Ếch trưởng thành lần đầu tiên được chứng minh là có thể mọc lại đôi chân bị cụt, đánh dấu đây là bước đột phá trong việc tái tạo nội tạng.
Tái sinh có nghĩa là phát triển lại một phần bị hư hỏng hoặc bị thiếu của một đàn organ từ mô còn sót lại. Người trưởng thành có thể tái tạo thành công một số cơ quan như gan và đặc biệt là da thường xuyên được đổi mới và sửa chữa nhưng tiếc là hầu hết các mô của con người đều bị tái tạo. các cơ quan không có khả năng tái sinh. Lĩnh vực y học tái tạo nhằm mục đích tìm cách kích hoạt lại quá trình tái tạo các mô trong cơ thể chúng ta. Giải pháp lý tưởng là thiết lập các con đường chuyển động quan trọng có thể khôi phục mô, chẳng hạn như chi, từ tế bào của chính nó, tuy nhiên, đây không phải là trường hợp đơn giản vì các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm hiểu các sắc thái của quá trình tái tạo mô.
Trong một nghiên cứu công bố Báo cáo di động, các nhà khoa học từ Đại học Tuft Hoa Kỳ nhằm mục đích tìm hiểu khả năng tái tạo mô và cách các tế bào hợp tác và hình thành cấu trúc ba chiều đàn organ. Họ đã chọn tái tạo sự phát triển mô ở một loài động vật thường không tái sinh và họ chọn loài lưỡng cư – ếch vuốt châu Phi thủy sinh trưởng thành (Xenopus laevis) – một động vật thí nghiệm thường được sử dụng trong nghiên cứu. Động vật lưỡng cư có khả năng tái tạo mô rất hạn chế tương tự như con người. Các nhà khoa học đã thiết kế thành công một thiết bị kích hoạt lại quá trình tạo mô tại vị trí cắt cụt và cho phép tái tạo một phần chi sau ở ếch Xenopus trưởng thành.
Phát triển lại các chi bị cụt
Đầu tiên, một lò phản ứng sinh học đeo được được in 3D bằng silicon và nó được làm đầy bằng hydrogel. Tiếp theo, các protein tơ hydrat hóa được đặt trên polyme hydrogel này được cho là có tác dụng thúc đẩy quá trình chữa lành và tái tạo. Hormone progesterone - một tế bào thần kinh - được thêm vào, thường được biết đến là có liên quan đến kinh nguyệt, mang thai và cho con bú. Progesterone cũng tham gia vào việc thúc đẩy quá trình sửa chữa mạch máu thần kinh và các mô khác. Những con ếch được chia thành các nhóm thử nghiệm, đối chứng và giả tạo. Trong nhóm đối chứng và nhóm giả tạo, thiết bị phản ứng sinh học được khâu vào ếch ngay sau khi bị cắt cụt chi. Trong nhóm thực nghiệm, progesterone được giải phóng bởi lò phản ứng sinh học vào vị trí cắt cụt chi. Các thiết bị đã được gỡ bỏ sau 24 giờ. Những con ếch sau đó được quan sát thường xuyên trong vài tháng. Ếch trong nhóm đối chứng và giả mạo phát triển một gai sụn mỏng ở vị trí cắt cụt, đây là hiện tượng bình thường khi quá trình tái tạo mô diễn ra không có sự trợ giúp. Người ta chỉ thấy ở ếch trong nhóm thí nghiệm rằng thiết bị phản ứng sinh học kích hoạt tái tạo chi lớn hơn và ếch mọc lại phần phụ có cấu trúc hình mái chèo gần với chi gần như đã hình thành hoàn chỉnh. Đây là dấu hiệu của sự tái tạo mô được hỗ trợ. Sự khác biệt có thể nhìn thấy được là đáng chú ý trong vòng vài tuần, chính nó cho thấy rằng thiết bị phản ứng sinh học đã tạo ra một môi trường hỗ trợ xung quanh vết thương để cho phép mô phát triển - tương tự như cách các mô sẽ phát triển trong phôi thai bên trong tử cung. Chỉ cần một lần cung cấp progesterone ngắn ngủi từ lò phản ứng sinh học (chỉ đặt trong 24 giờ) đã kích hoạt sự phát triển của mô mềm và xương trong vài tháng. Sau khi phân tích mô học và kiểm tra phân tử của các cấu trúc tái tạo, người ta phát hiện ra rằng những chi này dày hơn và có xương, độ trong và mạch máu phát triển hơn. Các động vật được điều trị bằng progesterone cũng hoạt động tích cực hơn so với nhóm đối chứng và giả mạo.
Sự phát triển của các chi dừng lại sau khoảng sáu tháng nhưng nó đã dẫn đến sự phát triển điển hình của các ngón tay và ngón chân. Các chi mọc lại có khối lượng và mật độ xương tốt, các mạch máu chính, dây thần kinh ổn định và những con ếch này thậm chí có thể bơi tương tự như cách những con ếch bình thường sử dụng các chi bản địa của chúng. Việc xác định trình tự RNA và phân tích bộ phiên mã cho thấy rằng sự biểu hiện gen trong các tế bào tại vị trí cắt cụt đã được sửa đổi bởi lò phản ứng sinh học. Vì vậy, các gen liên quan đến stress oxy hóa và hoạt động của các tế bào bạch cầu hoạt động tích cực (điều hòa) và một số gen khác bị điều chỉnh giảm. Phản ứng miễn dịch và sẹo cũng giảm do đó cho phép quá trình tái tạo tiếp tục bằng cách làm suy yếu phản ứng tự nhiên của cơ thể đối với chấn thương, điều này có thể cản trở quá trình tái tạo.
Tương lai
Nghiên cứu này dựa trên logic của việc xác định một chương trình khởi động hoặc kích hoạt sẽ dẫn đến sự tăng trưởng lâu dài. Nó có thể được gọi là một mô hình kích thích tế bào mới. Các nghiên cứu trước đó đã chỉ ra rằng chuột có thể tái tạo một phần các đầu ngón tay bị cụt trong những trường hợp bình thường nhưng vì chúng không sống dưới nước và không có nước để bảo vệ chúng, vì vậy không giống như động vật lưỡng cư, quá trình này ở chuột không hiệu quả vì các tế bào tái sinh nhạy cảm lại phải chịu các bề mặt cứng và lần nữa. Phương pháp tái sinh ở động vật có xương sống nên được áp dụng cho động vật có vú và cơ thể con người và có thể rất sớm trong tương lai, chúng ta có thể tái tạo các cơ quan phức tạp có thể được sử dụng để cấy ghép nội tạng hoặc bất kỳ loại thương tích nào, thậm chí có thể là ung thư.
***
Nguồn
Herrera-Rincon C và cộng sự. 2018. Ứng dụng ngắn gọn tại chỗ của Progesterone thông qua lò phản ứng sinh học đeo được tạo ra phản ứng tái tạo lâu dài ở Xenopus Hindlimb người lớn. Báo cáo di động. 25 (6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
***
