Kích thích sớm giúp tế bào cơ tim xuất nguồn iPSC trưởng thành nhanh hơn

Trong nghiên cứu tim mạch học, việc thử nghiệm các hợp chất thuốc tiềm năng (drug candidate) để kiểm tra độc tính và liều lượng cần thiết phải có một mô hình cơ tim người trưởng thành tốt. Một trong những mô hình đó là sử dụng tim kỹ nghệ mô (tissue-engineered heart model). Tuy nhiên, các nhà khoa học tại Columbia University vừa đề xuất một cải tiến mới sử dụng tế bào gốc đa năng cảm ứng (induced pluripotent stem cell – iPSC) và các kích thích điện và cơ ở giai đoạn sớm. Bài báo được xuât bản trên tạp chí Nature ngày 04.04.2018.

iPSC là những tế bào gốc được tạo ra từ các tế bào trưởng thành nhờ các hợp chất khác nhau. Nhiều năm trở lại đây, các nhà khoa học đã thành công trong việc tạo ra tế bào cơ tim xuất nguồn từ iPSC (induced pluripotent stem cell derived cardiomyocyte, gọi tắt là tế bào iPS-CM). Tuy nhiên, rất khó để có thể tạo ra các tế bào cơ tim trưởng thành với các đặc tính tương tự ở người trong phòng lab.

Nhóm nghiên cứu của giáo sư Gordana Vunjak-Novakovic tại Columbia University đã thành công trong việc tạo ra các tế bào cơ tim như vậy bằng cách tăng tần số các co thắt điện (electrically induced contraction) ở các tế bào iPS-CM giai đoạn sớm. Nhờ đó, các tế bào đáp ứng và biểu hiện các gene ở người trưởng thành, tổ chức các siêu cấu trúc, và thực thi một số chức năng ở một cơ tim trưởng thành chỉ sau bốn tuần nuôi cấy.

Vunjack-Novakovic và nhóm của cô tiến hành thí nghiệm trên hai loại tế bào iPS-CM (tế bào 12 ngày tuổi (giai đoạn sớm) và tế bào trưởng thành 28 ngày tuổi) ở ba điều kiện khác nhau.

• Điều kiện một: nhóm chứng trong đó không có bất kỳ kích thích nào.
• Điều kiện hai: kích thích điện liên tục trong ba tuần.
• Điều kiện ba: hai tuần kích thích điện với cường độ tăng dần sau đó là một tuần kích thích ở cường độ không đổi. Tình huống thứ ba này mô phỏng nhũng thay đổi mà tim trải qua trong vài tuần cuối ở giai đoạn phát triển thai và sau sinh.

Các nhà khoa học thấy rằng, trong điều kiện ba, việc tăng cường độ kích thích ở các tế bào iPS-CM giai đoạn sớm giúp chúng tạo thành mô tim trưởng thành chỉ sau bốn tuần nuôi cấy. Điều này có ý nghĩa rất lớn, vì kỹ thuật này giúp tạo ra mô hình mô tim trưởng thành cho các thử nghiệm thuốc trong thời gian rất ngắn.

Huy Vũ (chuyển ngữ)

Tài liệu đọc thêm:

1. Early Stimulation Improves Performance of Bioengineered Human Heart Cells. National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering. 04 April 2018.
2. Kacey Ronaldson-Bouchard et al. Advanced maturation of human cardiac tissue grown from pluripotent stem cells. Nature 04 April 2018. doi:10.1038/s41586-018-0016-3

Nguồn hình cover: