Các nhà khoa học tìm ra cách xóa ký ức của tế bào để tái lập trình thành tế bào gốc

• Nhóm nghiên cứu tại Úc đã phát triển tái lập trình TNT, đưa tế bào soma người trở lại trạng thái giống tế bào gốc phôi hơn, nhằm giải quyết một bài toán lâu năm của y học tái tạo
• Quy trình tạo tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPS) hiện nay có thể để lại ký ức biểu sinh và các bất thường của tế bào gốc ban đầu, dẫn đến khác biệt về chức năng so với tế bào gốc phôi
• Phương pháp TNT mô phỏng quá trình thiết lập lại biểu sinh trong giai đoạn phát triển phôi sớm, đồng thời đưa thêm một bước thiết lập lại mới vào thời điểm các bất thường xuất hiện trong quá trình tái lập trình
• Tế bào TNT-iPS gần với tế bào gốc phôi người hơn tế bào iPS thông thường về cả phân tử lẫn chức năng, và biệt hóa tốt hơn thành các loại như tế bào tiền thân thần kinh
• Phương pháp này có tiềm năng nâng chuẩn cho liệu pháp tế bào và nghiên cứu y sinh, nhưng cơ chế phân tử chính xác của các bất thường biểu sinh ở iPS và quá trình chỉnh sửa chúng vẫn cần được nghiên cứu thêm

---

Vấn đề mà tái lập trình TNT nhắm tới

• Trong bài báo trên Nature, nhóm nghiên cứu tại Úc công bố một phương pháp tái lập trình mới giúp tế bào người trở nên giống tế bào gốc phôi hơn
• Từ giữa thập niên 2000, người ta đã biết rằng tế bào soma trưởng thành không phải tế bào sinh dục cũng có thể được tái lập trình nhân tạo về trạng thái tương tự tế bào gốc phôi
• Khi chuyển tế bào soma người như tế bào da thành tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPS), về cơ bản có thể tạo ra nguồn tế bào giống tế bào gốc phôi gần như không giới hạn để dùng cho mô hình hóa bệnh, sàng lọc thuốc và liệu pháp dựa trên tế bào
• Tuy nhiên, tái lập trình hiện nay có thể để lại trong tế bào iPS ký ức biểu sinh về trạng thái tế bào soma ban đầu cùng các bất thường biểu sinh khác
  • Sự khác biệt này tạo ra khác biệt chức năng giữa tế bào iPS và tế bào gốc phôi mà chúng phải mô phỏng
  • Khác biệt cũng có thể tiếp diễn ở các tế bào chuyên biệt được tạo ra từ tế bào iPS, từ đó hạn chế phạm vi ứng dụng

Cách hoạt động của phương pháp TNT và kết quả nghiên cứu

• Tái lập trình transient-naive-treatment (TNT) mô phỏng quá trình thiết lập lại hệ biểu sinh của tế bào diễn ra trong giai đoạn phát triển phôi rất sớm
• Nhóm nghiên cứu đã phân tích cách hệ biểu sinh của tế bào soma thay đổi trong toàn bộ quá trình tái lập trình, qua đó xác định thời điểm xuất hiện bất thường biểu sinh
  • Sau đó, họ thiết kế một bước thiết lập lại hệ biểu sinh mới để tránh các bất thường và xóa ký ức tế bào
• Tế bào TNT-iPS người mới được tạo ra gần với tế bào gốc phôi người hơn so với tế bào iPS tạo bằng phương pháp hiện có
  • Tương đồng hơn ở cả đặc tính phân tử và đặc tính chức năng
  • Quá trình biệt hóa thành nhiều loại tế bào, như tế bào tiền thân thần kinh, cũng diễn ra tốt hơn so với tế bào iPS tạo bằng phương pháp chuẩn
• Phương pháp TNT có thể giảm các vấn đề phát sinh khi tạo tế bào iPS theo cách hiện nay, qua đó làm nhẹ những kết quả có thể gây hại lâu dài cho liệu pháp tế bào nếu bị bỏ mặc
• Cơ chế phân tử chính xác khiến bất thường biểu sinh ở iPS xuất hiện và được chỉnh sửa vẫn chưa được hiểu hoàn toàn, nên cần nghiên cứu thêm
• Có thể xem toàn bộ bài báo tại Transient naive reprogramming corrects hiPS cells functionally and epigenetically

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Một nghiên cứu thật sự thú vị. Tiêu đề hơi thiếu chính xác; tóm lại, cách tạo tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC) từ tế bào người không phải tế bào gốc vốn đã được biết đến, nhưng chúng không hoạt động “giống tế bào gốc” tốt như tế bào gốc phôi (ESC)
  Điểm cốt lõi của bài báo này không phải là đề xuất một cách mới để tạo tế bào gốc, mà là xem xét các yếu tố biểu sinh khiến iPSC không thể hành xử như ESC, xác định sự khác biệt và bất thường trong các mẫu biểu sinh nhất định, rồi phát triển kỹ thuật đặt lại các bất thường đó để chúng hoạt động tốt hơn
  Nói thêm, DNA mã hóa protein và RNA, nhưng lý do mọi tế bào có cùng DNA mà tế bào da và neuron lại khác nhau là vì có một lớp điều tiết việc gene nào được biểu hiện, ở mức độ bao nhiêu và dưới dạng nào. Khi trạng thái điều tiết này được duy trì qua các thế hệ tế bào, nó được gọi là biểu sinh học
  Theo suy đoán cá nhân, điều này rất thú vị để tạo iPSC tốt hơn cho nghiên cứu, nhưng tác động đối với ứng dụng y khoa vẫn chưa rõ. iPSC về cơ bản khá gần với tế bào ung thư và phải được xử lý cực kỳ thận trọng, nên việc đưa vào cơ thể người là điều đáng ngại; bài báo này cũng không đưa ra phương pháp mới để tạo tế bào gốc. Tuy vậy, nếu việc tái lập trình được cải thiện, chúng có thể dễ kiểm soát hơn và có khả năng an toàn hơn hoặc có chức năng tốt hơn

  • iPSC hữu ích khi muốn thử nghiệm trên các loại tế bào khó lấy. Ví dụ, khó có thể khoan lỗ trên đầu người để lấy mẫu tế bào não, nhưng dùng iPSC có nguồn gốc từ tế bào da hoặc tế bào mỡ thì dễ hơn nhiều
    Dĩ nhiên iPSC không phải là tế bào mong muốn thực sự mà là mô hình tế bào, nhưng thường vẫn tốt hơn dòng tế bào bất tử hóa hoặc mô từ thi thể
  • Việc lấy một phần tế bào mỡ từ hút mỡ rồi biến đổi chúng bằng hóa học và cơ học trong ống nghiệm để tạo iPSC trông gần như một quy trình nhà máy. Nó gợi hình ảnh kiểu phòng điều chế ecstasy trong gara thập niên 90, rồi sau đó tiêm ngược lại vào cơ thể
    Đây không phải là việc cơ thể tự làm được, và cũng là một trong những cách tiếp cận được dùng trong điều trị ung thư để tăng số lượng tế bào miễn dịch. Nhân tiện, melatonin làm tăng giải phóng tế bào gốc từ tủy xương, nên có vẻ ngủ đủ suốt đời cũng rất quan trọng

• Việc tưởng tượng quá trình phát triển của tế bào có thể được đảo ngược hoàn toàn là một bước nhảy khá lớn, nhưng có thể là khả thi. Câu then chốt cần chú ý trong nghiên cứu này là: “Giáo sư Polo cho biết cơ chế phân tử chính xác của các bất thường biểu sinh trong iPS và việc chỉnh sửa chúng vẫn chưa được biết đầy đủ, và cần thêm nghiên cứu để hiểu điều này”
  Độ chính xác mang tính chương trình trong sinh sản của người hay động vật có vú là ở mức khó tin. Một tế bào của nam XY và một tế bào của nữ XX hợp nhất thành một hợp tử có khả năng sống, và một tế bào đó chứa toàn bộ thông tin cần thiết để phát triển thành kangaroo, cá voi, con người hoặc chuột chũi trụi lông
  Phần lớn quá trình phát triển liên quan đến việc bất hoạt có chọn lọc những vùng lớn của bộ gene. Chẳng hạn neuron không cần nhiều thứ mà tế bào tim cần. Nghiên cứu này cho rằng sự bất hoạt có chọn lọc đó có thể được đảo ngược, nhưng ở cấp độ cấu trúc phân tử thì chúng ta vẫn chưa biết rõ nó diễn ra như thế nào
  Cuối cùng, điều này chỉ ra rằng cấu trúc ba chiều của bộ gene là quan trọng ở nhiều tầng mức, nhưng dường như chúng ta vẫn chưa có nhiều phương pháp tốt để phân tích thực nghiệm một cách đúng nghĩa

• Có vẻ chúng ta đã khá gần một đột phá lớn trong lĩnh vực kéo dài tuổi thọ. Với tế bào gốc, những việc như thế này cũng trở nên khả thi
  “Phạm vi những thay đổi do nhồi máu cơ tim gây ra quá lớn để tim tự sửa chữa hoặc ngăn tổn thương thêm. Nhưng liệu pháp tế bào gốc biệt hóa thành tim đã đảo ngược hoàn toàn hoặc một phần hai phần ba các thay đổi do bệnh gây ra, và 85% tất cả các nhóm chức năng tế bào bị bệnh ảnh hưởng đã phản ứng tích cực với điều trị”, Andre Terzic của Trung tâm Y học Tái tạo Mayo Clinic nói
  https://newsnetwork.mayoclinic.org/discussion/mayo-clinic-re...

  • Chuyện “gần” có một đột phá nào đó với tế bào gốc đã được nói ít nhất 15 năm rồi, nhưng lần nào cũng hoặc không thành, hoặc kết thúc theo hướng gây ung thư vì các vấn đề như khả năng tạo khối u và tính sinh miễn dịch
    Khó mà tin cho đến khi tận mắt thấy
  • Có lẽ thứ chúng ta ít cần nhất lúc này là con người sống lâu hơn

• Điều này có ý nghĩa gì?

  • Công việc cần làm để đạt được kết quả mong muốn giảm đi rất nhiều. Nó có thể dẫn đến các hướng như sửa chữa mô không phẫu thuật, thay thế và trẻ hóa

• Bài đang ở đầu trang chính mà không có bình luận nào, có lẽ do những người không chuyên như tôi đăng lên với hy vọng đây là một tiến bộ có ý nghĩa. Mong ai đó giải thích tầm quan trọng thực sự của nó

  • Từ góc nhìn của người không chuyên, tế bào gốc giống như đất sét. Chúng rất hữu ích
    Khi hiểu được những chi tiết như thế này, một ngày nào đó nó có thể dẫn đến việc đặt lại cơ thể chúng ta để kéo dài tuổi thọ đáng kể, hoặc giúp ta có một cơ thể tốt hơn ngay cả khi đã già
    Bước này sẽ chưa đi thẳng vào điều trị y tế ngay, nhưng chúng ta đang mở khóa kiến thức nền tảng mà sau này sẽ xử lý, và vẫn chưa biết sức mạnh của nó sẽ lớn đến đâu. Tôi cho rằng lão hóa ở người, tuổi thọ và y sinh học là những công việc quan trọng nhất
  • Tôi đã viết một bản tóm tắt đại khái, hy vọng có ích: https://news.ycombinator.com/item?id=37287128
  • Như thường lệ, phần nội dung bài báo thận trọng hơn nhiều so với thông cáo báo chí, nhưng câu này trong phần kết luận cho thấy lợi ích tiềm năng. Nó nói rằng có thể biến việc đặt lại tế bào gốc soma — vốn là rào cản khi chuyển sang điều trị thực tế — thành một quy trình có khả năng mở rộng và thực tiễn
    “Our work shows that TNT reprogramming is a practical and scalable approach to overcome these intrinsic characteristics of hiPS cells, which is important for the clinical delivery of this technology.”
  • Nếu có tế bào gốc, về lý thuyết có thể lập trình chúng biệt hóa thành bất kỳ loại tế bào nào. Vì vậy, tái tạo mô, sửa chữa tổn thương, tạo phổi hoặc gan mới, v.v. có thể trở nên khả thi
  • Tế bào gốc có tính đa năng, nên có thể có nhiều hơn một số phận phát triển. Khi tiến xa hơn, tiềm năng sẽ thu hẹp về một loại tế bào cụ thể
    Các liệu pháp tế bào gốc trước đây phải trải qua quá trình sàng lọc rộng để thu được các tế bào sẽ phát triển phù hợp với mục tiêu điều trị
    Nếu có thể xóa đi số phận đã được định sẵn, quy trình sẽ giảm đi rất nhiều, và có thể tạo ra tế bào gốc về cơ bản là phổ quát hoặc gần như phổ quát, với số phận được quyết định bởi mô xung quanh và các tín hiệu khuếch tán

• Cuối cùng nếu tìm ra cách ngăn lão hóa, tôi hơi tiếc là đến lúc đó có lẽ mình đã ngoài 90 tuổi

  • May là người ta cũng đang nghiên cứu cách đảo ngược lão hóa. Có thể việc định kỳ sửa chữa tổn thương còn dễ hơn ngăn tổn thương phát sinh ngay từ đầu