Nghiên cứu mới sử dụng một kỹ thuật cải tiến để chuyển đổi tế bào gốc của con người thành tế bào beta sản xuất insulin hiệu quả hơn nhiều. Các tế bào sản xuất insulin được tạo ra đã chữa khỏi nhanh chóng bệnh đái tháo đường tuýp 1 ở chuột và kéo dài lợi ích trong 9 tháng.
Có tới 187.000 trẻ em và thanh thiếu niên ở Hoa Kỳ đang sống chung với bệnh đái tháo đường tuýp 1 vào năm 2018.
Theo thống kê tương tự từ Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa dịch bệnh (CDC), có thêm 1,4 triệu người trên 20 tuổi mắc bệnh này và được điều trị bằng insulin.
Trong bệnh đái tháo đường loại 1, sự thiếu hụt phản ứng tự miễn khiến hệ thống miễn dịch tấn công và phá hủy các tế bào beta sản xuất insulin trong tuyến tụy.
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra các tế bào gốc đa năng của con người (hPSCs) là một phương pháp điều trị tiềm năng cho bệnh đái tháo đường tuýp 1.
Tế bào gốc đa năng là một lựa chọn hấp dẫn cho các nhà nghiên cứu từ góc nhìn điều trị vì chúng có thể tự làm mới trong môi trường nuôi cấy ở phòng thí nghiệm và có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào.
Các nhà nghiên cứu trước đây đã sử dụng hPSC để tạo ra các tế bào beta sản xuất insulin. Tuy nhiên, chúng không thể có đủ hiệu quả để chữa bệnh đái tháo đường tuýp 1.
Jeffrey R. Millman, Tiến sĩ, trợ lý giáo sư y học và kỹ thuật y sinh tại Đại học Y Washington ở St. Louis, là nhà nghiên cứu chính của nghiên cứu mới, đã vượt qua được những trở ngại trước đây.
Ông giải thích những thách thức ngăn cản sự tiến bộ của các nhà khoa học cho đến bây giờ. Theo ông, “Một vấn đề phổ biến khi bạn cố gắng biến đổi tế bào gốc của con người thành tế bào beta sản xuất insulin - hoặc tế bào thần kinh hoặc tế bào tim - là bạn cũng sản xuất các tế bào khác mà bạn không mong muốn.”
“Trong trường hợp tạo tế bào beta, chúng ta có thể nhận được các loại tế bào tuyến tụy hoặc tế bào gan khác.” Trong khi cấy những tế bào không cần thiết này - hoặc tế bào “nằm ngoài mục tiêu” - không gây ra bất kỳ tác hại nào, Millman giải thích thêm rằng việc tạo ra nhiều trong số chúng làm sai trục số lượng tế bào hữu ích về mặt điều trị.
“Bạn càng nhận được nhiều tế bào ngoài mục tiêu, bạn càng có ít tế bào có liên quan về mặt trị liệu,” ông nói.
“Bạn cần khoảng một tỷ tế bào beta để chữa bệnh đái tháo đường. Nhưng nếu một phần tư các tế bào bạn tạo ra thực sự là tế bào gan hoặc các tế bào tuyến tụy khác, thay vì cần một tỷ tế bào, bạn sẽ cần 1,25 tỷ tế bào. Nó làm cho việc chữa trị khó khăn hơn 25%.”
Tuy nhiên, nghiên cứu mới đã sử dụng một kỹ thuật sáng tạo nhằm vượt qua vấn đề này. Những phát hiện mới được đăng trên tạp chí Nature Biotech.
Một kỹ thuật tiên tiến về tế bào gốc
Kỹ thuật mới này nhắm vào khung xương tế bào – được xem như là giàn giáo bên trong - của hPSC để hướng sự khác biệt của chúng trúng đích vào các tế bào tuyến tụy.
Khung xương tế bào là một cấu trúc giúp các tế bào giữ được hình dạng của chúng và cung cấp sự hỗ trợ cơ học cho phép các tế bào di chuyển, phân chia và nhân lên.
Nhắm vào mục tiêu cấu trúc này cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra rất ít tế bào không liên quan và các tế bào beta hoạt động tốt hơn giúp kiểm soát lượng đường trong máu.
Millman giải thích về tính mới của cách tiếp cận, ông nói rằng, “Đây là một cách tiếp cận hoàn toàn khác, về cơ bản là cách chúng ta nói về nó.”
“Trước đây, chúng tôi sẽ xác định các protein và các yếu tố khác nhau và gieo chúng lên các tế bào để xem điều gì sẽ xảy ra. Khi chúng tôi hiểu rõ hơn về các tín hiệu, chúng tôi đã có thể làm cho quá trình đó ít ngẫu nhiên hơn.”
Tế bào gốc 'chữa khỏi nhanh chóng' bệnh đái tháo đường nặng
Millman và nhóm đã cấy ghép tập hợp các các tế bào beta kích thước nhỏ khác biệt từ hPSC vào chuột mắc bệnh đái tháo đường tuýp 1.
Các tiểu đảo tụy là các nhóm tế bào nằm trong tuyến tụy. Một số trong những tế bào này là tế bào beta sản xuất insulin.
Quy trình cấy ghép này đã “nhanh chóng đảo ngược bệnh đái tháo đường nghiêm trọng vốn có ở chuột,” các tác giả đã viết trong bài báo của họ. Giao thức tế bào gốc mới “có thể nhanh chóng chữa khỏi bệnh đái tháo đường đã có ở chuột,” họ nhấn mạnh sau đó.
Sự đảo ngược xảy ra với tốc độ tương tự như tiểu đảo tụy của con người và kiểm soát lượng đường trong máu bình thường được duy trì trong ít nhất 9 tháng.
“Chúng tôi đã có thể tạo ra nhiều tế bào beta hơn và những tế bào đó hoạt động tốt hơn ở chuột, một số trong chúng vẫn được chữa khỏi trong hơn một năm.” - theo Jeffrey Millman
Nghiên cứu viên chính tiếp tục báo cáo về những phát hiện có ý nghĩa cao này.
“Những con chuột này bị tiểu đường rất nặng với chỉ số đường trong máu hơn 500 mg/dL - mức độ có thể gây tử vong cho con người - và khi chúng tôi đưa vào chuột tế bào tiết insulin, trong vòng 2 tuần mức đường huyết của chúng đã trở lại bình thường và duy trì như vậy trong nhiều tháng.”
Tuy nhiên, nhà nghiên cứu cũng giải thích rằng có một vài bước nữa để làm trước khi nghiên cứu có thể giúp ích trên con người.
Đầu tiên, các nhà nghiên cứu phải tiến hành thử nghiệm trên các tế bào ở động vật lớn hơn và sau đó tìm cách tự động hóa kỹ thuật mới để tạo ra hàng tỷ tế bào cần thiết cho hàng triệu người mắc bệnh đái tháo đường tuýp 1.
Bệnh viện Nguyễn Tri Phương - Đa khoa Hạng I Thành phố Hồ Chí Minh
