Tế bào gan thuần nhất từ tế bào gốc vạn năng cảm ứng

Một nhóm nghiên cứu gồm các nhà sinh học phát triển từ Đại học Y South Carolina, trường Đại học Minnesota, Đại học Y Wisconsin, đã tìm ra cách hiệu quả để tinh sạch các tế bào gan được biệt hóa từ tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPSCs). Công trình này nằm trong chương trình nghiên cứu các bệnh liên kết với di truyền (Next Gen) và được công bố ngày 25/8/2016 trên Stem Cell Reports.

Tế bào gốc vạn năng cảm ứng biểu hiện protein đặc trưng trên bề mặt trong nuôi cấy, SSEA4 (xanh lá cây). Credit: Image courtesy of Stephen A. Duncan, Ph.D., at the Medical University of South Carolina

Phương pháp mới này có thể giúp chúng ta tiến tới mục tiêu quan trọng trong lâm sàng: Điều trị những bệnh nhân bị sai hỏng gan bằng cách cấy ghép các tế bào gan khỏe mạnh từ tế bào gốc của riêng họ. Các nghiên cứu trước đây đã nỗ lực trong việc tạo ra tế bào giống tế bào gan từ các tế bào gốc nhưng thường thu được một quần thể tế bào không đồng nhất và không tương thích cao với gan của bệnh nhân.

Chương trình Next Gen của NHLBI tạo ra ngân hàng các dòng tế bào gốc có nguồn gốc từ nhiều bệnh nhân (nghiên cứu GWAS). Mục tiêu của NHLBI Next Gen Lipid Conditions là nỗ lực hợp tác giữa các nhà khoa học Duncan và Daniel J. Rader và tiến sĩ Edward E. Morrisey, tại Đại học Pennsylvania, để xác định đặc điểm di truyền ở các bệnh tim, phổi, máu và gan. GWAS lập bản đồ bộ gen của hàng trăm người để tìm kiếm các mẫu đột biến di truyền khác nhau so với người khỏe mạnh.

Nghiên cứu GWAS chỉ ra rằng để biết chính xác đột biến di truyền nào gây bệnh, cần phải lập bản đồ nhiều bộ gen. Khi biết được các đột biến khả nghi, các tế bào gốc của người đó có thể được "đẩy vào" trong các đĩa nuôi để biệt hóa thành bất kỳ tế bào của cơ thể, như gan, tim hoặc các tế bào mạch máu. Các tế bào có thể được sàng lọc trong mô hình hiệu năng cao (ví dụ, các tế bào được tăng sinh và nuôi trong nhiều đĩa) để thêm các đột biến và thử thuốc nhằm đưa vào trị liệu.

Tuy nhiên, có một vấn đề phát sinh trong quá trình "thúc đẩy". Ví dụ, iPSCs khó phát triển đồng bộ thành các tế bào giống tế bào gan khi được nuôi bởi các yếu tố tăng trưởng. Thông thường, kháng thể được sử dụng để kiểm tra sự trưởng thành của tế bào và để tinh sạch các tế bào giống nhau. Đây là phương pháp chủ yếu trong nghiên cứu tế bào gốc, nhưng kháng thể có sẵn để nhận diện tế bào gan trưởng thành là rất ít và thường nhận diện nhiều loại tế bào khác nhau. Nhiều loại tế bào trong hỗn hợp quần thể tế bào có nhiều đặc điểm khác nhau, dẫn tới các bệnh di truyền khác nhau và khó phát hiện.

Duncan nói rằng "Nếu không có một quần thể các tế bào gan đồng nhất thì vô cùng khó khăn để phát hiện sự khác biệt giữa những đột biến nhỏ, nhưng những khác biệt này lại quan trọng đối với bệnh nhân" Duncan nói.

Do đó, thay vì dựa vào kháng thể, Duncan và nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ mới gọi là hóa protein chụp bề mặt tế bào (chemoproteomic CSC). CSC cho phép các nhóm nghiên cứu lập bản đồ các protein trên bề mặt tế bào gan trong giai đoạn của quá trình biệt hóa từ tế bào gốc. Các protein xuất hiện nhiều nhất trên tế bào được gắn với một kháng thể đánh dấu huỳnh quang và sử dụng để tách các tế bào gan trưởng thành còn lại trong quần thể.

Kết quả thu được rất thành công: nhóm nghiên cứu đã có một quần thể tế bào gan có độ tinh khiết cao, đồng nhất, và trưởng thành. Các tế bào đã được đánh dấu bằng kháng thể có nhiều đặc điểm tương tự như các tế bào gan trưởng thành hơn so với các tế bào không đánh dấu. Các tế bào gốc vạn năng không biệt hóa được loại bỏ khỏi nhóm các tế bào được đánh dấu.

"Điều này rất quan trọng, vì nếu bạn muốn cấy ghép tế bào vào người bị bệnh gan, bạn thực sự sẽ không muốn được cấy ghép tế bào gốc vạn năng bởi vì các tế bào gốc vạn năng có thể hình thành các khối u quái - teratocarcinomas", Duncan cho biết.

Nhà khoa học này cũng cảnh báo rằng, việc cấy ghép các tế bào iPSC có nguồn gốc từ gan chưa sẵn sàng để thử nghiệm lâm sàng. Nhưng công nghệ này có thể sử dụng để phân loại tế bào gan đồng nhất một cách chính xác.

"Chúng tôi nghĩ rằng việc tạo ra các quần thể tế bào đồng nhất có ý nghĩa lớn, nó sẽ giúp loại bỏ các biến đổi và vì vậy giúp chúng ta kết hợp với các nghiên cứu GWAS để xác định sự biến đổi các alen nào là nguyên nhân của một căn bệnh tương ứng, ít nhất là bệnh về gan", Duncan nói.

Tài liệu tham khảo:

"Purest yet liver-like cells generated from induced pluripotent stem cells", phys.org, August 29, 2016.

Lược dịch Lê Văn Trình- Lê Thị Thu Thúy 

Biên tập Biomedia Việt Nam