Hồi sinh tế bào tim sau cơn đau tim

09/11/2020, 15:14

TNNN - Các nhà nghiên cứu chứng minh chúng hồi sinh các tế bào sau cơn đau tim và giữ cho các tế bào hoạt động khi bị thiếu oxy trong cơn đau tim và khả năng này trên mô người bằng cách sử dụng một con chip có tích hợp cảm biến liên tục theo dõi các cơn co thắt của mô.

1. Giới thiệu

Đặc trưng

Các túi ngoại bào (EVs)

• có kích thước tính bằng nanomet,

• di chuyển giữa các tế bào để cung cấp tín hiệu và năng lượng.

Chúng là công cụ đầy hứa hẹn để phát triển liệu pháp tiếp theo để điều trị

• bệnh tự miễn,

• thoái hóa thần kinh,

• ung thư,

• tổn thương mô.

Vấn đề

EV có nguồn gốc từ tế bào gốc đã được chứng minh có thể hồi sinh tế bào tim sau cơn đau tim. Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa biết chính xác:

• cách hoạt động của chúng,

• liệu EV có nguồn gốc từ tế bào gốc có thật có lợi hay không?

Xu hướng

Giờ đây, các nhà nghiên cứu của Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Harvard John A. Paulson (SEAS) đã làm sáng tỏ:

• các cơ chế tiềm ẩn đằng sau khả năng chữa bệnh của EVs

• chứng minh chúng vừa hồi sinh tế bào tim sau cơn đau tim vừa giữ cho các tế bào hoạt động trong khi thiếu oxy lúc cơn đau tim xuất hiện.

Thực nghiệm

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh tác động này trên mô người bằng cách sử dụng một con chip có tích hợp cảm biến liên tục theo dõi các cơn co thắt của mô.

Nhóm nghiên cứu cũng chứng minh những phần trung gian bào này có thể có nguồn gốc từ:

• các tế bào nội mô,

• lớp lót trên bề mặt mạch máu và chúng có số lượng lớn, dễ phân lập, nuôi cấy hơn tế bào gốc.

Nghiên cứu liệu pháp hồi sinh tế bào tim được công bố trên tạp chí Science Translational Medicine.

2. Sơ lược các công trình hồi sinh tế bào tim

Quan điểm

Kit Parker, Giáo sư khoa Kỹ thuật Sinh học và Vật lý Ứng dụng tại SEAS cho biết:

“Công nghệ chip của chúng tôi đã phát triển đến mức giờ đây chúng tôi có thể chống lại các luận điệu nghi hoặc thay vì chống lại thiết kế chip. Với nghiên cứu này, chúng tôi đã:

• tạo một mô hình bệnh trên người trên,

• một con chip gắn tế bào người,

• phát triển một phương pháp trị liệu mới để điều trị nó.

Bệnh trạng

Nguyên nhân

Đau tim, hoặc nhồi máu cơ tim, xảy ra khi dòng máu đến tim bị tắc nghẽn. Tất nhiên, cách tốt nhất để điều trị cơn đau tim là khôi phục lưu lượng máu. Nhưng quá trình đó thực sự có thể gây ra nhiều tổn thương hơn cho các tế bào trong tim. Cái gọi là chấn thương do thiếu máu cục bộ (IRI) xảy ra khi nguồn cung cấp máu trở lại mô sau một thời gian thiếu oxy.

Phân tích

Moran Yadid, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại SEAS và Viện Kỹ thuật Sinh họ, là tác giả đầu tiên của bài báo này cho biết:

“Phản ứng của tế bào với IRI liên quan đến nhiều cơ chế, chẳng hạn như:

• dư lượng canxi và proton,

• stress oxy hóa,

• rối loạn chức năng ti thể,

• hơn thế nữa.

Các hoạt động phức tạp này đặt ra một thách thức đối với việc phát triển các liệu pháp hiệu quả có thể giải quyết từng vấn đề này.

Quan sát

Mạch máu là nơi các EV có nguồn gốc từ nội mô (EEV) xuất hiện. Bởi vì:

• những túi này có nguồn gốc từ mô mạch máu,

• được điều chỉnh để nhận biết tình trạng căng thẳng do thiếu oxy,

• các nhà nghiên cứu đặt giả thuyết sản phẩm chúng mang theo có thể bảo vệ trực tiếp cơ tim.

Ghi nhận

Các nhà nghiên cứu

• đã lập bản đồ toàn bộ tập hợp các protein EEV sắp xếp được,

• hoặc có thể được biểu hiện bằng các túi.

Yadid cho biết:

“Mặc dù những túi bào này chỉ có đường kính một trăm năm mươi nanomet, nhưng chúng lại chứa gần 2.000 loại protein khác nhau.”

Rất nhiều loại protein này liên quan đến các quá trình trao đổi chất như:

• hô hấp,

• chức năng ti thể,

• tín hiệu và cân bằng nội mô. Nói cách khác, rất nhiều quá trình liên quan đến phản ứng của tim đối với căng thẳng. Vì vậy, chúng tôi nghĩ rằng các exosomes chứa một hỗn hợp các phân tử và protein đều có thể chữa bệnh. Tất cả cùng nhau,

• giúp tế bào duy trì cân bằng nội môi,

• chống căng thẳng,

• điều chỉnh hoạt động trao đổi chất,

• giảm mức chấn thương.

Thử nghiệm liệu pháp hồi sinh tế bào tim

Bước 1

Nhóm nghiên cứu đã khảo sát tác động của EEV đối với mô tim người bằng cách sử dụng mô hình tim trên chip được phát triển bởi Nhóm sinh lý bệnh tại SEAS. Nền tảng chip:

• bắt chước cấu trúc và chức năng của mô tự nhiên,

• cho phép các nhà nghiên cứu quan sát tác động của chấn thương, phương pháp điều trị trên mô người theo thời gian thực.

Bước 2

Tại đây, các nhà nghiên cứu đã:

• mô phỏng cơn nhồi máu cơ tim,

• tái oxy hóa trên những con chip được truyền EEV và những con không có.

Bước 3

Các nhà nghiên cứu phát hiện trong các mô được điều trị bằng EEV,

• các tế bào cơ tim có thể điều chỉnh các điều kiện căng thẳng,

• duy trì khối lượng công việc cao hơn.

Bước 4

Các nhà nghiên cứu đã gây ra chấn thương bằng cách hạn chế oxy trong ba giờ. Sau đó họ bắt đầu 90 phút tái oxy hóa. Sau đó họ đo tỷ lệ tế bào chết và lực co bóp của mô. Mô tim được điều trị bằng EEV:

• có số lượng tế bào chết nhiều hơn một nửa,

• có lực co bóp cao gấp bốn lần so với mô không được điều trị sau khi bị thương.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện các tế bào cơ tim bị thương đã được điều trị bằng EEV có biểu hiện một bộ protein giống các tế bào không bị thương hơn các tế bào không được điều trị. Đáng ngạc nhiên, nhóm nghiên cứu cũng quan sát các tế bào được điều trị bằng EEV tiếp tục co lại ngay cả khi không có oxy.

Nhận định

Ý kiến 1

“Phát hiện của chúng tôi chỉ ra rằng EEV có thể bảo vệ mô tim khỏi tổn thương. Chúng giúp:

• tế bào tim tái nhận oxy hóa một phần bằng cách bổ sung protein,

• phân tử tín hiệu cho các tế bào bị thương hỗ trợ các quá trình trao đổi chất khác nhau, mở đường cho các phương pháp điều trị mới.

André G. Kléber, Giáo sư thỉnh giảng Bệnh học của Trường Y Harvard và là đồng tác giả của nghiên cứu.

Ý kiến 2

Parker cho biết:

“Các liệu pháp tế bào exosomal có thể có lợi khi mô hình truyền thống của một phân tử, một mục tiêu sẽ không thể chữa khỏi bệnh. Với các túi mà chúng tôi đã quản lý, chúng tôi tin chúng tôi đang áp dụng phương pháp tiếp cận mạng lưới. Với con chip nội tạng này, chúng tôi sẵn sàng sử dụng các exosomes tổng hợp theo cách thức điều trị có thể hiệu quả hơn và phù hợp hơn sản xuất đáng tin cậy”.

3. Kết luận

Nghiên cứu liệu pháp hồi sinh tế bào tim gồm nhiều thành viên cộng tác. Trong đó có:

• Johan U. Lind, cựu nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại SEAS và hiện là Trợ lý Giáo sư tại trường Đại học Copenhagen, Đan Mạch;

• Herdeline Ann M. Ardoña, cựu nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại SEAS và hiện là Trợ lý Giáo sư tại trường Đại học California Irvine;

• Sean P. Sheehy,

• Lauren E. Dickinson,

• Feyisayo Eweje,

• Maartje MC Bastings,

• Benjamin Pope,

• Blakely B. O’Connor,

• Juerg R. Straubhaar,

• Bogdan Budnik. F

Trung tâm Khoa học và Kỹ thuật Nghiên cứu Vật liệu Harvard, Quỹ Khoa học Quốc gia DMR-1420570, Trung tâm Quốc gia về Tiến bộ Khoa học Dịch thuật của NIH hỗ trợ chương trình nghiên cứu này và nghiên cứu đạt giải thưởng UH3TR000522 và 1-UG3-HL-141798-01.

Nguồn: Med Plus