Hình ảnh hiển vi điện tử quét của một điểm nối thần kinh cơ của con người được tạo ra trong các thiết bị microfluidic. Các sợi trục nơ-ron vận động đa năng có nguồn gốc từ tế bào gốc do con người tạo ra sẽ quạt ra và tự nhúng vào mô cơ của con người, tạo ra một bề mặt kết nối lớn. Nhà cung cấp hình ảnh: Tiến sĩ Pieter Baatsen, LiMoNe, Nhóm nghiên cứu Sinh học thần kinh phân tử và Katarina Stoklund Dittlau, Phòng thí nghiệm sinh học thần kinh tại VIB-KU Leuven Centre for Brain and Disease Research, tiếp xúc trực tiếp với cơ xương thông qua cái gọi là các điểm nối thần kinh cơ (NMJs). Thông qua NMJs mà các cơ xương nhận được tín hiệu làm cho chúng co lại hoặc thư giãn. Trong một số bệnh thoái hóa thần kinh, chẳng hạn như bệnh xơ cứng teo cơ một bên (ALS), NMJ bị phá hủy, dẫn đến yếu cơ tiến triển và cuối cùng là tử vong. Các phương pháp điều trị ALS chủ yếu tập trung vào việc giảm bớt các triệu chứng nhưng không thể ngăn chặn hoặc đảo ngược sự tiến triển của bệnh.

Để tìm ra các phương pháp điều trị hiệu quả hơn, các nhà nghiên cứu yêu cầu các mô hình dựa trên phòng thí nghiệm chính xác và dễ tiếp cận để ALS hiểu được nguyên nhân của nó cũng như phát triển và thử nghiệm các liệu pháp mới. Một bước đi theo hướng này đã được thực hiện bởi Ludo Van Den Bosch và các đồng nghiệp ở Bỉ, những người đã tạo ra NMJ bên ngoài cơ thể con người trong một thiết bị được gọi là thiết bị vi lỏng. Trong mô hình phức tạp này, các tế bào thần kinh vận động của con người, có nguồn gốc từ bệnh nhân ALS, thông qua các tế bào gốc đa năng cảm ứng được tạo ra từ tế bào da của chính họ và tế bào cơ xương của những người hiến tặng khỏe mạnh, phát triển trong các khoang nhỏ riêng biệt ở các mặt đối diện của thiết bị, nhờ đó các kênh nhỏ kết nối hai buồng.

Thật thú vị, theo thời gian, các tế bào thần kinh bắt đầu gửi các kết nối, được gọi là sợi trục, thông qua các kênh để tạo thành NMJ, có thể truyền tín hiệu từ các tế bào thần kinh đến các tế bào cơ, tương tự như NMJ trong cơ thể con người. Tuy nhiên, khi so sánh tế bào thần kinh vận động của bệnh nhân ALS với tế bào thần kinh vận động khỏe mạnh trong thiết lập này, rõ ràng là tế bào thần kinh vận động ALS gửi ít sợi trục hơn qua các kênh và hình thành ít NMJ hơn với tế bào cơ. Ngoài ra, các tế bào thần kinh vận động ALS tái tạo các sợi trục bị hư hỏng kém hiệu quả hơn. Thật đáng khích lệ, các tế bào thần kinh vận động ALS có thể được thúc đẩy để phát triển nhiều sợi trục hơn, đạt mức tương tự như các tế bào thần kinh vận động khỏe mạnh, bằng cách thêm hóa chất Tubastatin A vào môi trường nuôi cấy. Các nghiên cứu sâu hơn sẽ chỉ ra cách Tubastatin A, chất ức chế một số loại protein nhất định trong tế bào, thúc đẩy sự phát triển sợi trục trong tế bào thần kinh vận động ALS, và nếu hiệu quả tương tự có thể đạt được trên mô hình động vật và cuối cùng là ở bệnh nhân ALS.

Mô hình thu nhỏ mới của sự hình thành NMJ, được công bố gần đây trên tạp chí Stem Cell Reports, sẽ được ứng dụng rộng rãi trong việc nghiên cứu bệnh lý tế bào thần kinh vận động và khám phá các phương pháp điều trị tiềm năng trong ALS.

Nguồn: medicalxpress