Tế bào gốc tạo máu, được tìm thấy trong tủy xương, tiếp tục nhân lên và sản sinh các tế bào máu trong suốt cuộc đời. Sự gián đoạn quá trình tạo máu hoặc bất thường di truyền trong quá trình phát triển của tế bào gốc tạo máu có thể gây ra các bệnh về huyết học. 

Nếu quá trình phát triển bình thường của tế bào gốc tạo máu có thể được tái tạo trên các đĩa nuôi cấy (in vitro), tác động của đột biến gene có thể được nghiên cứu để làm rõ nguyên nhân của các bệnh này. 

Bước tiến mới linh hoạt hơn

Tuy nhiên, quá trình biệt hóa in vitro của tế bào gốc tạo máu (HSC) từ tế bào nội mô mạch máu đòi hỏi phải đồng nuôi cấy với tế bào nuôi cấy biến đổi gene, hoặc nuôi cấy trong môi trường có huyết thanh. 

Yêu cầu này khiến cho quá trình biệt hóa in vitro trở nên không linh hoạt, và việc làm sáng tỏ các cơ chế bị cản trở bởi tác động của cytokine và các chất khác trong huyết thanh.

Để có thể giải quyết được vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Viện Phôi học phân tử và Di truyền học, Đại học Kumamoto (Nhật Bản) do giáo sư Ogawa Minetaro và phó giáo sư Koga Saori dẫn đầu, cho biết nhóm nghiên cứu đã đạt được một bước tiến đột phá trong sinh học tế bào gốc bằng việc xây dựng một hệ thống nuôi cấy bằng các vật liệu dễ tiếp cận và hoạt động linh hoạt hơn, không yêu cầu sử dụng huyết thanh.

Từ đó giúp nâng cao khả năng mở rộng và tái tạo của quá trình tạo ra tế bào gốc tạo máu. Trong nghiên cứu này, họ đã sử dụng các dòng tế bào nội mô có sẵn trên thị trường làm tế bào nuôi cấy, chỉ thêm các yếu tố tế bào gốc (SCF) và thrombopoietin (TPO) - hormone có bản chất là glycoprotein được gan và thận tiết ra để điều hòa quá trình tạo ra các tiểu cầu. 

Do tế bào gốc tạo máu phát sinh từ tế bào nội mô động mạch chủ trong quá trình phát triển phôi thông qua tế bào gốc tiền tạo máu, họ đã tìm kiếm các thụ thể yếu tố tín hiệu được biểu hiện bởi tế bào gốc tiền tạo máu trong phôi chuột và phát hiện ra rằng KIT, một thụ thể yếu tố tế bào gốc (SCF), và MPL, một thụ thể TPO, đã được biểu hiện.

Các tế bào gốc tiền tạo máu được nuôi cấy trong môi trường nuôi cấy không có huyết thanh bổ sung tế bào gốc, thrombopoietin và biệt hóa thành tế bào gốc tạo máu. Sự biệt hóa không xảy ra khi chỉ bổ sung một trong hai. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) vào tháng 7-2024.

Trong nghiên cứu, nhóm của giáo sư Ogawa và phó giáo sư Koga cũng đã tìm kiếm các điều kiện để biệt hóa tế bào nội mô mạch máu (HEC) thành tế bào gốc tạo máu. Họ phát hiện ra rằng cần bổ sung một dòng tế bào nội mô mạch máu làm dòng tế bào nuôi dưỡng cho các tế bào nội mô mạch máu. 

Kết quả là nhóm nghiên cứu tạo ra tế bào gốc tạo máu thành công từ tế bào nội mô mạch máu, chứng minh hiệu quả và tiềm năng ứng dụng rộng rãi hơn của phương pháp này. 

Nghiên cứu cũng chứng minh được rằng yếu tố tế bào gốc (SCF) và thrombopoietin (TPO) đã kích thích tạo ghép tế bào gốc tạo máu trong điều kiện nuôi cấy không huyết thanh và không chất nuôi cấy, và sự chuyển đổi nhu cầu tín hiệu trong quá trình phát triển tế bào gốc tạo máu từ tế bào nội mô mạch máu. 

Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy tế bào gốc được biểu hiện trong nhiều mô khác nhau, bao gồm tế bào nội mô và nguyên bào gan. 

Cơ hội điều trị bệnh mạch máu trong tương lai

Hệ thống này không chỉ giúp nâng cao hiểu biết của chúng ta về cách thức phát triển của tế bào gốc tạo máu từ tế bào nội mô mạch máu, mà còn dẫn đến sự phát triển của một công cụ mới có thể đóng vai trò quan trọng trong liệu pháp tế bào gốc và điều trị các bệnh về máu trong tương lai.

Phó giáo sư Koga nói với tờ Science Japan rằng: "Vì phương pháp nuôi cấy được thiết lập trong nghiên cứu này chỉ sử dụng các công cụ nghiên cứu sẵn có cho các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới, nên chúng tôi kỳ vọng nó sẽ trở thành quy trình tiêu chuẩn cho nghiên cứu chi tiết về quá trình phát triển của tế bào gốc tạo máu. 

Mục tiêu tương lai của chúng tôi là thiết lập một công nghệ nuôi cấy có thể tái tạo quá trình phát triển từ tế bào gốc đa năng thành tế bào gốc tạo máu. Chúng tôi mong muốn tiến hành nghiên cứu nhằm đóng góp vào chăm sóc y tế, bao gồm các ứng dụng trong y học tái tạo và khám phá nguyên nhân gây bệnh".

Các nhà nghiên cứu dự đoán rằng hệ thống nuôi cấy này sẽ là một công cụ mạnh mẽ cho các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế phân tử của sự phát triển tế bào gốc tạo máu. 

Hơn nữa, họ hy vọng rằng cuối cùng nó sẽ dẫn đến việc tạo ra tế bào gốc tạo máu từ các tế bào gốc đa năng, chẳng hạn như tế bào gốc phôi (ES) và tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPS), do đó mở ra hướng mới cho liệu pháp dựa trên tế bào gốc để điều trị các bệnh về máu.

Việt Nam ghép thành công tế bào gốc tạo máu không cùng huyết thống

Ngày 16-11, Bệnh viện Truyền máu - Huyết học TP.HCM công bố đã thực hiện thành công ca ghép tế bào gốc tạo máu từ máu ngoại vi không cùng huyết thống đầu tiên tại Việt Nam.