tiết lộ vai trò chính của Sox2, là nhân tố chính điều hòa kiểm soát đặc tính của tế bào gốc thần kinh. Trong tương lai, BS. Huang và cộng sự hi vọng việc xác định những nhân tố điều hòa có thể định hướng sự biệt hóa các loại tế bào gốc tiền thân thần kinh và các loại tế bào thần kinh.

“Nếu chúng ta có thể xác định gene nào kiểm soát sự phát triển của từng loại tế bào thần kinh, thì chúng ta có thể tạo những tế bào đó từ mẫu da người”, theo BS. Huang. “Chúng ta có thể thử nghiệm nhiều loại thuốc ảnh hưởng đến từng loại tế bào thần kinh, như bệnh Parkinson. Điều này giúp phát triển thuốc cho những bệnh do rối loạn thần kinh một cách nhanh chóng.”

Trương Thị Hoàng Mai dịch

Theo ScienceDaily

Email: tthmai@hcmus.edu.vn

Link bài báo: http://www.sciencedaily.com/releases/2012/06/120607122307.htm

Các nhà nghiên cứu tại Viện tế bào gốc Harvard (Harvard Stem Cell Institute) đã ức chế gen CAF1 để tạo ra các colony tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPS) một cách hiệu quả trong thời gian ngắn. (Ảnh: Sihem Chaloufi)

Có ý kiến cho rằng chúng ta không thể thoát khỏi quá khứ của chính mình – dù chúng ta có thay đổi bao nhiêu đi nữa thì chúng ta vẫn nhớ hết những gì đã xảy ra và tế bào cũng vậy. Các tế bào trưởng thành, chẳng hạn như tế bào da hoặc máu, đều có một “ký ức”, lưu trữ những thay đổi của chúng từ khi chúng ở dạng tế bào gốc phôi cho đến khi trở thành tế bào chuyên biệt.

Các nhà nghiên cứu của Viện Tế bào gốc Harvard (HSCI) tại Bệnh viện đa khoa Massachusetts (Massachusetts General Hospital, MGH) phối hợp với các nhà khoa học từ Viện Nghiên cứu Công nghệ sinh học phân tử (Research Institutes of Molecular Biotechnology, IMBA) và Bệnh học phân tử (Molecular Pathology, IMP) tại Vienna đã xác định được các gen mà khi bị ức chế có thể làm cho quá trình tái thiết lập chương trình nhanh và hiệu quả hơn. Nghiên cứu này mới được công bố đầu tháng 12 năm 2015 trên tạp chí Nature.

“Chúng tôi bắt đầu công việc này bởi vì chúng tôi muốn biết lý do tại sao một tế bào da là một tế bào da, và tại sao nó không thay đổi đặc tính của mình vào ngày hôm sau, hoặc tháng tiếp theo, hoặc một năm sau đó?” – Đồng tác giả chính, Tiến sĩ Konrad Hochedlinger, người đứng đầu HSCI tại MGH và Khoa Tế bào gốc và Sinh học tái tạo của Harvard, một chuyên gia trong việc tái thiết lập chương trình tế bào cho biết.

Tất cả các tế bào trong cơ thể con người đều có bộ gen giống nhau, tuy nhiên các gen khác nhau được bật và tắt trong quá trình phát triển, từ đó xác định loại tế bào trưởng thành nào mà nó sẽ trở thành. Bằng cách tác động vào bộ gen, các nhà khoa học có thể bật các gen không hoạt động của một tế bào trưởng thành và chuyển nó thành một loại tế bào khác – Konrad Hochedlinger.

“Một tế bào da biết nó là một tế bào da”, Josef Penninger tại IMBA cho biết, ngay cả khi các nhà khoa học tái thiết lập chương trình các tế bào da thành tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPS) – một quá trình lý tưởng sẽ đòi hỏi một tế bào phải “quên đi” đặc tính của mình trước khi trở thành một tế bào khác. Tuy nhiên, bộ nhớ tế bào thường được bảo tồn, hoạt động như một rào cản quá trình tái thiết lập chương trình.

Để xác định các yếu tố tạo ra bộ nhớ của tế bào tiềm năng, nhóm nghiên cứu đã thành lập một thư viện di truyền chứa các yếu tố điều hòa nhiễm sắc chất đã biết – các gen điều khiển việc đóng gói và đánh dấu DNA. Trong số 615 yếu tố được sàng lọc, các nhà nghiên cứu đã xác định được 4 yếu tố điều hòa nhiễm sắc chất, ngăn cản khả năng tái thiết lập chương trình, và ba trong số đó chưa được nghiên cứu. Ức chế các yếu tố rào cản được biết đến trước đó chỉ tăng hiệu quả tái thiết lập chương trình từ 3-4 lần, tuy nhiên việc ức chế CAF1 (Chromatin assembly factor 1) – nhân tố mới được mô tả – cho hiệu quả cao hơn từ 50-200 lần. Bình thường, quá trình tái thiết lập chương trình thường kéo dài 9 ngày, nhưng khi ức chế CAF-1 chỉ cần khoảng 4 ngày.

“Phức hợp CAF1 đảm bảo rằng sau quá trình nhân đôi DNA và phân chia, các tế bào chị em vẫn giữ được bộ nhớ của mình – được  mã hóa trên các histones bao xung quanh DNA”, Ulrich Elling, một trong những nhà sáng lập IMBA cho biết. “Khi chúng tôi khóa CAF-1 lại, các tế bào chị em không thể đóng gói DNA của chúng theo cùng một cách, bởi chúng bị mất thông tin này và trở thành một “tờ giấy trắng”. Trong trạng thái này, chúng nhạy cảm hơn với các tín hiệu từ bên ngoài, có nghĩa là chúng ta có thể thao tác trên các tế bào này dễ dàng hơn nhiều”.

Bằng cách ức chế CAF-1, các nhà nghiên cứu cũng đã có thể tạo điều kiện cho việc chuyển đổi một loại tế bào trưởng thành trực tiếp thành một kiểu tế bào khác, bỏ qua bước trung gian cảm ứng thành các tế bào iPS, thông qua một quá trình gọi là tái thiết lập chương trình trực tiếp, hoặc chuyển biệt hóa – transdifferentiation.

Trương Châu Nhật dịch

Theo Hannah L. Robbins, Harvard Stem Cell Institute

Email: tcnhat@hcmus.edu.vn

Link bài báo: http://hsci.harvard.edu/news/cell-memory-loss-enables-production-stem-cells

Một loại tế bào gốc mới được tìm ra cho thấy khả năng phát triển dễ dàng trong phòng thí nghiệm hơn cả tế bào gốc phôi.

Một loại tế bào gốc mới được phát hiện giúp cung cấp một mô hình cho giai đoạn phát triển sớm của con người và thậm chí cho phép những cơ quan người tăng trưởng trong cơ thể những động vật lớn như heo hoặc bò để phục vụ cho mục đích nghiên cứu hoặc trị liệu.

Trong nỗ lực để cấy ghép tế bào gốc vạn năng người vào phôi chuột, Juan Carlos Izpisua Belmonte, một nhà sinh học phát triển tại Viện Nghiên cứu Sinh học Salk tại La Jolla, California và cộng sự của ông đã tình cờ phát hiện một loại tế bào vạn năng chưa từng biết đến trước đây – có thể tăng sinh thành bất cứ loại mô nào trong cơ thể.

Trước đây, các nhà khoa học chỉ biết về hai loại tế bào gốc vạn năng khác, nhưng việc nuôi tăng sinh số lượng và hướng dẫn chúng trưởng thành thành những loại tế bào chuyên biệt của người trưởng thành vẫn còn gặp nhiều khó khăn. Theo công bố trên tạp chí Nature, Izpisua Belmonte và cộng sự đã báo cáo một loại tế bào vạn năng có thể dễ dàng tăng sinh trong điều kiện phòng thí nghiệm và ghép thành phôi thai khi được tiêm vào đúng chỗ. Họ gọi chúng là tế bào gốc vạn năng chọn vùng (region-selective pluripotent stem cells – rsPSCs).

Theo Paul Tesar, một nhà sinh học phát triển tại Đại học Case Western Reserve tại Cleveland, Ohio, bởi vì những tế bào chọn vùng tăng sinh nhanh hơn và ổn định hơn những tế bào vạn năng khác, chúng có thể dễ dàng sử dụng để phát triển những liệu pháp mới.

Micro brew

Izpisua Belmote và cộng sự đã cố gắng để cấy ghép những loại tế bào vạn năng vào phôi chuột trong điều kiện in vitro. Họ chuẩn bị những tế bào đó bằng cách nuôi cấy chúng trong môi trường chứa những hỗn hợp nhân tố tăng trưởng và các hóa chất khác nhau. Những tế bào được phát triển theo phương pháp này biểu hiện những cơ chế biến dưỡng và biểu hiện gen khác biệt so với những tế bào gốc vạn năng khác – nhưng chúng không ghép thành phôi chuột tốt.

Để xác định những yếu tố có thể được giữ lại trong sự phối trộn này, những nhà nghiên cứu đã tiêm tế bào người vào 3 vùng khác nhau của phôi chuột 7,5 ngày tuổi. Sau 36 giờ, chỉ có những tế bào được ghép vào đuôi hoặc phía sau của phôi sát nhập và biệt hóa thành các lớp tế bào chính xác, hình thành một phôi khảm – một cơ thể với DNA của những nguồn khác nhau. Bởi vì những tế bào đó dường như thích hợp với một phần của phôi thai nên những nhà nghiên cứu đã đặt cho chúng cái tên là chọn vùng.

Izpisua Belmonte nghi ngờ rằng phôi thai chứa nhiều loại tế bào gốc vạn năng, bao gồm rsPSC, trong giai đoạn phát triển ban đầu của chúng. Vẫn chưa rõ liệu những tế bào vạn năng chọn vùng (rsPSC) giữ một phần vai trò trong việc biệt hoá phần nào của phôi sẽ trở thành đầu hoặc đuôi. Việc xác định những loại tế bào vạn năng khác cho phép những nhà nghiên cứu tìm hiểu kĩ hơn về giai đoạn đầu của sự phát triển phôi thai người bằng cách cấy ghép những tế gốc vào phôi động vật.

Hai trong một

Izpisua Belmonte và cộng sự thấy rằng họ có thể dễ dàng sử dụng những enzyme phân cắt DNA để biến đổi bộ gen của những tế bào gốc chọn vùng, điều này thường khó thực hiện trong những tế bào vạn năng tăng trưởng trong điều kiện in vitro của phòng thí nghiệm.

Việc biến đổi gen có thể giúp những nhà khoa học tối ưu khả năng tăng trưởng của tế bào người trong những loài khác, cho phép hình thành những thể khảm chuyển gen. Tesar nói rằng ý tưởng sử dụng tế bào vạn năng người, ví dụ như rsPSC, để tạo ra những động vật mang cơ quan người không phải là không thực tế, nhưng ông cho rằng nó sẽ rất khó khăn. Ví dụ, vẫn chưa biết liệu một hệ miễn dịch đang phát triển của động vật có thể nhận ra cơ quan của người như là một phần của động vật hoặc sẽ tấn công nó. Những phân tử tín hiệu giúp hướng dẫn sự hình thành cơ quan có thể khác nhau giữa động vật và con người, mặc khác một cơ quan của người có thể sẽ phát triển theo một tốc độ khác khi ở trong cơ thể động vật.

Izpisua Belmote thừa nhận những mối quan tâm đó, thêm vào đó là những câu hỏi đạo đức về việc tạo ra một thể lai người – động vật. Mặc dù ông nói rằng phòng thí nghiệm của ông đã bắt đầu cấy ghép vào phôi heo nhiều loại tế bào gốc khác nhau, ông cho rằng kĩ thuật này mới chỉ là những bước đầu tiên.

Kiều Oanh dịch

Theo Nature

Email: ngtkoanh@hcmus.edu.vn

Link bài báo: http://www.nature.com/news/scientists-stumble-across-unknown-stem-cell-type-1.17496