Sử dụng hydrogel vận chuyển tế bào gốc để chữa lành cơ bị tổn thương

Cuộc chiến ở vùng viêm

Việc tiêm trực tiếp tế bào MuSCs vào vùng cơ bị tổn thương hoặc bị viêm đã được chứng minh là không hiệu quả, một phần là bởi tế bào gốc bị ngăn chặn bởi hệ thống miễn dịch của cơ thể.

Young Jang, trợ lý giáo sư tại Khoa Sinh học của Viện Công nghệ Georgia, cũng là một thành viên chính của nhóm nghiên cứu cho biết: “Bất cứ sự tổn thương mô nào đều thu hút các tế bào miễn dịch. Thông thường, quá trình này sẽ giúp các tế bào gốc cơ sửa chữa tổn thương. Nhưng ở người lớn tuổi hoặc người bị mắc chứng loạn dưỡng cơ thì nhiều hoá chất độc hại tiết ra từ tế bào miễn dịch như các cytokines và các gốc tự do sẽ giết chết các tế bào gốc mới.”

Chỉ khoảng 1-20% tế bào MuSCs được tiêm là đến được vùng mô bị tổn thương và thường những tế bào này đã bị suy yếu. Cũng tương tự với những mô khác, việc tiêm trực tiếp là không khả thi và cần có phương pháp vận chuyển mới.

Woojin Han, hiện đang là hậu nghiên cứu sinh ở Trường Kỹ thuật Cơ khí thuộc Viện Công nghệ Georgia, tác giả chính của nghiên cứu nói: “Hydrogel mới của chúng tôi bảo vệ tế bào gốc, giúp chúng tăng sinh và phát triển khỏe mạnh bên trong mạng lưới. Gel này có thể được ứng dụng trong mô cơ bị tổn thương để tế bào có thể được cấy vào trong mô và giúp chữa lành chúng.”

Han, Jang và Andres Garcia công bố kết quả của họ vào ngày 15/8/2018, trên tạp chí Science Advances. Công trình nghiên cứu được tài trợ bởi Viện Nghiên cứu Quốc gia về Viêm khớp và các bệnh Cơ-xương và Da.

Hydrogel: mạng lưới chứa nước

Hydrogel thường được tạo ra dựa trên các thành phần phân tử được lắp ráp với nhau để tạo thành một mạng lưới. Khi các thành phần này gặp nhau, chúng tạo thành một mạng lưới trong nước, và tạo nên vật liệu đồng nhất giống như gel.

Nếu tế bào gốc hoặc một thuốc nào đó được thêm vào trong dung dịch, khi mạng lưới được tạo nên, nó sẽ bảo vệ và vận chuyển những chất này trong cơ thể. Những nhà nghiên cứu có thể dễ dàng tổng hợp hydrogel và kỹ sư ứng dụng chúng cũng dễ dàng thay đổi thành phần được thêm vào, như cách mà những nhà nghiên cứu ở Viện Công nghệ Georgia đã làm trong nghiên cứu của họ.

Han nói: “Nó bắt giữ một cách tự nhiên những tế bào cơ vệ tinh được thêm vào khi hình thành mang lưới, và tế bào cũng có xu hướng bám vào các thành phần hóa học chúng tôi sử dụng để tạo ra mạng lưới này.”

Mạng hydrogel này được thêm vào các thành phần có khả năng tạo liên kết với những protein trên bề mặt của tế bào gốc, không chỉ để tăng khả năng bám của tế bào vào mạng lưới mà còn bảo vệ chúng khỏi quá trình chết tự nhiên - vì tế bào gốc có xu hướng tự giết chúng khi ở trạng thái trôi nổi và riêng lẻ.

Thành phần hóa học và các tế bào được trộn lẫn trong một hỗn hợp, sau đó được sử dụng lên cơ bị tổn thương, khi hỗn hợp tạo thành mạng lưới thì chúng cũng cố định được tế bào gốc ở vị trí cần điều trị. Gel này có tính tương thích và khả năng phân hủy sinh học.

Jang nói: “Tế bào gốc có khả năng tiếp tục tăng sinh và khỏe mạnh trong gel sau khi nó được sử dụng lên cơ. Sau khi hydrogel phân hủy thì tế bào vẫn được giữ lại trong mô cơ – điều mà tế bào gốc tự nhiên vẫn làm.”

Sự suy thoái dần của tế bào gốc

Ở bệnh nhân trẻ tuổi và khỏe mạnh thì tế bào MuSCs là một phần của quá trình chữa lành tự nhiên.

Han nói: “MuSCs là tế bào gốc thường nằm trong cơ vân. Chúng sống trong những bó cơ và là chìa khóa để tạo thành mô cơ mới.”

Jang bổ sung thêm: “Khi chúng ta già đi, chúng ta mất đi khối lượng cơ và số lượng tế bào MuSCs cũng theo đó mà giảm xuống. Và cơ cũng sẽ yếu hơn, nó giống như tác động kép. Khi già đi, bệnh nhận dừng tái tạo cơ.”

Han mô tả: “Với hệ thống hydrogel tạo ra, chúng tôi có thể cấy tế bào gốc từ người cho để thúc đẩy cơ chế sửa chữa ở bệnh nhân lớn tuổi. Và chúng tôi cũng muốn sử dụng phương pháp này đối với bệnh nhân bị mắc chứng loạn dưỡng cơ Duchene.” Jang giải thích: “Bệnh loạn dưỡng cơ Duchene có tỉ lệ cao, cứ 3500 nam giới thì có 1 người mắc bệnh. Họ thường bị thiếu hụt hô hấp và có thể dẫn tới tử vong, do đó chúng tôi hy vọng có thể sử dụng phương pháp này để tái tạo cơ hoành cho họ.”

Nếu phương pháp này tiến tới thử nghiệm lâm sàng, những nhà nghiên cứu sẽ biết khả năng đào thải tế bào gốc từ người cho trong cơ thể bệnh nhân.

Shannon Anderson, Mahir Mohiuddin, Shadi Nakhai, Eunjung Shin từ Viện Công nghệ Georgia,; và Isabel Freitas Amaral, và Ana Paula Pêgo từ Đại học- Bồ Đào Nha, Daniela Barros từ Viện Công nghệ Georgia và Đại học Porto cũng là đồng tác giả của nghiên cứu này.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180815154502.htm