Tế bào thần kinh cột sống mới được chuyển đổi từ glia. Credited: Trung tâm Y tế UT Southwestern

Sử dụng kỹ thuật di truyền, các nhà nghiên cứu tại Đại học UT Southwestern và Indiana đã lập trình lại các tế bào hình thành sẹo trong tủy sống của chuột để tạo ra các tế bào thần kinh mới, thúc đẩy quá trình phục hồi sau chấn thương tủy sống. Các phát hiện được công bố trực tuyến ngày hôm nay trên tạp chí Cell Stem Cell, có thể mang lại hy vọng cho hàng trăm nghìn người trên thế giới bị chấn thương tủy sống mỗi năm.

Các tế bào trong một số mô cơ thể tăng sinh sau khi bị thương, thay thế các tế bào chết hoặc bị tổn thương như một phần của quá trình chữa lành. Tuy nhiên, trưởng nhóm nghiên cứu Chun-Li Zhang, Tiến sĩ, giáo sư sinh học phân tử và học giả WW Caruth, Jr. về Nghiên cứu Y sinh tại UTSW, giải thích rằng tủy sống thường không tạo ra các tế bào thần kinh mới sau chấn thương – một rào cản quan trọng để phục hồi . Ông cho biết thêm, vì tủy sống đóng vai trò chuyển tiếp tín hiệu giữa não và phần còn lại của cơ thể, nên việc không có khả năng tự phục hồi vĩnh viễn sẽ ngăn cản sự liên lạc giữa hai khu vực này, dẫn đến tê liệt, mất cảm giác và đôi khi là những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng. chẳng hạn như không có khả năng kiểm soát nhịp thở hoặc nhịp tim.

Zhang lưu ý rằng bộ não có một số khả năng hạn chế để sản xuấtcác tế bào thần kinh mới, dựa vào các tế bào tiền thân để bật các con đường tái tạo riêng biệt. Sử dụng kiến thức này làm nguồn cảm hứng, ông và các đồng nghiệp của mình đã tìm kiếm các tế bào có thể có tiềm năng tái sinh tương tự trong tủy sống.

Làm việc với mô hình chuột bị tổn thương tủy sống, các nhà nghiên cứu đã xem xét tủy sống bị thương của động vật để tìm một điểm đánh dấu thường được tìm thấy trong các tế bào thần kinh chưa trưởng thành. Zhang cho biết không chỉ dấu hiệu này còn hiện diện trong tủy sống sau khi bị thương, mà ông và nhóm của mình đã theo dõi các tế bào tạo ra nó: các tế bào không phải tế bào thần kinh được gọi là NG2 glia.

Glia NG2 đóng vai trò như những cơ quan sinh sản cho các tế bào được gọi là tế bào biểu mô tế bào, tạo ra lớp chất béo cách nhiệt bao quanh các tế bào thần kinh. Chúng hình thành sẹo thần kinh đệm sau chấn thương. Nhóm nghiên cứu của Zhang đã chỉ ra rằng khi tủy sống bị thương, những tế bào thần kinh đệm này tạm thời tiếp nhận các dấu hiệu phân tử và hình thái của các tế bào thần kinh chưa trưởng thành.

Để xác định nguyên nhân gây ra sự thay đổi của NG2 glia, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào SOX2, một loại protein tế bào gốc gây ra bởi chấn thương. Họ điều khiển di truyền những tế bào này để bất hoạt gen tạo ra protein này. Khi tủy sống của những con chuột bị điều khiển bị cắt, các nhà nghiên cứu đã thấy ít tế bào thần kinh chưa trưởng thành hơn nhiều trong những ngày sau chấn thương, cho thấy SOX2 đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp NG2 glia tạo ra các tế bào này. Tuy nhiên, ngay cả với mức SOX2 bình thường, những tế bào thần kinh chưa trưởng thành này không bao giờ trưởng thành để thay thế những tế bào bị ảnh hưởng bởi chấn thương.

Thực hiện một giải pháp ngược lại, Zhang và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng một kỹ thuật thao tác di truyền khác để làm cho gen Glia NG2 sản sinh quá mức SOX2. Điều thú vị là trong những tuần sau khi bị chấn thương tủy sống, những con chuột với thao tác này đã sản sinh ra hàng chục nghìn tế bào thần kinh trưởng thành mới. Điều tra sâu hơn cho thấy những tế bào thần kinh này đã tích hợp vào khu vực bị thương, tạo ra các kết nối mới với các tế bào thần kinh hiện có cần thiết để chuyển tiếp tín hiệu giữa não và cơ thể.

Zhang cho biết, hứa hẹn hơn nữa là này kỹ thuật di truyền đã dẫn đến những cải thiện về chức năng sau chấn thương tủy sống. Động vật được thiết kế để sản xuất quá mức SOX2 trong hệ thống NG2 của chúng hoạt động tốt hơn rõ rệt về các kỹ năng vận động trong vài tuần sau chấn thương tủy sống so với những động vật tạo ra lượng SOX2 bình thường. Lý do cho hiệu suất được cải thiện này dường như gấp nhiều lần. Zhang giải thích, những con vật này không chỉ có các tế bào thần kinh mới để thay thế cho những con bị tổn thương khi bị thương, mà chúng còn có ít mô sẹo hơn ở chỗ bị thương có thể cản trở quá trình hồi phục.

Zhang lưu ý rằng cuối cùng, các nhà nghiên cứu có thể khám phá ra những cách an toàn và hiệu quả để sản xuất quá mức SOX2 ở những bệnh nhân chấn thương tủy sống, giúp sửa chữa vết thương của họ bằng các tế bào thần kinh mới đồng thời giảm sự hình thành mô sẹo.

“Lĩnh vực tủy sống Zhang nói: chấn thương đã nghiên cứu rộng rãi về việc cố gắng chữa lành tổn thương bằng các tế bào gốc tạo ra tế bào thần kinh mới, nhưng điều chúng tôi đề xuất ở đây là chúng tôi có thể không cần cấy ghép tế bào từ bên ngoài. “Bằng cách khuyến khích NG2 glia tạo ra nhiều SOX2 hơn, cơ thể có thể tự tạo ra các tế bào thần kinh mới, xây dựng lại từ bên trong.”

(Nguồn Medicalxpress.com)