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
