Các nhà khoa học EPFL đã phát triển phương pháp mới có thể chuyển tế bào thành tế bào gốc (TBG) bằng cách “squeezing – ép” những tế bào này. Phương pháp này mở ra một hướng mới để sản xuất tế bào gốc với quy mô lớn cho mục đích y tế.
Ngày nay TBG được xem như là khía cạnh mới của y học hiện đại. TBG có thể biệt hóa thành các tế bào chuyên hoá, giúp tìm ra các hướng mới để điều trị nhiều tổn thương và các bệnh tật từ Parkinson cho tới đái tháo đường. Nhưng chuẩn hóa việc sản xuất đúng loại TBG vẫn là một thách thức lớn. Hiện nay các nhà khoa học EPFL phát triển một loại gel có thể làm tăng khả năng của tế bào bình thường chuyển ngược thành TBG bằng cách đơn giản là “ép” chúng vào một khuôn khổ. Phương pháp mới được công bố trên Nature Materials có thể dễ dàng nhân rộng lên để sản xuất TBG cho nhiều ứng dụng khác nhau ở quy mô công nghiệp.
Có nhiều loại TBG khác nhau nhưng loại TBG được quan tâm đặc biệt trong y học là “TBG vạn năng cảm ứng – pluripotent stem cells” hay iPSCs. Đây là loại tế bào có nguồn gốc từ tế bào trưởng thành được tái thiết lập chương trình và vận hành giống TBG. Sau đó, iPSCs có thể biệt hóa thành các loại tế bào trưởng thành như gan, tụy, phổi, da…
Đã có nhiều nổ lực tập trung vào thiết kế một phương pháp được chuẩn hóa nhằm tạo ra nhiều TBG. Tuy nhiên dù cho những phương pháp thành công nhất thì hiệu quả vẫn chưa cao đặc biệt khi dùng ở quy mô lớn. Vấn đề chính là sự tồn tại các kĩ thuật sử dụng môi trường 2-D để nuôi tế bào trong đĩa petri hay flask, trong khi đó các tế bào trong cơ thể tồn tại ở dạng 3-D.
Hiện nay, phòng thí nghiệm của Matthias Lutolf ở EPF phát triển được một phương pháp mới có thể giúp giải quyết các khó khăn này. Cách tiếp cận là dùng hệ thống nuôi cấy tế bào 3-D. Các tế bào bình thường được đặt trong gel chứa dinh dưỡng tăng trưởng bình thường. Lutolf giải thích rằng “Chúng tôi cố gắng mô phỏng môi trường 3-D của mô sống và quan sát nó ảnh hưởng đến sự cư xử của tế bào như thế nào”. “Nhưng sau đó chúng tôi bị ngạc nhiên khi thấy sự tái thiết lập chương trình của tế bào cũng bị tác động bởi vi môi trường xung quanh”. Trong trường hợp này vi môi trường là gel.
Những nhà nghiên cứu khám phá ra rằng họ có thể tái thiết lập tế bào nhanh hơn, hiệu quả hơn các phương pháp hiện tại bằng cách vừa điều chỉnh các thành phần, độ cứng và mật độ xung quanh gel. Kết quả cho thấy gel tác dụng lực khác nhau lên tế bào, hay “ép” chúng.
Vì đây là một hiện tượng mới nên điều này vẫn chưa được hiểu cặn kẽ. Tuy nhiên, các nhà khoa học đề xuất rằng điều kiện môi trường 3-D là chìa khóa cho quá trình này, tạo ra những tín hiệu cơ học hoạt động cùng với các yếu tố di truyền để tạo ra các tế bào chuyển dạng thành TBG dễ dàng hơn. “Mỗi loại tế bào có thể có một “sweet spot” của các yếu tố vât lý và hóa học và các nhân tố này giúp chuyển dạng hiểu quả nhất” Lutolf nói rằng: “Một khi bạn tìm ra nó, vấn đề là nguồn gốc và thời gian để tạo ra TBG trên một quy mô lớn”.
Tác động lớn hơn của khám phá này là tiềm năng về số lượng. Kỹ thuật có thể áp dụng vào một lượng lớn tế bào để sản xuất TBG trên quy mô công nghiệp. Phòng thí nghiệm của Lutolf đang chờ đợi điều này, nhưng điều tập trung chính của họ là hiểu rõ hơn hiện tượng và tìm ra “sweet spots’ cho các loại tế bào khác.
Hình minh họa: sơ đồ của một dòng iPSCs tăng sinh trong một gel 3-D (được làm bằng DEMCON Nymus 3-D)
Lê Văn Trình – Lê Thị Kim Hòa dịch
Địa chỉ email: lvtrinh@hcmus.edu.vn, lethikimhoa19492@gmail.com.
Tài liệu tham khảo: Caiazzo M, Okawa Y, Ranga A, Piersigilli A, Tabata Y, Lutolf MP. Defined three-dimensional microenvironments boost the induction of stem cell pluripotency. Nature Materials 11 January 2016. DOI: 10.1038/nmat4536
