Lần đầu tiên, một nhóm trong đó có các nhà nghiên cứu MIT đã giới thiệu phương pháp điều trị những triệu chứng của bệnh Parkinson[i] ở loài chuột bằng cách tạo ra các tế bào gốc nhân tạo.
Công trình được công bố trực tuyến trên ấn phẩm Kỷ yếu khoa học Viện hàn lâm quốc gia Mỹ vào ngày 7 tháng 4, có thể dẫn đến phép điều trị hiệu quả cho những bệnh nhân Parkinson, hoặc những loại bệnh rối loạn do thoái hóa hệ thần kinh gây ra. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu chỉ rõ rằng rào cản cho hoạt động tái cấu trúc lại tế bào phải được tháo gỡ trước nhất.
Năm ngoái, các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ và Nhật Bản đã công bố rằng họ đã tái lập trình được các tế bào thông thường ở người – như tế bào da - thành tế bào gốc tương tự như phôi thai, có thể tạo ra hầu như bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể. Trong tháng 12/2007, một nhóm các nhà khoa học đến từ Viện nghiên cứu thuốc sinh học Whitehead đã sáng lập nên phương pháp tái lập trình tế bào da thành tế bào gốc đa hiệu iPS[ii], có thể được dùng để chữa bệnh thiếu hồng huyết cầu xuất hiện ở chuột.
Trong một khám phá khác được thực hiện gần đây bởi các thành viên của Phòng thí nghiệm Whitehead thì các tế bào thần kinh được tạo ra nhờ tái lập trình các tế bào có thể hội nhập thành công trong não bộ của động vật và làm thuyên giảm những triệu chứng của bệnh thoái hóa thần kinh, như bệnh Parkinson.
“Đây là lần trình diễn đầu tiên cho thấy các tế bào sau khi được tái lập trình có thể hòa nhập với hệ thống thần kinh hoặc tác động tích cực nên bệnh thoái hóa thần kinh”, Marius Werning, tác giả bài báo và hiện đang là nghiên cứu sinh hậu tiến sỹ tại Phòng thí nghiệm Rudolf Jaenisch kiêm thành viên của Viện Whitehead, đồng thời là giáo sư sinh học tại Học viện công nghệ Massachusetts.
Hình ảnh phóng đại lấy từ bài viết trên tờ PNAS cho thấy khả năng hòa nhập trong não bộ của tế bào thần kinh nhân tạo được tạo ra nhờ tế bào gốc. |
Trong một cuộc thử nghiệm, Werning đã cấy tiền tế bào thần kinh vào phôi thai ở loài chuột, để cho chúng sống tự do và tiến hành phân tích sau 9 tuần cấy ghép. Werning nhận thấy xuất hiện các cụm tế bào mới được sinh ra từ chính các tế bào cấy ghép, chúng đan xen và xâm nhập vào các mô não trong khu vực phụ cận. Vận dụng hướng nghiên cứu sinh học được hướng dẫn bởi Jian-Ping Zhao, nhà nghiên cứu đang làm việc tại Phòng thí nghiệm Martha Constantine-Paton thuộc Viện nghiên cứu Não bộ McGovern (MIT), đồng thời với việc phân tích cấu trúc, Werning cũng thấy rằng các tiền tế bào thần kinh thâm nhập vào một vài vùng phụ của tế bào thần kinh, bao gồn các neuron và tế bào thần kinh đệm, và cùng hợp nhất chức năng với nhau trong não bộ.
Trong một nghiên cứu khác, Werning sử dụng chuột để nghiên cứu mẫu cho bệnh Parkinson ở người, bị gây ra do mức độ thiếu hụt kích thích tố dopamine[iii] ở vùng não giữa. Bắt trước cơ chế này, khi dopamine trong não bộ chuột bị loại bỏ sẽ dẫn đến các neuron bị chết ở một mặt của não chuột. Với sự cộng tác của Nhóm Ole Isacson thuộc Bệnh viên McLean / Trường Y khoa Harvard, Werning đã ghép chất dẫn truyền thần kinh dopamine vào vùng não bộ của chuột có tên gọi là thể vân[iv].
Bốn tuần sau giải phẫu, chuột được kiểm tra những hành vi liên quan đến dopamine. Đáp lại những lần bị tiêm thuốc kích thích, ở chuột xuất hiện hành vi điển hình, chúng đi vòng tròn theo hướng phía bên vùng não bộ có ít hoạt động của dopamine. Tám trong số chín con chuột được cấy neuron dopamine có rất ít hoạt động hoặc thậm chí không hề bước đi vòng tròn. Tám tuần sau cấy ghép, các nhà nghiên cứu nhận thấy những neuron dopamine đã lan sang các vùng não lân cận.
“Thí nghiệm này cho thấy rằng việc tái cấu trúc tế bào trong ống nghiệm có thể trở thành những yếu tố nền tảng sẽ được dùng để điều trị bệnh Parkinson”, Jaenisch cho biết. “Đó là một thử thách đối với những thí nghiệm về tế bào gốc vốn gây nhiều tranh cãi, đúng vậy, các tế bào gốc có thể hứa hẹn những phép chữa bệnh mà mọi người thường gán cho chúng”.
Jaenisch và Wernig tỏ ra lạc quan vì việc này có thể được áp dụng cho người bệnh nhưng cũng thận trọng khi cảnh báo rằng những thách thức chính vẫn chưa được loại bỏ. Điều đó có nghĩa là phải khám phá ra được những căn nguyên thật sự gây ra bệnh ung thư hay những nguyên nhân mà “virus phản hồi”[v] thường biến đổi tế bào da thành tế bào iPS, đồng thời phải tìm ra phương pháp tốt nhất và vị trí thích đáng để cấy các tiền tế bào thần kinh vào con người.
Nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ y khoa Ellison và Viện sức khỏe quốc gia Hoa Kỳ.
Chú thích:
[i]: Parkinson: bệnh thoái hóa hệ thần kinh trung ương do mất mát hoặc thiếu hụt các tế bào thần kinh sinh dopamine hay neuron sinh dopamine.
[ii]: tế bào gốc nhân tạo đa năng (iPS: induced pluripotent stem cell). Đây là loại tế bào gốc được tạo ra từ tế bào da người, do tiến sỹ Shinya Yamanaka (Đại học Tokyo) đặt tên. Công trình nghiên cứu sản xuất thành công tế bào gốc từ da người được thực hiện bởi tiến sỹ Shinya Yamanaka (Đại học Tokyo) và tiến sỹ James Thomson (Đại học Winconsin), công bố vào tháng 12/2007, đã mở ra hướng đột phá cho ngành y học và phá vỡ mọi tranh cãi thuộc rào cản đạo đức đối với hoạt động nghiên cứu tế bào gốc.
[iii]: dopamine: là hoóc-môn và chất dẫn truyền thần kinh xuất hiện phổ biến ở động vật, bao gồm cả động vật có xương sống lẫn không xương sống. Về mặt cấu trúc hóa học, đó là một phenethylamine.
[iv]: thể vân (striatum): vùng não tiết ra chất dẫn truyền thần kinh dopamine
[v]: Virus retro hay còn được gọi là “virus phản hồi” (retroviruses) là loại virus ngoại bào chứa RNA và thực hiện chức năng sinh học ngoại bào hoàn toàn độc lập với vật chủ. Chúng có enzyme dịch mã ngược, xúc tác tổng hợp DNA trung gian để kết hợp với gene của tế bào vật chủ mà chúng ký sinh (tái tạo thông qua một DNA trung gian). Do có thể tạo ra được DNA nên chúng có thể tạo ra protein mang tin tức di truyền đến thế hệ tế bào con cháu.
Nam Hy Hoàng Phong (dịch và chú thích theo “Stem cell method treats Parkinson's symptoms in rats”, MIT News)