Trong các thuật ngữ sinh học, tế bào là đơn vị có chức năng nhỏ nhất trong cơ thể sống. Cơ thể người chứa một lượng lớn tế bào: ở một số vùng số lượng có thể đạt từ 10 – 100 tỉ tế bào, tùy thuộc vào kích thước và cân nặng của cơ thể. Hầu hết những tế bào đó đều thực hiện các chức năng chuyên biệt trong cơ thể và được gọi là những tế bào biệt hóa. Trái lại, tế bào gốc là những tế bào có khả năng phân chia liên tục để tạo ra nhiều tế bào gốc và tế bào biệt hóa, cung cấp một nguồn vô tận những tế bào biệt hóa. Một vài tế bào trong cơ thể có thời gian sống khá ngắn, ví dụ như những tế bào bạch cầu (leucocytes) và tế bào tiểu cầu chết trong khoảng từ vài giờ đến vài ngày, trong khi đó tế bào hồng cầu (erythrocytes) có thể sống sót tới 4 tháng.
Hình: Quá trình tái tạo tất cả các dòng tế bào trong máu từ tế bào gốc tạo máu.
Tái tạo tế bào gốc
Mỗi giây, có hàng triệu tế bào máu mới được tạo ra bởi các tế bào gốc trong tủy xương. Những tế bào gốc này là những tế bào đa tiềm năng, nghĩa là chúng có thể tạo ra tất cả các loại tế bào máu chuyên biệt với các chức năng khác nhau: tế bào hồng cầu chịu trách nhiệm cho việc vận chuyển oxy, tế bào bạch cầu là một phần của hệ thống miễn dịch chiến đấu của cơ thể và các tiểu cầu giữ vai trò quan trọng trongquá trình đông máu. Cơ chế chính xác của việc bằng cách nào tế bào gốc biệt hóa thành các loại tế bào khác vẫn mới chỉ hiểu được một phần. Quá trình biệt hóa – nghĩa là, quyết định loại tế bào nào sẽ được sản xuất- phụ thuộc vào số lượng yếu tố ngoại bào và nội bào khác nhau.
Timm Schroeder, Giáo sư tại Viện Khoa học hệ thống sinh học và công nghệ ETH Zurich nằm tại Basel, và các cộng sự của ông đã nghiên cứu các yếu tố giữ vai trò trong sự phát triển của tế bào máu trong cơ thể. Giáo sư Shroeder giải thích rằng “Sự điều hòa của quá trình biệt hóa tế bào gốc giữ vai trò thiết yếu trong việc duy trì tiến trình tạo máu bình thường. Nếu hệ thống này bắt đầu với một chức năng sai lệch, nó có thể dẫn tới các bệnh hiểm nghèo như bệnh thiếu máu (anemia) và bệnh bạch cầu (leukemia). Vì thế, chúng ta cần một sự hiểu biết rõ hơn về các cơ chế phân tử liên quan đến quá trình diều hòa này.
Quan sát ở mức độ phân tử
Giáo sư Shroeder, nhà sinh học tế bào và cộng sự của ông ấy đang phân tích bằng cách nào tế bào gốc biệt hóa thành các dạng tế bào máu và bằng cách nào các phân tử (yếu tố phiên mã) kiểm soát quá trình phức tạp này. Làm việc với Helmholtz Zentrum Munich (Trung tâm Nghiên cứu Sức khỏe môi trường Đức), họ đã phát triển một kĩ thuật hiển vi tiên tiến trong việc quan sát các tế bào – thiết bị cắt lớp chỉ có ở một vài phòng thí nghiệm nghiên cứu tế bào gốc trên thế giới.
Hai protein GATA1 và PU.1 được các nhà nghiên cứu đặc biệt chú ý. Chúng giữ vai trò quan trọng trong sự biệt hóa các tế bào máu. Giáo sư Schroeder giải thích rằng “Chúng là những nhân tố phiên mã có khả năng hoạt hóa hoặc bất hoạt những chương trình di truyền với nhiều gene mục tiêu. Điều này làm chúng trở thành chất điều hòa quan trọng trong số phận tế bào”.
Tiềm năng hứa hẹn
Việc sử dụng chế độ quan sát tại từng thời điểm (time-lapse), các nhà nghiên cứu có thể quan sát những tế bào máu với độ chính xác chưa từng có như khi chúng được biệt hóa, trong khi cũng định lượng hai protein GATA1 và PU.1. Giáo sư Schroeder giải thích rằng “Vài thập kỉ qua, chúng ta nghĩa rằng hai nhân tố phiên mã đó chịu trách nhiệm cho việc đưa ra các quyết định dòng hóa cho tế bào gốc. Hiện nay, chúng tôi có thể đưa ra rằng đây không phải là trường hợp duy nhất nhưng các cơ chế khác liên quan đến quá trình biệt hóa đó”. Việc nghiên cứu hiện nay cần tập trung vào những cơ chế phân tử để hiểu rõ tiến trình cực kì phức tạp của sự biệt hóa tế bào gốc tạo máu.
Các bệnh về máu như bệnh bạch cầu ác tính (leukemia) là các rối loạn nghiêm trọng của hệ thống máu. Để nâng cao hiểu biết của chúng ta về các bệnh này trong tương lai và giúp đưa ra những trị liệu hữu hiệu, chúng ta cần biết chính xác bằng cách nào các tế bào máu chuyên biệt được tạo ra.
Kiều Oanh dịch
Theo ScienceDaily
Email:ngtkoanh@hcmus.edu.vn
