Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm lược: Bí ẩn tại sao kỳ nhông có thể tái sinh một chi đã mất, nhưng động vật có vú trưởng thành lại không đã thu hút sự chú ý các nhà sinh vật học trong hàng nghìn năm qua. Giờ đây, một nhóm các nhà khoa học đã tiến gần hơn đến việc làm sáng tỏ bí ẩn đó với phát hiện sự khác biệt trong tín hiệu phân tử thúc đẩy quá trình tái sinh ở kỳ giông Mexico, một loài kỳ nhông có khả năng tái sinh cao, trong khi ngăn chặn nó ở chuột trưởng thành.

Nhiều loài kỳ nhông có thể dễ dàng tái tạo phần chi đã mất, nhưng các loài động vật có vú trưởng thành, bao gồm cả con người, thì không thể. Tại sao lại xảy ra trường hợp này đây là một bí ẩn khoa học đã thu hút các nhà sinh vật học trong hàng nghìn năm qua.

Giờ đây, một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu bởi Tiến sĩ James Godwin thuộc Phòng thí nghiệm Sinh học MDI ở Bar ​​Harbour, Maine, đã có một bước tiến đến việc làm sáng tỏ bí ẩn đó với việc phát hiện ra sự khác biệt trong tín hiệu phân tử thúc đẩy sự tái tạo ở loài kỳ giông Mexico, một loài kỳ nhông có khả năng tái tạo cao, trong khi  ngăn chặn việc tái tạo ở chuột trưởng thành, vốn là loài động vật có vú có khả năng tái tạo hạn chế.

"Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Sinh học MDI đã dựa vào sinh học so sánh để có những hiểu biết sâu sắc về sức khỏe con người kể từ khi được thành lập vào năm 1898", Bác sỹ Hermann Haller, chủ tịch của tổ chức cho biết. "Những khám phá được thực hiện bởi các nghiên cứu so sánh của James Godwin ở loài kỳ giông Mexicol và chuột là những bằng chứng cho thấy ý tưởng học hỏi từ thiên nhiên vẫn có giá trị cho hôm nay cũng như hơn một trăm hai mươi năm trước."

Thay vì tái tạo các bộ phận cơ thể bị mất hoặc bị thương, động vật có vú thường tạo thành một vết sẹo tại vị trí bị thương. Bởi vì vết sẹo tạo thành rào cản vật lý cho sự tái tạo, nghiên cứu về y học tái tạo tại Phòng thí nghiệm Sinh học MDI đã tập trung vào việc tìm hiểu lý do tại sao loài kỳ giông Mexico không tạo thành sẹo - hoặc, tại sao nó không phản ứng với chấn thương  như chuột và các động vật có vú khác.

"Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng con người có tiềm năng tái sinh chưa được biết đến", Godwin nói. "Nếu chúng ta có thể giải quyết vấn đề hình thành sẹo, chúng ta có thể mở tiềm năng tái tạo tiềm ẩn của mình. Kì giông Mexico không để lại sẹo, đó là thứ cho phép quá trình tái tạo diễn ra. Nhưng một khi vết sẹo đã hình thành, quá trình tái tạo sẽ kết thúc. Nếu có thể ngăn hình thành sẹo ở người, chúng ta có thể gia tăng chất lượng cuộc sống cho rất nhiều người. "

Kì giông Mexico như một mô hình cho sự tái sinh

Kỳ giông Mexico, một loài kỳ giông hiện đã tuyệt chủng trong tự nhiên, là một mô hình được yêu thích trong nghiên cứu y học tái tạo vì trạng thái có một không hai của nó, vô địch về khả năng tái sinh tự nhiên. Mặc dù hầu hết các loài kỳ nhông đều có một số khả năng tái tạo, nhưng kỳ giông Mexico có thể tái tạo hầu hết mọi bộ phận cơ thể, bao gồm não, tim, hàm, tứ chi, phổi, buồng trứng, tủy sống, da, đuôi và hơn thế .

Bởi vì phôi và con non của động vật có vú có khả năng tái tạo - ví dụ, trẻ sơ sinh có thể tái tạo mô tim và trẻ em có thể tái tạo đầu ngón tay - có vẻ như động vật có vú trưởng thành giữ lại mã di truyền tái tạo, việc này đã gia tăng triển vọng các liệu pháp dược phẩm có thể được phát triển khuyến khích con người tái tạo các mô và cơ quan bị mất do bệnh tật hoặc thương tích thay vì hình thành sẹo.

Trong nghiên cứu gần đây của Godwin, ông đã so sánh các tế bào miễn dịch được gọi là đại thực bào trong kỳ giông Mexico với các tế bào ở chuột với mục tiêu xác định tính năng các đại thực bào của kỳ giông thúc đẩy quá trình tái sinh. Nghiên cứu xây dựng dựa trên các nghiên cứu trước đó, trong đó Godwin phát hiện ra rằng các đại thực bào rất quan trọng đối với sự tái sinh: khi chúng đã sử dụng hết, kỳ giông hình thành một vết sẹo thay vì tái sinh, giống như động vật có vú.

Một nghiên cứu gần đây tìm thấy mặc dù tín hiệu của đại thực bào trong kỳ giông Mexico và ở chuột là giống nhau khi tiếp xúc với tác nhân gây bệnh như vi khuẩn, nấm và vi rút, nhưng khi tiếp xúc với chấn thương thì lại là một câu chuyện khác: đại thực bào của kỳ giông phát tín hiệu thúc đẩy sự phát triển của mô mới trong khi đó ở chuột thúc đẩy sự hình thành sẹo.

Một bài báo nghiên cứu, có tựa đề "Tín hiệu TLR riêng biệt trong phản ứng của loài kỳ nhông đối với tổn thương mô" xuất bản trên tạp chí Developmental Dynamics. Ngoài Godwin, các tác giả bao gồm Yoe61n sĩ Nadia Rosenthal, Phòng thí nghiệm Jackson; Ryan Dubuque và Katya E. Chan của Viện Y học Tái sinh Úc (ARMI); và Tiến sĩ Sergej Nowoshilow, Viện Nghiên cứu Bệnh học Phân tử ở Vienna, Áo.

Godwin, người có một buổi trao đổi với Phòng thí nghiệm Jackson, trước đây liên kết với ARMI và Rosenthal là giám đốc sáng lập của ARMI. Phòng thí nghiệm Sinh học MDI và ARMI có thỏa thuận hợp tác nhằm thúc đẩy nghiên cứu và giáo dục về tái tạo phát triển các liệu pháp mới để cải thiện sức khỏe con người.

Cụ thể, bài báo đã báo cáo rằng đáp ứng tín hiệu của một lớp protein được gọi là thụ tương tự Toll (TLR), cho phép các đại thực bào nhận ra mối đe dọa như nhiễm trùng hoặc chấn thương mô và gây ra phản ứng tiền viêm, là "sự bất ngờ khác nhau" để đáp ứng với chấn thương ở kỳ giông Mexico và chuột. Phát hiện này cung cấp một số hướng hấp dẫn về các cơ chế điều chỉnh sự tái tạo trong kỳ giông.

Có thể 'kéo phần nhô lên của sự tái tạo'

Việc phát hiện ra con đường tín hiệu thay thế tương đương với quá trình tái tạo cuối cùng có thể ứng dụng thành các liệu pháp y học phục hồi cho con người. Mặc dù việc mọc lại một chi của con người có thể không thực tế trong thời gian ngắn, nhưng vẫn là một cơ hội đáng kể cho các liệu pháp cải thiện kết quả lâm sàng đối với các bệnh có để lại sẹo, bao gồm bệnh tim, thận, gan và phổi.

Godwin cho biết: “Chúng tôi đang tiến gần đến việc hiểu cơ chế các đại thực bào kỳ giông tạo mồi để tái tạo, điều này sẽ đưa chúng tôi đến gần hơn với khả năng tạo ra phần nhô lên cho sự tái sinh ở người,” Godwin nói. "Ví dụ, tôi hình dung có thể sử dụng một loại hydrogel tẩm vào vết thương, là tác nhân điều biến làm thay đổi hành vi đại thực bào của con người giống như kỳ giông Mexico."

Godwin-một nhà miễn dịch học, đã chọn kiểm tra chức năng của hệ thống miễn dịch trong quá trình tái tạo vì nó có vai trò trong việc chuẩn bị sửa chữa vết thương tương đương với phản ứng đầu tiên tại vị trí chấn thương. Nghiên cứu gần đây của ông vạch ra các điểm quan trọng trong các con đường tín hiệu TLR điều hòa môi trường miễn dịch cho phép tái tạo ở kỳ giông và sửa chữa không để lại sẹo.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/06/210602153417.htm.