Tái lập trình tế bào giúp con người lấy lại 30 năm thanh xuân

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Babraham của Vương quốc Anh, đã tạo ra một bước đột phá trong y học tái tạo. Đã tìm ra cách giúp con người "quay ngược thời gian" đến 30 năm, đối với các tế bào da người.

Hơn nữa, phương pháp điều trị mới có thể được hoàn thành mà các tế bào không bị mất bất kỳ chức năng chuyên biệt nào. Mặc dù nghiên cứu mới chỉ trong giai đoạn đầu, nhưng kết quả được khám phá được cho là rất phi thường.

Tái lập trình tế bào, biến tế bào già thành trẻ

Y học tái tạo là một lĩnh vực y học chuyên biệt nhằm mục đích sửa chữa các "lỗi" trong bộ gen của bệnh nhân khi họ già đi. Thông thường khi bạn già đi, tế bào tạo ra những lỗi trong mã của chúng khi tái tạo, cuối cùng dẫn đến sự thoái hóa dần dần của cơ thể theo thời gian. Để đạt được mục tiêu, một trong những công cụ quan trọng nhất trong lĩnh vực này là khả năng tạo ra các tế bào gốc "cảm ứng". Các phương pháp thực hành hiện tại yêu cầu một số bước, mỗi bước có thể xóa một số dấu hiệu trong bộ gen mã cho sự chuyên biệt của tế bào - ví dụ: các bit xác định một tế bào phải hoạt động như tế bào da, tế bào tóc, v.v.

Những tế bào này - trên lý thuyết - sẽ có tiềm năng trở thành bất kỳ loại tế bào nào, nhưng các nhà khoa học vẫn chưa thể tái tạo môi trường cùng các điều kiện một cách đáng tin cậy để tái biệt hóa các tế bào gốc thành tất cả các loại tế bào cho đến thời điểm hiện tại. Phương pháp mới tìm cách khắc phục vấn đề này bằng cách tạm dừng việc lập trình lại các tế bào trong suốt quá trình. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu tìm ra sự cân bằng chính xác giữa việc lập trình lại các tế bào, làm cho chúng "trẻ hơn" về mặt sinh học, trong khi vẫn có thể lấy lại chức năng tế bào chuyên biệt của chúng.

Phương pháp mới được xây dựng dựa trên công việc ban đầu của nhà nghiên cứu Shinya Yamanaka vào năm 2007, là nhà khoa học đầu tiên chứng minh khả năng biến tế bào bình thường thành tế bào gốc. Công việc này mất khoảng 50 ngày bằng cách sử dụng 4 phân tử quan trọng được gọi là "yếu tố Yamanaka".

Quá trình này được gọi là "tái lập trình thoáng qua giai đoạn trưởng thành", nghĩa là chỉ cho các tế bào tiếp xúc với "các yếu tố Yamanaka" trong 13 ngày. Tại thời điểm này, các thay đổi liên quan đến tuổi bị loại bỏ và các tế bào đã tạm thời mất danh tính. Sau đó các tế bào được lập trình lại một phần này được cung cấp thời gian cần thiết để phát triển trong điều kiện bình thường, để quan sát xem chức năng tế bào da cụ thể của chúng có trở lại hay không. Phân tích bộ gen cho thấy các tế bào đã lấy lại các dấu hiệu đặc trưng của tế bào da (được gọi là nguyên bào sợi), và điều này được xác nhận bằng cách quan sát quá trình sản xuất collagen trong các tế bào được lập trình lại.

Để kiểm tra xem quá trình tái tạo có thành công hay không, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm những thay đổi trong dấu hiệu lão hóa. Tiến sĩ Diljeet Gill, một postdoc trong phòng thí nghiệm của Wolf Reik tại Viện giải thích về phương pháp mới rằng "Sự hiểu biết của chúng tôi về sự lão hóa ở cấp độ phân tử đã tiến bộ trong thập kỷ qua, dẫn đến các kỹ thuật cho phép các nhà nghiên cứu đo lường những thay đổi sinh học liên quan đến tuổi trong tế bào người. Chúng tôi có thể áp dụng điều này vào thí nghiệm của mình để xác định mức độ tái lập trình."

Một số điều quan trọng mà các nhà nghiên cứu đã xem xét bao gồm một thứ gọi là đồng hồ biểu sinh, nơi các thẻ hóa học hiện diên khắp bộ gen cho biết độ tuổi. Một loại khác là transcriptome hoặc tất cả các gen được tạo ra bởi tế bào. Sử dụng hai phép đo này, các ô được lập trình lại khớp với hồ sơ của các ô trẻ hơn 30 năm so với tập dữ liệu tham chiếu.

Kỹ thuật mới này có thể là một cuộc cách mạng cho y học

Kỹ thuật mới này không chỉ hấp dẫn mà còn có một số ứng dụng tiềm năng quan trọng. Chẳng hạn như các tế bào được tái sinh không chỉ trông trẻ hơn mà còn thực sự hoạt động giống như các tế bào trẻ. Chẳng hạn như nguyên bào sợi sản xuất collagen, một phân tử được tìm thấy trong xương, gân da và dây chằng, giúp cung cấp cấu trúc cho các mô và chữa lành vết thương. Các nguyên bào sợi được trẻ hóa tạo ra nhiều protein collagen hơn so với các tế bào kiểm soát không trải qua quá trình tái lập trình.

Các nguyên bào sợi của tế bào được tái tạo cũng di chuyển đến khu vực cần được tái tạo. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm các tế bào được trẻ hóa một phần bằng cách tạo ra một vết cắt nhân tạo trên một lớp tế bào. Ngạc nhiên, họ phát hiện ra các nguyên bào sợi được xử lý sẽ di chuyển vào khoảng trống nhanh hơn so với các tế bào cũ. Đó thực sự là một tin tuyệt vời, bởi vì nó có nghĩa là phương pháp mới có thể được tìm ra để tăng tốc độ chữa bệnh cho bệnh nhân.

Không chỉ dừng ở đó, trong tương lai, các phương pháp này có thể được sử dụng để điều trị các bệnh hay chứng rối loạn liên quan đến tuổi tác. Chẳng hạn APBA2 (liên quan đến bệnh Alzheimer) và gen MAF (có vai trò trong sự phát triển của bệnh đục thủy tinh thể) có thể được nhắm mục tiêu, dẫn đến thay đổi đối với mức độ phiên mã ở tuổi trẻ. Nó thực sự có thể trở thành một yếu tố "thay đổi cuộc chơi". Cơ chế đằng sau việc tái lập trình thành công tạm thời vẫn chưa được hiểu đầy đủ, nhưng có lẽ đó chỉ là vấn đề thời gian trước khi những bí mật của nó được khám phá. Các nhà nghiên cứu suy đoán, các khu vực quan trọng của bộ gen liên quan đến việc định hình danh tính tế bào có thể thoát khỏi quá trình tái lập trình.

Diljeet kết luận "Kết quả của chúng tôi đại diện cho một bước tiến lớn trong sự hiểu biết của chúng ta về việc tái lập trình tế bào. Chúng tôi đã chứng minh rằng các tế bào có thể được trẻ hóa mà không bị mất chức năng và sự trẻ hóa có vẻ khôi phục một số chức năng cho các tế bào già trong các gen liên quan đến các bệnh đặc biệt hứa hẹn cho tương lai của công việc này."

Giáo sư Wolf Reik, trưởng nhóm trong chương trình nghiên cứu Epigenetics cho biết thêm "Công việc này rất có ý nghĩa vì cuối cùng chúng ta cũng có thể xác định được các gen gen trẻ hóa mà không cần lập trình lại, và nhắm mục tiêu cụ thể đến những gen với mục đích giảm tác động của lão hóa. Cách tiếp cận này hứa hẹn cho những khám phá có giá trị có thể mở ra một chân trời điều trị tuyệt vời".