Bốn gene kiểm soát sự tăng trưởng của tế bào gốc tạo máu

Các tác giả đã nghiên cứu những tác động của 15.000 gen trong việc cân bằng giữa quá trình tự làm mới và biệt hóa trên tế bào gốc tạo máu ở người (hộp màu xanh). Sự hiểu biết sâu hơn những vấn đề này không chỉ cho phép chúng ta có thể thiết kế quy trình tốt hơn để nuôi cấy các tế bào bên ngoài cơ thể nhằm cải thiện việc cấy ghép tủy xương cho các bệnh nhân bị ung thư máu, mà còn giúp xác định các gen mới nhắm đến những mục tiêu cụ thể trong việc điều trị ung thư bạch cầu (Leukemia) (bảng trái và bên phải). Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng Cohesin, một phức hợp protein dạng vòng có khả năng liên kết với DNA trong tất cả các tế bào của chúng ta; hơn nữa protein này kiểm soát chặt chẽ sự cân bằng của quá trình tự làm mới và quá trình biệt hóa trong các tế bào gốc máu. Thiếu hụt Cohesin làm gia tăng quá trình tự làm mới và làm giảm quá trình biệt hóa của tế bào gốc máu người.

Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell Reports cho biết: một yếu tố quan trọng để có được các tế bào gốc máu tăng sinh bên ngoài cơ thể là phải hiểu được khoảng 20.000 gen có vai trò kiểm soát sự tăng sinh. Một nhóm nghiên cứu tại Đại Học Lund ở Thụy Điển đã nghiên cứu gần 15.000 gen và đã thành công trong việc xác định 4 gen then chốt, cùng nhau chi phối sự phát triển và tăng sinh của tế bào gốc.

Mỗi ngày, hơn 100 tỉ tế bào máu trưởng thành mới được tạo ra ở một người trưởng thành. Sự sản xuất này đòi hỏi các tế bào gốc tạo máu có khả năng tăng sinh, tự làm mới và biệt hóa thành các tế bào máu chuyên biệt.

Trong ghép tủy xương (còn gọi là cấy ghép tế bào gốc), các tế bào gốc tạo máu chịu trách nhiệm cho quá trình hình thành một hệ thống máu mới. Để thực hiện việc cấy ghép tế bào gốc an toàn hơn và có sẵn cho nhiều bệnh nhân mắc các bệnh như bệnh bạch cầu hoặc rối loạn máu di truyền. Các nhà nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới đang nghiên cứu làm thế nào để mở rộng – tăng sinh tế bào gốc tạo máu. Tuy nhiên, nhiều cơ chế của quá trình này vẫn chưa được hiểu rõ.

Roman Galeev, nghiên cứu sinh tại Trung Tâm Tế Bào Gốc của Đại Học Lund, là tác giả chính của nghiên cứu đã giải thích:” Việc làm rõ cái gì điều hòa sự cân bằng giữa tăng sinh và trưởng thành của tế bào gốc tạo máu có thể cung cấp “chìa khóa” quan trọng để có thể làm tăng sinh chúng bên ngoài cơ thể. Hơn thế nữa, cho phép xác định các mục tiêu mới để điều trị bệnh ung thư bạch cầu, các phương pháp này nhằm phá vỡ cân bằng giữa quá trình tăng sinh và trưởng thành”.

Một bước quan trọng là thiết lập bản đồ của hàng nghìn gen ảnh hưởng đến quá trình điều hòa sự tăng trưởng của tế bào gốc. Thông qua phương pháp “can thiệp RNA” (RNAi), một kỹ thuật giúp chọn lọc các gen riêng rẽ trong tế bào gốc. Nhóm nghiên cứu ở Đại học Lund đã thành công trong việc xác định các gen có ảnh hưởng đến sự điều hòa các tế bào gốc tạo máu.

Phó Giáo sư Jonas Larsson, người giám sát nghiên cứu tại Khoa Y Học Thực Nghiệm đã cho biết: “Đây là một nghiên cứu độc đáo của rất nhiều gen bên cạnh một gen khác chưa được biết đến trước đây. Ngoài ra, chúng tôi đã sử dụng tế bào gốc tạo máu người và điều này rất khó vì đòi hỏi một số lượng lớn các mẫu máu”.

Trong số 15.000 gen đã được thử nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận thấy có khoảng 20 ứng cử viên có khả năng tác động mạnh, ảnh hưởng đến sự cân bằng tăng trưởng trong các tế bào gốc máu. Trong đó có 4 gen đáng chú ý trong 20 gen này, chúng liên kết thông qua sự phối hợp vơi một phức hợp protein. Jonas Larsson cho biết thêm “Phát hiện cho thấy rằng phức hợp protein này mang tính quyết định và có chức năng bao quát trong sự tăng trưởng của các tế bào gốc máu,”.

Phức hợp protein được mã hóa từ 4 gen cộng với một gen khác. Phức hợp protein này được gọi là cohesin và tạo thành cấu trúc giữ các phần khác nhau của sợi DNA lại với nhau. Các nhà nghiên cứu tin rằng điều này cho phép phức hợp cohensin điều khiển hoạt động “on/off switches” trong DNA và làm thay đổi các tác động từ nhiều gen khác nhau lên tế bào gốc tạo máu và gây ảnh hưởng đến sự phân chia tế bào. Các tế bào gốc tạo máu nhân lên hoặc trưởng thành để trở thành một tế bào chuyên biệt với các nhiệm vụ khác nhau.

Độc lập với sự khám phá của các nhà nghiên cứu của trường Đại Học Lund, một nghiên cứu khác trong lĩnh vực ung thư máu gần đây đã xác định các đột biến trong 4 gene tương tự ở các bệnh nhân mắc các dạng ung thư máu khác nhau. Thông qua đó, Roman Galeev đã kết luận: “Điều này là vô cùng thú vị! Cùng với kết quả từ nghiên cứu của chúng tôi, kết quả này đã chỉ ra rằng các gen cohesin tác động trực tiếp và giữ vai trò quan trọng trong sự phát triển của bệnh ung thư máu. Phát hiện của chúng tôi đã mang đến những hiểu biết mới về sự tăng sinh của tế bào gốc máu được kiểm soát bằng cách nào. Cuối cùng, điều này có thể dẫn đến những cách thức mới có ảnh hưởng đến quá trình tăng sinh của tế bào gốc máu, giúp ngăn chặn sự phát triển của ung thư hoặc giúp tăng sinh các tế bào gốc phục vụ cho cấy ghép”.

IBSG – Stem Cell Group (chuyển ngữ)

Bài báo: 

1. Lund University. (2016, March 21). Quartet of genes controls growth of blood stem cells. ScienceDaily.
2. Roman Galeev, Aurélie Baudet, Praveen Kumar, Alexandra Rundberg Nilsson, Björn Nilsson, Shamit Soneji, Therese Törngren, Åke Borg, Anders Kvist, Jonas Larsson. Genome-wide RNAi Screen Identifies Cohesin Genes as Modifiers of Renewal and Differentiation in Human HSCs. Cell Reports, 2016; DOI: 10.1016/j.celrep.2016.02.082

Xin Mời Quý Độc Giả bỏ ra 2 – 5 phút để làm một khảo sát mức độ hài lòng về bài viết của IBSG tại đây. IBSG xin chân thành cảm ơn Quý độc giả.