Tạo tế bào chức năng gan từ tế bào gốc của người và chuột

Ngày nay, tế bào gốc đã trở thành một chủ đề phổ biến không chỉ trong hoạt động khoa học mà còn cả trong các lĩnh vực đời sống. Sở dĩ tế bào gốcngày càng thu hút được sự quan tâm của xã hội bởi chúng có khả năng ứng dụng rộng rãi từ lĩnh vực y sinh học như phục vụ điều trị nhiều căn bệnh hiểm nghèo như: tiểu đường, liệt do chấn thương tuỷ sống, suy tim do tổn thương cơ tim, một số bệnh ung thư và bệnh lý gen…cho đến các ứng dụng trong phục hồi chức năng và làm đẹp.

Với mục đích đánh giá khả năng biệt hóa tạo tế bào chức năng gan và khu trú của tế bào gốc trong mô hình cấy ghép tế bào gốcđiều trị bệnh gan, Viện Công nghệ Sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã thực hiện đề tài"Nghiên cứu biệt hóa tế bào chức năng gan từ tế bào gốc người và chuột". Đề tài do TS. Nguyễn Văn Hạnh làm chủ nhiệm và được thực hiện từ tháng 6 năm 2016 đến tháng 12 năm 2019.

Kết quả của đề tài mở ra hướng nghiên cứu tiềm năng về sử dụng các nguồn tế bào gốc khác nhau trong nghiên cứu y sinh, cũng như để làm mô hình sàng lọc các chất có hoạt tính sinh học và ứng dụng mô hình để đánh giá khả năng khu trú của tế bào gốc.

Tế bào sau biệt hóa biểu hiện dương tính với chỉ thị chức năng gan (màu xanh dương là nhân tế bào, màu xanh lá là các protein HNF4a chỉ thị đặc trưng tế bào gan)

Theo đó, nhóm nghiên cứu đã tiến hành phân lập, nhân nuôi và đánh giá tế bào gốc trung mô ở người cũng như tiến hành các thí nghiệm tương tự ở chuột. Trong đó tế bào gốc của người được phân lập từ mẫu mô màng dây rốn, thành mạch dây rốn và nhau thai theo phương pháp nuôi mảnh mô và phân giải bằng enzyme; còn tế bào gốc của chuột được phân lập từ chuột Balb/c bằng phương pháp lọc rửa tủy xương.

Tiếp đó, các tế bào gốc này sẽ được xử lý với nhiều tác nhân biệt hóa khác nhau như DMSO, HGF, dexamethasone, trichostantine, oncostain M và chuyển gene HNF4α để biệt hóa thành các tế bào có chức năng giống tế bào gan.

Sau khi biệt hóa, các tế bào chức năng gan sẽ được đánh giá mức độ thành thục - bước phức tạp nhất của nghiên cứu này, và được gắn hạt nano kim cương phát quang FND thông qua quá trình thực bào và đánh giá chính xác tỷ lệ sống chết.

Tế bào gốc người gắn hạt nano kim cương phát quang (các chấm đỏ là các hạt nano kim cương đã được gắn tế bào)

Theo nhóm nghiên cứu, việc đưa hạt nano kim cương phát quang vào tế bào chức năng gan mới được áp dụng nhưng đã hứa hẹn khả năng đánh giá chính xác tỷ lệ khu trú của tế bào bởi đây là công nghệ mới, có tính tương hợp sinh học cao hơn so với một số công nghệ đánh dấu và theo dõi tế bào gốc khác.

Bên cạnh đó, công nghệ này không độc, có khả năng theo dõi lâu dài, khả năng huỳnh quang liên tục, không bị ngắt quãng, ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của môi trường và nhìn được thấy trong mô. Trong quá trình thực hiện, nhóm cũng kết hợp với Viện Khoa học Vật liệu và viện nghiên cứu ở Đài Loan để quét mẫu mô cũng như định lượng được chính xác các hạt phát quang.

Để tiến hành phân tích sức sống của chuột, tế bào khu trú trong gan và khả năng hồi phục của chuột sau cấy ghép, các nhà nghiên cứu đã cấy chuyển những tế bào đó vào chuột mô hình bệnh gan và theo dõi chúng. Kết quả cho thấy, các khối tế bào gốc nhóm đã phân lập và nhân nuôi đều có chỉ thị đặc trưng của tế bào gốc như bám dính tốt trong quá trình nuôi cấy, tỷ lệ dương tính với một số loại kháng nguyên bề mặt như CD44, CD73, CD90, CD105 cao (trên 90% đối với người và từ 59,8-72,9% đối với chuột); có tiềm năng biệt hóa; duy trì ổn định các đặc tính gốc kể cả sau quá trình bảo quản lạnh và giải đông.

Tế bào gốc người gắn hạt nano kim cương phát quang khu trú trong mô gan chuột

Sau biệt hóa, nhóm đã thu được các tế bào chức năng gan với chỉ thị đặc trưng như dương tính AIB, AFP và HNF4a ở cả mức độ gene thể hiện qua RT.PCR và mức độ protein thể hiện qua nhuộm miễn dịch huỳnh quang, cũng như tế bào có khả năng tích lũy glycogen. Chuột mô hình bệnh sau cấy ghép cho thấy tỉ lệ khu trú tế bào ở gan đạt trên 80%, khả năng phục hồi của chuột cũng tốt hơn khi enzyme AST và ALT - hai enzyme có vai trò quan trọng trong chẩn đoán bệnh về gan - giảm mạnh.

Nguồn tế bào gốc thu được đã được đánh giá có đầy đủ tiềm năng đặc trưng của tế bào gốc, nhân nuôi và duy trì được trong điều kiện in vitro, đủ điều kiện cho các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng khác trong tương lai. Đây cũng có thể trở thành nguồn tế bào ứng dụng trong nghiên cứu mô hình bệnh gan và phát triển tiếp để giúp sàng nghiên cứu sàng lọc các chất, thuốc mới.

TS Hạnh cho biết, tế bào mới được tạo ra chỉ là các tế bào có chức năng gan. Nhóm cần tiếp tục thử nghiệm các tế bào trên cơ thể chuột để tế bào mới có chức năng hoàn chỉnh như tế bào gan bình thường.

"Vì đây là nghiên cứu đầu tiên liên quan đến cấy ghép tế bào gốc, tế bào chức năng gan biệt hóa đã được gắn đánh dấu bằng hạt nano kim cương trên chuột mô hình bệnh gan, nên nhóm cần thực hiện đánh giá nhiều kết quả thử nghiệm khác nhau về tế bào mới được tạo ra", TS Hạnh nói.

Đề tài đã công bố 3 bài báo trên tạp chí quốc tế:1 bài trên tạp chí thuộc danh mục SCIE, 2 bài trên các hội thảo quốc tế về tế bào gốc, 3 bài trên Tạp Công nghệ sinh học và 2 bài ở Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc; đồng thời hỗ trợ đào tạo 1 Tiến sĩ, 2 Thạc sỹ và 4 cử nhân.

Sau 42 tháng thực hiện, đề tài đã Hội đồng nghiệm thu đánh giá đạt loại Xuất sắc.