Tin tức | Thể P định hướng số phận tế bào: Nhóm nghiên cứu Đại học Colorado xác định cơ chế then chốt trong quá trình biệt hóa tế bào
Tế bào gốc là những nền tảng linh hoạt của cơ thể, nhưng chúng biết trở thành loại tế bào nào bằng cách nào? Sau gần ba thập kỷ nghiên cứu tế bào gốc, các nhà khoa học đã tìm ra một manh mối quan trọng về số phận tế bào trong một cấu trúc tế bào được gọi là thể P.
Một nghiên cứu hợp tác mới của Đại học Colorado Boulder và Baylor College of Medicine cho thấy các thể P giữ vai trò trung tâm trong việc điều hòa quá trình biệt hóa tế bào. Bằng cách thao tác với những đơn vị lưu trữ tế bào này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra hiệu quả trong phòng thí nghiệm các loại tế bào trước đây cực kỳ khó thu được. Trong số đó có các tế bào tiền thân của tế bào mầm, phát triển thành tinh trùng và trứng, cùng các tế bào toàn năng, có thể phát triển thành bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể.
“Giống như giả kim thuật tế bào”: khoa học kiểm soát số phận tế bào
“Tôi hình dung đây là một dạng giả kim thuật tế bào”, Justin Brumbaugh, đồng trưởng nhóm nghiên cứu và trợ lý giáo sư sinh học phân tử, tế bào và phát triển tại CU Boulder, cho biết. “Nếu hiểu và kiểm soát được các công tắc chi phối số phận tế bào, rồi biến một loại tế bào thành loại khác, chúng ta có thể mở ra một thế giới hoàn toàn mới về nghiên cứu và ứng dụng. Nghiên cứu của chúng tôi là nền tảng cho công việc đó.”
Những phát hiện này không chỉ có thể làm sâu sắc thêm hiểu biết về quá trình hình thành phôi và nguồn gốc bệnh tật, mà còn mở ra các hướng tiếp cận mới trong điều trị vô sinh, tái tạo cơ quan và thử nghiệm thuốc. Bruno Di Stefano, đồng trưởng nhóm nghiên cứu và trợ lý giáo sư tại Trung tâm Trị liệu Tế bào và Gen thuộc Baylor College of Medicine, cho biết: “Hiểu được cách sinh học vận hành ở cấp độ nền tảng nhất có giá trị to lớn.”
Mở khóa “kho lưu trữ” của tế bào
Các nhà nghiên cứu quan sát những thay đổi trong tế bào gốc phôi người, chuột và gà ở các giai đoạn phát triển khác nhau, tập trung vào các thể P. Những cụm nhỏ RNA và protein này nằm trong tế bào chất và hiện diện ở gần như tất cả tế bào động vật có xương sống.
Giáo sư hóa sinh Roy Parker của CU Boulder phát hiện các thể P vào 2003. Trước đây, các nhà khoa học từng cho rằng chúng chỉ là những “ngăn kéo rác” của tế bào, nơi lưu trữ và phân hủy RNA chưa được sử dụng. Nghiên cứu mới đã thay đổi quan điểm đó: các thể P giống những ngăn lưu trữ có tổ chức hơn. Những loại tế bào khác nhau lưu trữ các phân tử RNA khác nhau trong đó, và khi được giải phóng, các phân tử RNA này có thể chuyển hướng tế bào sang một số phận khác.
Brumbaugh giải thích: “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy các thể P kiểm soát sự chuyển đổi bản sắc tế bào bằng cách tạm thời cô lập những sản phẩm gen cụ thể và ức chế chức năng của chúng.”
Đáng chú ý hơn, khi các nhà nghiên cứu phá vỡ các thể P và cho phép RNA của chúng được đọc lại, tế bào có thể được đưa ngược về một giai đoạn phát triển linh hoạt hơn. Giống như đi ngược từ một cành cây về phía thân cây, các tế bào trưởng thành đã biệt hóa lấy lại tính linh hoạt và một lần nữa có thể được định hướng trở thành những loại tế bào khác.
Cơ hội mới cho tế bào toàn năng
Bằng phương pháp này, nhóm nghiên cứu đã chuyển đổi tế bào trưởng thành thành các tế bào giống tế bào mầm nguyên thủy (PGCLCs) và tế bào giống toàn năng. Brumbaugh cho biết: “Tế bào toàn năng gần như là chén thánh của sinh học tế bào gốc. Việc thu nhận và nghiên cứu đáng tin cậy những tế bào này trong phòng thí nghiệm từ lâu đã là một mục tiêu đặc biệt khó đạt được.”
Bước đột phá này mở ra nhiều khả năng trong tương lai. Tế bào mầm được tạo ra trong phòng thí nghiệm có thể hỗ trợ các phương pháp điều trị sinh sản mới, trong khi tế bào toàn năng có khả năng tái tạo các cơ quan hoặc mô bị tổn thương. Quan trọng hơn, kỹ thuật này có thể cho phép các nhà khoa học truy tìm nguồn gốc bệnh tật. Chẳng hạn, bằng cách đưa các tế bào thần kinh của bệnh nhân Parkinson trở lại giai đoạn phát triển sớm nhất, các nhà nghiên cứu có thể quan sát trực tiếp cách bệnh khởi phát.
Các nhà phát triển thuốc cũng có thể sử dụng những tế bào ở giai đoạn sớm này để tạo ra các mô hình thử thuốc chính xác hơn.
Vai trò quan trọng của microRNA
Nghiên cứu cũng phát hiện RNA không mã hóa, cụ thể là microRNA, giữ vai trò then chốt trong việc xác định những phân tử RNA nào được lưu trữ trong các thể P. Việc điều hòa các microRNA này cuối cùng có thể hỗ trợ phát triển những phương pháp điều trị mới cho các bệnh cụ thể.
“Hiểu được cơ chế mới chỉ là bước đầu tiên”, Di Stefano nói. “Giờ đây, khi biết điều gì thúc đẩy quá trình này, chúng ta có thể bắt đầu thao tác với nó theo những cách có mục tiêu.”
Tin tức | Thể P định hướng số phận tế bào: Nhóm nghiên cứu Đại học Colorado xác định cơ chế then chốt trong quá trình biệt hóa tế bào
Tin tức | Thể P định hướng số phận tế bào: Nhóm nghiên cứu Đại học Colorado xác định cơ chế then chốt trong quá trình biệt hóa tế bào
Tế bào gốc là những nền tảng linh hoạt của cơ thể, nhưng chúng biết trở thành loại tế bào nào bằng cách nào? Sau gần ba thập kỷ nghiên cứu tế bào gốc, các nhà khoa học đã tìm ra một manh mối quan trọng về số phận tế bào trong một cấu trúc tế bào được gọi là thể P.
Một nghiên cứu hợp tác mới của Đại học Colorado Boulder và Baylor College of Medicine cho thấy các thể P giữ vai trò trung tâm trong việc điều hòa quá trình biệt hóa tế bào. Bằng cách thao tác với những đơn vị lưu trữ tế bào này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra hiệu quả trong phòng thí nghiệm các loại tế bào trước đây cực kỳ khó thu được. Trong số đó có các tế bào tiền thân của tế bào mầm, phát triển thành tinh trùng và trứng, cùng các tế bào toàn năng, có thể phát triển thành bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể.
“Giống như giả kim thuật tế bào”: khoa học kiểm soát số phận tế bào
“Tôi hình dung đây là một dạng giả kim thuật tế bào”, Justin Brumbaugh, đồng trưởng nhóm nghiên cứu và trợ lý giáo sư sinh học phân tử, tế bào và phát triển tại CU Boulder, cho biết. “Nếu hiểu và kiểm soát được các công tắc chi phối số phận tế bào, rồi biến một loại tế bào thành loại khác, chúng ta có thể mở ra một thế giới hoàn toàn mới về nghiên cứu và ứng dụng. Nghiên cứu của chúng tôi là nền tảng cho công việc đó.”
Những phát hiện này không chỉ có thể làm sâu sắc thêm hiểu biết về quá trình hình thành phôi và nguồn gốc bệnh tật, mà còn mở ra các hướng tiếp cận mới trong điều trị vô sinh, tái tạo cơ quan và thử nghiệm thuốc. Bruno Di Stefano, đồng trưởng nhóm nghiên cứu và trợ lý giáo sư tại Trung tâm Trị liệu Tế bào và Gen thuộc Baylor College of Medicine, cho biết: “Hiểu được cách sinh học vận hành ở cấp độ nền tảng nhất có giá trị to lớn.”
Mở khóa “kho lưu trữ” của tế bào
Các nhà nghiên cứu quan sát những thay đổi trong tế bào gốc phôi người, chuột và gà ở các giai đoạn phát triển khác nhau, tập trung vào các thể P. Những cụm nhỏ RNA và protein này nằm trong tế bào chất và hiện diện ở gần như tất cả tế bào động vật có xương sống.
Giáo sư hóa sinh Roy Parker của CU Boulder phát hiện các thể P vào 2003. Trước đây, các nhà khoa học từng cho rằng chúng chỉ là những “ngăn kéo rác” của tế bào, nơi lưu trữ và phân hủy RNA chưa được sử dụng. Nghiên cứu mới đã thay đổi quan điểm đó: các thể P giống những ngăn lưu trữ có tổ chức hơn. Những loại tế bào khác nhau lưu trữ các phân tử RNA khác nhau trong đó, và khi được giải phóng, các phân tử RNA này có thể chuyển hướng tế bào sang một số phận khác.
Brumbaugh giải thích: “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy các thể P kiểm soát sự chuyển đổi bản sắc tế bào bằng cách tạm thời cô lập những sản phẩm gen cụ thể và ức chế chức năng của chúng.”
Đáng chú ý hơn, khi các nhà nghiên cứu phá vỡ các thể P và cho phép RNA của chúng được đọc lại, tế bào có thể được đưa ngược về một giai đoạn phát triển linh hoạt hơn. Giống như đi ngược từ một cành cây về phía thân cây, các tế bào trưởng thành đã biệt hóa lấy lại tính linh hoạt và một lần nữa có thể được định hướng trở thành những loại tế bào khác.
Cơ hội mới cho tế bào toàn năng
Bằng phương pháp này, nhóm nghiên cứu đã chuyển đổi tế bào trưởng thành thành các tế bào giống tế bào mầm nguyên thủy (PGCLCs) và tế bào giống toàn năng. Brumbaugh cho biết: “Tế bào toàn năng gần như là chén thánh của sinh học tế bào gốc. Việc thu nhận và nghiên cứu đáng tin cậy những tế bào này trong phòng thí nghiệm từ lâu đã là một mục tiêu đặc biệt khó đạt được.”
Bước đột phá này mở ra nhiều khả năng trong tương lai. Tế bào mầm được tạo ra trong phòng thí nghiệm có thể hỗ trợ các phương pháp điều trị sinh sản mới, trong khi tế bào toàn năng có khả năng tái tạo các cơ quan hoặc mô bị tổn thương. Quan trọng hơn, kỹ thuật này có thể cho phép các nhà khoa học truy tìm nguồn gốc bệnh tật. Chẳng hạn, bằng cách đưa các tế bào thần kinh của bệnh nhân Parkinson trở lại giai đoạn phát triển sớm nhất, các nhà nghiên cứu có thể quan sát trực tiếp cách bệnh khởi phát.
Các nhà phát triển thuốc cũng có thể sử dụng những tế bào ở giai đoạn sớm này để tạo ra các mô hình thử thuốc chính xác hơn.
Vai trò quan trọng của microRNA
Nghiên cứu cũng phát hiện RNA không mã hóa, cụ thể là microRNA, giữ vai trò then chốt trong việc xác định những phân tử RNA nào được lưu trữ trong các thể P. Việc điều hòa các microRNA này cuối cùng có thể hỗ trợ phát triển những phương pháp điều trị mới cho các bệnh cụ thể.
“Hiểu được cơ chế mới chỉ là bước đầu tiên”, Di Stefano nói. “Giờ đây, khi biết điều gì thúc đẩy quá trình này, chúng ta có thể bắt đầu thao tác với nó theo những cách có mục tiêu.”
Nguồn câu chuyện:
Tổng hợp trực tuyến