Tạo cấu trúc thận tí hon từ tế bào gốc

Mới đây, nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Sinh học Salk (Mỹ) đã tạo ra được cấu trúc thận 3 chiều từ tế bào gốc của người, mở ra con đường mới cho việc tìm hiểu sự phát triển và các bệnh của thận cũng như khám phá những thuốc mới nhằm vào tế bào thận của người.

Mùa hè năm ngoái, một số nhà khoa học đã báo cáo việc tạo ra những tiền thân của tế bào thận từ tế bào gốc, nhưng nhóm nghiên cứu của Viện Salk lần đầu tiên đã “bắt” tế bào gốc của người tạo thành cấu trúc tế bào ba chiều giống như cấu trúc có trong thận của người.

“Những nỗ lực để biệt hóa tế bào gốc của người thành tế bào thận mới chỉ đạt được thành công rất hạn chế”, GS Juan Carlos Izpisua Belmonte của Phòng Thí nghiệm Gen thuộc Viện Salk cho biết. “Chúng tôi đã phát triển một phương pháp đơn giản và hiệu quả cho phép biệt hóa tế bào gốc thành cấu trúc 3 chiều có tổ chức tốt của mầm niệu quản, là cấu trúc mà sau này sẽ phát triển thành hệ thống ống góp ở thận”.

Phát hiện của các nhà nghiên cứu đã lần đầu tiên chứng minh rằng có thể biến các tế bào gốc “đa năng” - những tế bào có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào và mô tạo nên cơ thể - thành những tế bào tương tự như tế bào có ở mầm niệu quản, một cấu trúc phát triển sớm của thận, và sau đó biệt hóa tiếp thành cấu trúc ba chiều trong nuôi cấy mô. Các tế bào mầm niệu quản tạo thành giai đoạn đầu của các cơ quan tiết niệu và sinh dục của người trong quá trình phát triển và sau đó hình thành hệ thống ống dẫn nước tiểu ra khỏi thận. Các nghiên cứu đã thực hiện được việc này bằng cả tế bào gốc phôi người và tế bào gốc “đa năng” tạo được từ tế bào da đã được “lập trình lại” để trở về trạng thái tế bào gốc “đa năng”.

Sau khi những tế bào được “lập trình lại” có các đặc tính của tế bào gốc đa năng và có thể biệt hóa thành lớp trung bì, là lớp tế bào mầm ở phôi thai sau này sẽ phát triển thành thận, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các yếu tố tăng trưởng cần thiết cho sự phát triển tự nhiên của thận để nuôi cấy cả các tế bào gốc “lập trình lại” và tế bào gốc phôi. Sự phối hợp các yếu tố tăng trưởng này đã “biến” các tế bào trở thành những tế bào tiền thân biểu hiện đặc điểm rõ ràng của tế bào thận chỉ sau 4 ngày.

Sau đó các nhà nghiên cứu đã hướng dẫn những tế bào này biệt hóa thêm nữa thành cấu trúc tương tự như cấu trúc thấy ở mầm niệu quản bằng cách nuôi cấy chúng với tế bào thận lấy từ chuột. Điều này chứng minh rằng tế bào từ chuột có thể cung cấp những “chỉ dẫn” thích hợp cho phép tế bào gốc của người phát triển thành cấu trúc ba chiều của thận.


Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm quy trình này trên tế bào gốc “lập trình lại” lấy từ bệnh nhân bị bệnh thận đa nang, một bệnh di truyền khiến thận xuất hiện nhiều nang chứa đầu dịch có thể giảm làm chức năng thận và gây suy thận. Họ thấy rằng phương pháp này có thể tạo ra cấu trúc thận từ tế bào gốc “lập trình lại” của bệnh nhân suy thận.

Do nhiều đặc điểm lâm sàng của bệnh nên cả liệu pháp gen cũng như liệu pháp kháng thể đều không phải là cách tiếp cận khả thi để điều trị thận đa nang. Kỹ thuật của nhóm nghiên cứu của Viện Salk có thể giúp khắc phục trở ngại này và tạo ra một nền tảng đáng tin cậy để nghiên cứu thuốc điều trị bệnh thận đa nang và nhiều bệnh thận khác.

Kết quả nghiên cứu được báo cáo trên tờ Nature Cell Biology ngày 17/11/2013.