Khoa học - Y dược

Thay đổi tế bào dẫn đến viêm xoang dị ứng mãn tính (17/10/2018)

Nghiên cứu giới thiệu cơ chế hoạt động bền bỉ của polyp mũi, và các chiến lược điều trị khả thi mới.

Viêm mũi xoang mãn tính khác với các trường hợp viêm mũi dị ứng thông thường theo mùa. Viêm xoang mãn tính là tình trạng các xoang bị viêm và sưng lên trong suốt thời gian dài hàng tháng đến hàng năm, dẫn đến khó thở và các triệu chứng khác khiến bệnh nhân cảm thấy rất khó chịu. Ở một số bệnh nhân, tình trạng viêm mãn tính này tạo ra sự phát triển mô được gọi là polyp mũi, có khi phải phẫu thuật để loại bỏ.

Ảnh: Viêm mũi xoang

Bằng cách thực hiện phân tích toàn bộ gen của hàng nghìn đơn bào của những bệnh nhân, các nhà nghiên cứu của MIT và Brigham và Bệnh viện Phụ nữ đã tạo ra bản đồ đầu tiên toàn bộ tế bào của một mô rào cản trong quá trình viêm. Phân tích dữ liệu này đã dẫn đến đề xuất một cơ chế mới có thể giải thích điều gì đã làm cho viêm mũi xoang trở thành mãn tính.

Phát hiện cũng đưa ra lời lí giải tại sao một số bệnh nhân viêm mũi xoang lại phát triển polyp mũi, phát sinh từ các tế bào biểu mô trên đường hô hấp. Hơn nữa, nghiên cứu của họ có thể có ý nghĩa rộng hơn bởi nó cũng liên quan đến điều trị các bệnh viêm mãn tính khác của các mô rào cản như hen suyễn, bệnh chàm và bệnh viêm ruột.

“Chúng tôi thấy sự khác biệt về biểu hiện gen chính trong các tập con của các tế bào biểu mô trước đây đã bị che khuất trong phân tích mô hàng loạt”, Alex K. Shalek, một thành viên cốt lõi của Viện Kỹ thuật Y khoa của MIT cho biết. Shalek nói: “Khi bạn nhìn toàn bộ dữ liệu transcriptome, so sánh các tế bào từ những bệnh nhân với các tình trạng bệnh khác nhau qua hàng nghìn gen, bạn có thể bắt đầu hiểu mối quan hệ giữa chúng và khám phá những chương trình phiên mã nào đã thay thế những chương trình bình thường”.

Trình tự RNA tế bào đơn lâm sàng

Năm ngoái, Shalek và các cộng sự đã phát triển một công nghệ di động mới cho phép sắp xếp nhanh các nội dung RNA của hàng nghìn tế bào đơn lẻ song song với các mẫu lâm sàng nhỏ. Công nghệ này, được gọi là Seq-Well, cho phép các nhà nghiên cứu xem những chương trình phiên mã nào được bật bên trong các tế bào riêng lẻ, cung cấp cái nhìn sâu sắc về bản chất và chức năng của những tế bào đó.

Trong nghiên cứu mới nhất của họ, các nhà nghiên cứu đã áp dụng công nghệ này cho các tế bào từ đường hô hấp trên của bệnh nhân bị viêm mũi xoang mãn tính, với giả thuyết rằng các mẫu biểu hiện gen khác nhau trong các tế bào biểu mô có thể tiết lộ tại sao một số bệnh nhân phát triển polyp mũi trong khi những người khác thì không.

Phân tích này cho thấy sự khác biệt nổi bật trong các gen thể hiện trong các tế bào biểu mô cơ bản (một loại tế bào gốc mô) từ những bệnh nhân có và không có polyp mũi. Ở những bệnh nhân không có polyp và ở những người khỏe mạnh, những tế bào này thường tạo thành một lớp mô cơ bản nằm bên trong đường mũi. Ở bệnh nhân polyp, các tế bào này bắt đầu chồng chất và tạo thành các lớp dày hơn thay vì phân biệt thành các tập con tế bào biểu mô cần thiết để bảo vệ vật chủ.

Đây là loại tổng thể mô bất thường đã được theo dõi trong lĩnh vực mô học trong nhiều thập kỷ, nhưng nghiên cứu mới cho thấy rằng các tế bào đáy từ những bệnh nhân polyp đã bật một chương trình biểu hiện gen cụ thể. Chương trình này dường như được duy trì trực tiếp bởi IL-4 và IL-13, các quá trình phân chia tế bào chất đáp ứng miễn dịch được biết là gây viêm dị ứng khi sản xuất quá mức ở mức độ bệnh lý.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các tế bào đáy này cũng giữ lại “kí ức” khi tiếp xúc với IL-4 và IL-13: Khi họ loại bỏ các tế bào đáy khỏi những vị trí có polyp và không có polyp, nuôi cấy chúng trong điều kiện tương đương trong một tháng, và sau đó phơi nhiễm chúng với IL -4 và IL-13, họ phát hiện ra rằng các tế bào không bị kích thích từ những bệnh nhân bị polyp đã biểu hiện nhiều gen được gây ra ở những người không có polyp. Trong số các ký hiệu kí ức đáp ứng IL-4 và IL-13 là các gen từ một đường dẫn tín hiệu tế bào được gọi là Wnt, điều khiển sự biệt hóa tế bào.

Các nhà miễn dịch học từ lâu đã biết rằng tế bào B và tế bào T có thể lưu trữ kí ức về một chất gây dị ứng mà chúng đã tiếp xúc, điều này phần nào giải thích tại sao hệ thống miễn dịch có thể phản ứng quá mức khi gặp lại chất gây dị ứng vào lần tiếp theo. Tuy nhiên, phát hiện mới cho thấy rằng các tế bào đáy cũng đóng góp rất nhiều vào kí ức này.

Vì các tế bào đáy là các tế bào gốc, những tế bào gốc này tạo ra các tế bào khác được tìm thấy trong biểu mô hô hấp, kí ức này có thể ảnh hưởng đến các hình thái biểu hiện gen tiếp theo và khả năng tạo ra các tế bào biểu mô trưởng thành đặc biệt. Nhóm nghiên cứu ghi nhận một tác động đáng kể đến sự cân bằng của các loại tế bào trong biểu mô ở những bệnh nhân bị bệnh nặng, dẫn đến một quần thể các tế bào bị suy giảm đa dạng.

“Một khi bạn biết rằng IL-4 và IL-13 hoạt động trên các tế bào gốc, nó thay đổi cách bạn phải suy nghĩ về sự can thiệp, so với nếu chúng hoạt động trên các tế bào khác biệt, bởi vì bạn phải kí ức đó để mang hệ thống trở lại cân bằng nội môi”, Shalek nói. "Nếu không, bạn đang không thực sự đối phó với nguyên nhân gốc rễ của vấn đề".

Phát hiện này cho thấy tầm quan trọng của việc tìm kiếm các tế bào miễn dịch đối với các yếu tố ảnh hưởng đến dị ứng mãn tính, Shruti Naik, giáo sư về bệnh lý, y học và da liễu tại Đại học Y khoa New York cho biết.

Naik, một nghiên cứu viên cho biết: “Họ kiểm tra mô toàn bộ, hơn là xu hướng nghiên cứu về loại tế bào này hay loại tế bào khác, và những gì họ tìm thấy là các thành phần khác của mô bị ảnh hưởng không thể khắc phục bởi chứng viêm”.

Chặn các quá trình phân chia tế bào chất ở người

Phát hiện này cho thấy những nỗ lực liên tục để ngăn chặn tác động của IL-4 và IL-13 có thể là một cách tốt để cố gắng điều trị viêm mũi xoang mãn tính, một giả thuyết cho rằng các nhà nghiên cứu đã xác nhận bằng cách sử dụng kháng thể ngăn chặn một thụ thể chung cho hai cytokine này. Kháng thể này đã được chấp thuận để điều trị bệnh chàm và đang trải qua thử nghiệm thêm cho các mục đích sử dụng khác. Các nhà nghiên cứu đã phân tích biểu hiện gen của các tế bào đáy được lấy từ một trong những bệnh nhân có polyp trước và sau khi được điều trị bằng kháng thể này. Họ phát hiện ra rằng hầu hết, nhưng không phải tất cả, các gen đã được kích thích bởi IL-4 và IL-13 đã trở lại mức biểu hiện bình thường.

“Nó cho thấy sự phong tỏa IL-4 và IL-13 có thể giúp khôi phục các tế bào đáy và các tế bào tiết để hướng tới một trạng thái khỏe mạnh hơn”, Ordovas-Montanes nói. “Tuy nhiên, vẫn còn một số dấu hiệu di truyền còn sót lại. Vì vậy, bây giờ câu hỏi sẽ là, làm thế nào để nhắm mục tiêu những phần còn lại này?".

Các nhà nghiên cứu hiện đang có kế hoạch nghiên cứu chi tiết hơn nữa các cơ chế phân tử để giải thích vì sao các tế bào đáy lưu trữ kí ức viêm, điều này có thể giúp họ phát hiện các mục tiêu bổ sung cần dùng thuốc. Họ cũng đang nghiên cứu các bệnh viêm ảnh hưởng đến các bộ phận khác của cơ thể, chẳng hạn như bệnh viêm ruột, nơi viêm thường dẫn đến polyp có thể trở thành ung thư. Điều tra xem các tế bào gốc trong ruột có còn nhớ các sự kiện miễn dịch, duy trì bệnh tật và đóng một vai trò trong sự hình thành khối u hay không, sẽ là chìa khóa để thiết lập các can thiệp sớm cho các bệnh ung thư do viêm.

Nguồn: Đ.T.N (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 12/10/2018