Tái lập trình tế bào gốc chỉ sử dụng hóa chất

0
884

Các tế bào cụ thể của bệnh nhân có thể được tạo ra mà không cần biến đổi gen.

22-1-2014nc

Chuyển các tế bào của người vào các tế bào gốc mà không thay đổi gen của chúng
có thể đưa đến các liệu pháp điều trị không mang nguy cơ gây đột biến.

Các nhà khoa học đã chứng minh một cách mới để tái lập trình các tế bào trưởng thành thành các tế bào đa năng như tế bào gốc phôi – mà không cần bổ sung thêm các gen có thể làm tăng nguy cơ đột biến nguy hiểm hoặc ung thư.

Các nhà nghiên cứu đã phấn đấu để đạt được điều này kể từ năm 2006, khi việc tạo ra các tế bào vạn năng cảm ứng (iPS) lần đầu tiên được công bố. Trước đây, họ đã cố gắng để giảm số lượng các gen cần thiết bằng việc sử dụng các hợp chất hóa học phân tử nhỏ, nhưng những nỗ lực đó luôn cần tối thiểu là một gen: Oct4.

Hiện nay, trong các văn bản của Science, các nhà nghiên cứu cho biết đã thành công trong việc tạo ra các tế bào iPS bằng cách chỉ sử dụng duy nhất một hợp chất hóa học – và họ gọi chúng là các tế bào CiPS.

Hongkui Deng, một nhà sinh học tế bào gốc tại Đại học Bắc Kinh, Trung Quốc và nhóm của ông đã kiểm tra 10.000 phân tử nhỏ để tìm hoá chất thay thế cho các gen. Trong khi các nhóm khác tìm kiếm các hợp chất trực tiếp thay thế cho Oct4, nhóm của Deng tiếp cận một cách gián tiếp: tìm kiếm các hợp chất phân tử nhỏ có thể lập trình lại các tế bào trong sự hiện diện của tất cả các gen bình thường ngoại trừ Oct4.

Điều chỉnh

Các nhà nghiên cứu đã biến đổi một số cách kết hợp các hóa chất trong hơn một năm, cuối cùng họ đã tìm thấy một công thức giúp tạo ra một số tế bào trong giai đoạn đầu của quá trình tái lập trình tế bào. Nhưng các tế bào vẫn còn thiếu các gen dấu hiệu cho thấy tính đa năng. Bằng cách thêm DZNep, một hợp chất được biết là chất xúc tác cho giai đoạn tái thiết lập chương trình muộn, cuối cùng họ cũng có các tế bào đã tái thiết lập chương trình hoàn toàn, nhưng với số lượng rất nhỏ. Nhóm nghiên cứu cho biết nếu bổ sung thêm một chất hóa học nữa thì hiệu quả tái lập trình tăng 40 lần. Cuối cùng, sau khi sử dụng một hỗn hợp gồm bảy chất, nhóm nghiên cứu đã có được 0,2% các tế bào đã chuyển đổi – kết quả so sánh với những kỹ thuật sản xuất iPS tiêu chuẩn.

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng đó là các tế bào gốc đa năng bằng cách đưa chúng vào phôi chuột đang phát triển. Kết quả trên mô hình động vật, các tế bào CiPS có thể hình thành tất cả các loại tế bào chính, bao gồm gan, tim, não, da và cơ.

“Mọi người luôn luôn tự hỏi liệu tất cả các yếu tố có thể được thay thế bởi các phân tử nhỏ. Bài viết cho thấy họ có thể”, Rudolf Jaenisch, một nhà sinh học tế bào tại Viện Nghiên cứu Y sinh Whitehead ở Cambridge, Massachusetts, là một trong những nhà nghiên cứu đầu tiên để sản xuất các tế bào iPS.

Các bí mật chưa sáng tỏ

Thành công này giúp các nhà sinh học tái tạo kiểm tra làm thế nào động vật lưỡng cư phát triển chân tay mới. Nhóm của Deng đã phát hiện ra một gen chỉ thị của tính đa năng, Sall4, được thể hiện trong quá trình tái thiết lập chương trình của các tế bào CiPS sớm hơn nhiều trong quá trình tái thiết lập chương trình tế bào iPS. Sự tham gia của một chất khác cùng với Sall4 được nhìn thấy trong con ếch tái sinh khi bị mất một chi: trước khi tái sinh, các tế bào trong quá trình tái biệt hóa chi, một quá trình tương tự như tái thiết lập trình, và Sall4 là hoạt động đầu tiên trong quá trình đó.

Anton Neff, chuyên nghiên cứu về tái sinh cơ quan tại Đại học Indiana ở Bloomington cho biết, phát hiện này “cung cấp một tầm nhìn quan trọng để giải mã các con đường truyền tín hiệu dẫn đến việc biểu hiện Sall4” trong việc điều hòa sự tái sinh chi mới.

Sheng Ding, một nhà nghiên cứu tái lập trình tại Viện Gladstone ở San Francisco, California, nói rằng nghiên cứu này đánh dấu “tiến bộ đáng kể” trong lĩnh vực này, nhưng ông cũng lưu ý rằng việc tái thiết lập chương trình bằng hóa học là khó có khả năng được sử dụng rộng rãi, cho đến khi các nhóm có thể cho thấy rằng nó có thể ứng dụng cho các tế bào người, không chỉ là những tế bào chuột. Một chiến lược khác, bao gồm cả việc sử dụng RNA, có thể tái thiết lập chương trình hoàn toàn với ít nguy cơ làm ảnh hưởng đến gen hơn so với phương pháp iPS thế hệ ban đầu, và đã được sử dụng ở người.

Deng đã có một số bước tiến theo hướng sử dụng phương pháp của ông trong các tế bào người, nhưng nó sẽ cần những sự điều chỉnh. “Có lẽ là cần thêm một số phân tử nhỏ” ông nói.

Nếu kỹ thuật này được chứng minh là an toàn và hiệu quả cho người, nó có thể hữu ích cho các bệnh viện. Vì nó không có nguy cơ gây đột biến và các hợp chất mà nó sử dụng dường như an toàn – trong thực tế bốn người đã được sử dụng lâm sàng. Các phân tử nhỏ có thể dễ dàng đi qua màng tế bào, để chúng có thể được loại đi sau khi bắt đầu việc tái lập trình tế bào.

Nguyễn Thị Kiều Oanh
Theo Nature