Phát hiện mới về các thành phần của tế bào gan người
Gan là một trong những cơ quan lớn nhất và linh hoạt nhất của cơ thể con người. Nó biến đường, protein và chất béo từ thức ăn thành những chất hữu ích cho cơ thể và giải phóng chúng đến các tế bào. Ngoài vai trò trong quá trình trao đổi chất, gan còn là một cơ quan miễn dịch không thể thiếu để giải độc cho máu. Đáng chú ý nhất, gan là cơ quan nội tạng duy nhất có thể tái tạo trở lại kích thước đầy đủ với chỉ 25% khối lượng ban đầu. Bệnh gan là một trong những vấn đề sức khỏe lớn nhất trên thế giới và là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu. Chỉ ở Đức, ít nhất năm triệu bệnh nhân đang bị bệnh gan nhiễm mỡ, ung thư gan hoặc viêm gan. Mặc dù có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người, sự đa dạng của các loại tế bào gan riêng lẻ cũng như các quá trình phân tử và tế bào liên quan ở cả mô khỏe mạnh và mô bệnh vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Các nhà khoa học từ Viện Sinh học Miễn dịch và Biểu sinh Max Planck ở Freiburg và các đồng nghiệp từ Đại học Strasbourg hiện đang trình bày một bản đồ tế bào toàn diện của gan người được công bố trên tạp chí khoa học Nature. Sử dụng phương pháp giải trình tự RNA đơn bào, các nhà nghiên cứu do Dominic Grün (Trưởng nhóm Max Planck) đứng đầu, hợp tác với Phòng thí nghiệm Baumert đã thành công trong việc tạo ra một bản đồ chi tiết về các quần thể tế bào trong gan người khỏe mạnh. Dựa trên việc phân tích 10000 tế bào từ 9 người hiến tặng, bản đồ tế bào bao gồm tất cả các loại tế bào gan quan trọng, bao gồm tế bào gan, tế bào chuyển hóa chính của gan, tế bào nội mô lót các mạch máu, đại thực bào cư trú ở gan và các loại tế bào miễn dịch khác, cũng như các tế bào ống mật và các tiền sinh học biểu mô gan. Với dữ liệu này, các nhà nghiên cứu có thể nắm bắt sự đa dạng của các loại tế bào và trạng thái tế bào ở độ phân giải chưa từng có và hiểu được chúng thay đổi như thế nào trong quá trình phát triển hoặc khi bệnh tiến triển.
“Dấu vân tay” của tế bào
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra sự đa dạng đáng kinh ngạc giữa các tế bào riêng lẻ của cùng một loại tế bào được cho là giống nhau. Họ đã tìm thấy các kiểu phụ mới của tế bào gan, tế bào nội mô và đại thực bào, mặc dù hầu như không khác nhau về hình thái, nhưng lại có cấu hình biểu hiện gen riêng biệt. Những khám phá này có được nhờ tiến bộ đáng kể của các phương pháp phân tích tế bào đơn thực nghiệm và tính toán, cho phép kiểm tra các tế bào ở độ phân giải cao.
Trong giải trình tự RNA đơn bào, mô cơ quan cần khảo sát được phân ly thành các tế bào riêng lẻ; các tế bào này sau đó được phân lập và giải trình tự riêng biệt. Trình tự sắp xếp được sử dụng để xác định có bao nhiêu phân tử RNA thông tin (mRNA) của mỗi gen có trong tế bào. Bằng cách đo các phân tử RNA nào có trong tế bào tại một thời điểm nhất định, các nhà khoa học có thể xác định được gen nào đang hoạt động. Điều này tạo nên một loại "dấu vân tay" cung cấp cái nhìn toàn diện về bản chất của từng tế bào, cho phép chúng ta hiểu được các chức năng mà tế bào thực hiện, cách nó được điều chỉnh và cũng như điều gì sẽ xảy ra khi bệnh tật phát triển.
Xác định tiền thân của tế bào gan
Sử dụng “dấu vân tay” của các tế bào như vậy, các nhà nghiên cứu ở Freiburg cũng xác định được các đặc tính chưa từng được biết đến trước đây của một quần thể nhỏ các tế bào ống mật. Các ống dẫn mật chạy qua toàn bộ gan để vận chuyển mật đến túi mật. Nadim Aizarani, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, giải thích: "Dữ liệu của chúng tôi cho thấy rằng các tế bào trong quần thể con hiếm hoi này là tế bào tiền thân hoặc tế bào sinh sản”. Các tế bào tiền thân này hoặc biệt hóa thành tế bào gan hoặc tế bào ống mật khi được nuôi trong môi trường nuôi cấy. Các nhà nghiên cứu Max Planck tin rằng quần thể tế bào tiền thân này đóng một vai trò quan trọng trong việc tái tạo gan và cũng có thể liên quan đến sự phát triển của các bệnh gan hoặc khối u.
Dữ liệu tham khảo quan trọng cho bệnh nhân ung thư
Do đó, tập bản đồ tế bào và phương pháp giải trình tự RNA đơn bào có tiềm năng lớn trong điều trị ung thư. Các phương pháp hiện tại để phân tích mô bệnh, chẳng hạn như mô khối u, chỉ cung cấp giá trị trung bình của nồng độ gen hoạt động cho toàn bộ mẫu mô và do đó chỉ có một cái nhìn trung bình về cấu hình phân tử của khối u. Mặt khác, giải trình tự tế bào đơn nắm bắt được dấu hiệu phân tử của từng tế bào khỏe mạnh hoặc bị bệnh trong mẫu cần kiểm tra. Việc so sánh với dữ liệu tham khảo từ mô khỏe mạnh cho phép các nhà khoa học nhắm được mục tiêu là các đặc tính phân tử gây bệnh của tế bào khối u và có thể giúp phát triển các lựa chọn điều trị trong tương lai.
Trong nghiên cứu mới nhất, các nhà khoa học đã chứng minh bản đồ tế bào của gan người sẽ là cơ sở dữ liệu tham khảo cần thiết cho nghiên cứu ung thư gan. Họ so sánh dữ liệu của mô khỏe mạnh từ bản đồ tế bào với các tế bào từ ung thư biểu mô tế bào gan - dạng ung thư gan nguyên phát phổ biến nhất. Việc so sánh cho phép rút ra các kết luận, ví dụ: xác định các dấu hiệu tế bào khối u mới và mô hình hoạt động gen xáo trộn của các loại tế bào khác nhau trong khối u. "Tôi nghĩ rằng nghiên cứu ung thư bằng cách sử dụng giải trình tự tế bào đơn lẻ sẽ giúp cải thiện chẩn đoán và điều trị các khối u hiệu quả hơn nữa. Trong tương lai, chúng tôi sẽ không chỉ phát hiện ra những tương tác có thể xảy ra giữa các loại tế bào khác nhau trong khối u mà còn có thể quan sát những tương tác này khi bệnh tiến triển”, Dominic Grün chia sẻ thêm.
Các nhà nghiên cứu tin rằng bản đồ tế bào gan người của họ và các phương pháp được phát triển đã đặt nền tảng quan trọng trong y sinh học, điều này sẽ thúc đẩy nghiên cứu và hiểu biết về các bệnh gan ở cấp độ phân tử để có thể tạo ra các chiến lược điều trị mới chống lại các bệnh gan trong tương lai.
Nguồn: ScienceDaily
Xử lý tin: Phương Hà
