Khoa học tự nhiên

Các nhà khoa học Đức đã phát triển thành công tế bào beta nhân tạo (17/12/2016)

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Martin Fussenegger, Khoa Kỹ thuật và Khoa học hệ thống sinh học (D-BSSE) - Trường Đại học ETH, Basel, Đức đứng đầu đã tạo ra được các tế bào nhân tạo bằng cách sử dụng một phương pháp kỹ thuật đơn giản.

Các tế bào beta nhân tạo này có thể làm mọi thứ như các tế bào tự nhiên: chúng có thể đo lượng đường gluco trong máu và sản sinh ra đủ insulin cần thiết để làm giảm hiệu quả mức đường huyết. Các nhà nghiên cứu ETH mới đây đã công bố kết quả nghiên cứu này trên tạp chí Science.

Hình ảnh tế bào nhân tạo beta HEK

Các phương pháp tiếp cận trước đây chủ yếu dựa vào các tế bào gốc, đây là những tế bào đã cho phép các nhà nghiên cứu phát triển được thành các tế bào beta bằng cách hoặc bổ sung các yếu tố tăng trưởng hoặc hợp thành các mạng lưới gen phức tạp.

Phương pháp tiếp cận mới này của nhóm nghiên cứu ETH chính là họ đã sử dụng một dòng tế bào dựa trên các tế bào thận của người có tên là tế bào HEK. Và họ cũng đã sử dụng các protein vận chuyển đường gluco tự nhiên và các ống dẫn kali trong màng của tế bào HEK. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã mở rộng tế bào này bằng một ống dẫn canxi phụ thuộc điện áp nào đó và một gen để sản sinh insulin và GLP-1. GLP-1 là một hóc môn có liên quan đến sự điều chỉnh mức đường huyết.

Trong các tế bào beta nhân tạo, protein vận chuyển đường gluco tự nhiên của tế bào HEK sẽ mang đường gluco từ trong mạch máu vào bên trong của tế bào. Khi mức đường huyết vượt quá một ngưỡng nhất định, các ống dẫn kali đóng lại. Điều này làm ngắt điện áp phân bộ trong màng tế bào, dẫn đến các ống dẫn canxi mở rộng. Khi canxi luân chuyển bên trong, nó sẽ khiến các tế bào HEK bao lấy tầng ra hiệu, làm ảnh hưởng việc sản xuất và bài tiết insulin hoặc GLP-1.

Các xét nghiệm các tế bào beta nhân tạo ban đầu ở chuột mắc bệnh tiểu đường cho thấy các tế bào làm việc rất hiệu quả: "Chúng làm việc tốt hơn và lâu hơn so với bất kỳ giải pháp điều trị hiện nay trên thế giới cho đến nay”, Fussenegger nói. Khi cấy vào mô chuột bị tiểu đường, các tế bào HEK đã được sửa đổi này làm việc rất đáng tin cậy trong ba tuần, sản xuất đủ số lượng insulin đóng vai trò điều chỉnh lượng đường trong máu.

Trong quá trình phát triển các tế bào nhân tạo, các nhà nghiên cứu đã áp dụng mô hình máy tính do nhóm nghiên cứu làm việc dưới sự chỉ đạo của giáo sư Jörg Stelling, D-BSSE, tạo ra. Mô hình này cho phép dự đoán các hành vi tế bào được tạo ra, và có thể xác minh lại bằng thực nghiệm. “Các dữ liệu từ thí nghiệm và các kết quả giá trị tính toán nhờ mô hình nỳ gần như giống hệt nhau”, Fussenegger nói.

Fussenegger và nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu trong một thời gian dài về các giải pháp dựa trên công nghệ sinh học để điều trị bệnh tiểu đường. Mới đây họ đã công bố rằng, họ đã phát triển thành công các tế bào beta từ các tế bào gốc từ mô mỡ của một người. Kỹ thuật này tuy tốn kém nhưng vì các tế bào beta có thể được tạo riêng lẻ cho từng bệnh nhân thì các giải pháp mới sẽ rẻ hơn và như là một phương pháp thích hợp cho tất cả các bệnh nhân tiểu đường.

Mặc dù vẫn còn đang trong giai đoạn nghiên cứu, tuy nhiên, khi các tế bào beta nhân tạo tiếp cận thị trường. Đầu tiên, chúng sẽ phải trải qua nhiều thử nghiệm lâm sàng khác nhau trước khi chúng có thể được sử dụng cho người. Các thử nghiệm này sẽ tốn kém và thường là vài năm qua.

“Khi các tế bào nhân tạo của chúng tôi không gây ra các rào cản nào, nó có thể tiếp cận thị trường trong 10 năm tới” Fussenegger cho biết.

Bệnh tiểu đường hiện đang trở thành hiểm họa của nhân loại. Theo ước tính của Liên đoàn Đái tháo đường Quốc tế, vào năm 2040 sẽ có hơn 640 triệu người trên thế giới sẽ bị bệnh tiểu đường. Tại Thụy Sĩ, hiện có nửa triệu người bị mắc căn bệnh này, với 40.000 người bị bệnh tiểu đường tuýp 1.

Nguồn: www.vista.gov.vn (Theo http://medicalxpress.com/news/2016-12-artificial-beta-cells.html, 8/12/2016)