Phát triển tuỷ xương nhân tạo để nuôi cấy tế bào gốc chữa trị ung thư
máu
Tế bào HSC (màu vàng) trong cấu trúc xốp tại tuỷ xương.
Mới đây, các nhà nghiên cứu tại châu Âu đã công bố một phát hiện mới trong việc phát triển tuỷ xương nhân tạo. Qua đó, các nhà khoa học thể mở rộng khả khả năng tái tạo tế bào gốc trong phòng thí nghiệm và liệu pháp chữa trị sẵn có cho những bệnh nhân mắc bệnh bạch cầu cấp (Leukemia).
Một trong những liệu pháp chữa trị chính đối với căn bệnh ung thư máu là tiêm các tế bào gốc tạo máu (hematopoietic - HSC). Những tế bào HSC có thể được thu hoạch từ một người hiến tặng phù hợp hoặc nuôi cấy từ tuỷ xương của chính bện nhân trong phòng thí nghiệm.
Thử thách lớn nhất trong việc sản xuất tế bào gốc HSC trong phòng thí nghiệm là chúng không tồn tại lâu bên ngoài môi trường tuỷ xương. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tế bào gốc và vật liệu tương tác Young Investigators Group mới đây đã chế tạo thành công tuỷ xương nhân tạo và sản phẩm của họ hứa hẹn sẽ khắc phục nhược điểm về khả năng sống ngắn của tế bào HSC.
Dẫn đầu bởi tiến sĩ Cornelia Lee-Thedieck, nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà nghiên cứu đến từ khoa giao diện chức năng thuộc viện KIT (IFG), khoa các hệ thống thông minh thuộc viện Max Planck, đại học Stuttgart và đại học Tübingen.
Việc nuôi cấy các tế bào HSC với các phương pháp hiện nay thường bị giới hạn bởi tế bào HSC nhanh chóng chuyển thành các tế bào máu trưởng thành trong một quá trình được gọi là phân hoá tế bào. HSC có khả năng phát triển thành 10 loại tế bào khác nhau. Những tế bào trưởng thành này có thời gian sống ngắn và không có thả năng tự tái tạo. HSC trong khi đó có thể tự tái sinh trong tuỷ xương khoẻ mạnh. Vì vậy, các nhà nghiên cứu phải đối mặt với thách thức là làm sao tạo ra một giải pháp thay thế cho tuỷ xương lấy từ bệnh nhân để có thể nuôi cấy HSC trong phòng thí nghiệm.
Với việc sử dụng các kết cấu hydrogel xốp, nhóm nghiên cứu Young đã tạo ra một chất mô phỏng các cấu trúc lỗ rỗ của xương xốp - vật liệu bên trong xương nơi tuỷ xương được lưu trữ. Sau đó, họ bổ sung một loạt các loại protein có trong tuỷ xương vào cấu trúc hydrogel để liên kết tế bào HSC. Các điều kiện cần thiết khác để đáp ứng khả năng tự tái tạo của HSC trong xương xốp cũng được mô phỏng bằng các tế bào gốc trung mô (MSC) từ tuỷ xương và dây rốn.
Khi được thử nghiệm bằng cách đưa các tế bào HSC từ máu dây rốn vào tuỷ xương nhân tạo, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các tế bào đã có thể tự tái tạo và duy trì khả năng phân hoá. Bước nghiên cứu tiếp theo là nhận biết hành vi của các tế bào gốc để có thể khai thác bằng các vật liệu tổng hợp.
Nhóm nghiên cứu hy vọng trong vòng từ 10 đến 15 năm nữa, nghiên cứu trên có thể dẫn đến khả năng phát triển một môi trường nhân tạo để tái sản xuất các tế bào gốc và chữa trị bệnh bạch cầu cấp. Chi tiết về nghiên cứu đã vừa được đăng tải trên tạp chí Biomaterials.
