Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà khoa học đã nuôi cấy được mạch máu người "hoàn hảo" trong phòng thí nghiệm. Thành tựu này có thể tác động sâu sắc tới công cuộc nghiên cứu các bệnh về mạch, bao gồm cả tiểu đường.
Cụ thể hơn, nuôi cấy mạch máu người trong phòng thí nghiệm sẽ cho phép các nhà nghiên cứu tìm hiểu và thử nghiệm các loại thuốc mới một cách dễ dàng hơn nhiều so với bây giờ.
Hình ảnh 3D của một trong những "cơ quan" mạch máu mà nhóm nghiên cứu đã có thể phát triển từ các tế bào gốc.
"Có thể xây dựng mạch máu người dưới dạng organoids (phiên bản thu nhỏ và đơn giản hóa của một cơ quan được sản xuất trong ống nghiệm với 3 chiều kích thước) từ tế bào gốc là thành tựu khiến thay đổi cuộc chơi", tác giả cao cấp của nghiên cứu, Josef Penninger, giám đốc Viện Khoa học Đời sống tại Đại học British Columbia, nhấn mạnh. "Mỗi cơ quan đơn lẻ trong cơ thể chúng ta đều liên quan tới hệ tuần hoàn. Vì thế, nuôi cấy được mạch máu người có thể cho phép các nhà nghiên cứu làm sáng tỏ nguyên nhân và cách điều trị cho rất nhiều căn bệnh về mạch khác nhau, từ bệnh Alzheimer tới tim mạch, các vấn đề chữa lành vết thương, nhồi máu cơ tim và tất nhiên, cả bệnh tiểu đường".
Penninger và đồng nghiệp đã phát triển phương pháp nuôi cấy các organoid mạch máu người 3 chiều trên đĩa Petri (đĩa cạn có nắp dùng để cấy vi khuẩn). Một organoid là cấu trúc 3 chiều được nuôi cấy từ tế bào gốc mô phỏng một cơ quan và có thể được dùng để nghiên cứu các khía cạnh của cơ quan đó trên đĩa Petri.
Những organoid được gọi là organoid mạch này có thể nuôi cấy được từ tế bào gốc trong phòng thí nghiệm. Chúng mô phỏng một cách nổi bật cấu trúc và chức năng của mạch máu người thật.
Khi các nhà nghiên cứu cấy ghép các organoid mạch máu vào chuột, họ phát hiện thấy chúng phát triển thành các mạch máu người và thể hiện chức năng của mạch máu một cách hoàn hảo, bao gồm cả động mạch và mao mạch.
Màng đáy (màu xanh lá cây) xung quanh các mạch máu (màu đỏ) được mở rộng ở bệnh nhân tiểu đường (mũi tên trắng). Các chất hữu cơ mạch máu được tạo ra trong phòng thí nghiệm hiện có thể được sử dụng làm mô hình bệnh tiểu đường để xác định phương pháp điều trị mới.
Phát hiện này cho thấy khả năng không chỉ nuôi cấy được các organoid mạch máu từ tế bào gốc của người trên đĩa Petri mà còn có thể nuôi cấy hệ mạch của người với chức năng hoàn toàn bình thường ở một loài khác.
Công nghệ mang tính đột phá được công bố trên tạp chí Natural cũng hé mở một con đường mới để ngăn ngừa những thay đổi xảy ra ở mạch máu – nguyên nhân chủ yếu gây tử vong và tỷ lệ mắc bệnh ở những người bị tiểu đường.
Các nhà nghiên cứu đã cho các organoid mạch máu nuôi cấy được tiếp xúc với môi trường "tiểu đường" trên đĩa Petri. Reiner Wimmer, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: "Thật bất ngờ, chúng tôi có thể quan sát thấy sợ mở rộng toàn diện của màng nền trong các organoid mạch. Tình trạng dày lên điển hình của màng nền chính là điểm tương đồng lớn với những tổn thương mạch quan sát được ở bệnh nhân tiểu đường".
Các nhà nghiên cứu sau đó tìm kiếm các hợp chất hóa học có thể ngăn chặn tình trạng dày lên của thành mạch máu. Họ phát hiện thấy, không một loại thuốc chống tiểu đường hiện hành nào có tác động tích cực lên các khiếm khuyết này của mạch máu.
Tuy nhiên, các nhà khoa học khám phá ra rằng, chất ức chế của y-secretase - một loại enzyme trong cơ thể - đã ngăn ngừa được tình trạng dày lên của thành mạch máu, từ đó gợi ý rằng nó có thể giúp ích trong điều trị bệnh tiểu đường.
Theo các nhà khoa học, kết quả nghiên cứu trên có thể cho phép học xác định các nguyên nhân tiềm ẩn của bệnh mạch và từ đó, phát triển và thử nghiệm các biện pháp điều trị mới cho bệnh nhân tiểu đường.
Reiner Wimmer: "Điều thực sự lý thú về công việc của chúng tôi là chúng tôi đã thành công khi tạo ra mạch máu người thật từ tế bào gốc. Các organoid của chúng tôi rất giống mao mạch, thậm chí xét trên cả cấp độ phân tử. Và chúng ta giờ có thể sử dụng chúng để nghiên cứu các bệnh mạch máu một cách trực tiếp trên mô người".
"Quả bom nổ chậm" mang tên tiểu đường
Tiểu đường ước tính tác động tới 420 triệu người trên toàn thế giới.
Nhiều triệu chứng tiểu đường là kết quả của những thay đổi ở mạch máu, dẫn tới kết quả tuần hoàn máu và nguồn cung cấp oxy của mô bị tổn thương.
Bất chấp sự phổ biến của bệnh tiểu đường, người ta vẫn còn biết rất ít về những thay đổi ở mạch, phát sinh do bệnh tiểu đường.
Một đặc tính của tiểu đường là mạch máu biểu hiện tình trạng dày lên bất thường ở màng nền. Kết quả, sự vận chuyển oxy và dưỡng chất tới tế bào và mô đã bị tổn thương sâu sắc, gây ra hàng loạt vấn đề sức khỏe như suy thận, nhồi máu cơ tim, đột quỵ, mù và bệnh động mạch ngoại biên, dẫn tới nguy cơ phải cắt bỏ bộ phận cơ thể.
Theo DailyMail