Kỹ thuật mô của da đã đi một chặng đường dài trong những năm gần đây, nhưng nó đang vật lộn để phát triển từ việc phát triển các tế bào mô 2D đơn giản để tái sinh một cơ quan chức năng 3D phức tạp hoàn chỉnh với nang lông, tuyến và các kết nối với các hệ thống cơ quan khác.
Bây giờ, một nghiên cứu mới – bởi các nhà nghiên cứu ở Nhật Bản và được công bố trên tạp chí – dường như đã có một bước tiến quan trọng trong công nghệ sinh học da và y học tái tạo.
Da là một cơ quan phức tạp đáp ứng một số chức năng. Nó là không thấm nước, cung cấp đệm, bảo vệ các mô sâu hơn, bài tiết chất thải và điều chỉnh nhiệt. Để điều này xảy ra, một số hệ thống phải hoạt động cùng nhau trong một cấu trúc mô 3D phức tạp.
Trưởng nhóm nghiên cứu Tiến sĩ Takashi Tsuji, người đứng đầu một phòng thí nghiệm tái tạo cơ quan tại Trung tâm Sinh học Phát triển RIKEN (CDB) ở Kobe, cho biết:
“Cho đến nay, sự phát triển da nhân tạo đã bị cản trở bởi thực tế rằng da thiếu các cơ quan quan trọng, chẳng hạn như nang lông và tuyến ngoại tiết, cho phép da đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa.”
Trong bài báo của họ, các nhà nghiên cứu mô tả cách họ tạo ra tế bào gốc từ tế bào kẹo cao su và sử dụng chúng để phát triển mô da phức tạp – hoàn chỉnh với nang lông và tuyến bã nhờn – trong phòng thí nghiệm.
Tuyến bã nhờn tiết ra các chất nhờn giúp giữ cho làn da mềm mại, mịn màng và không thấm nước. Cùng với nang tóc chúng tạo thành một phần quan trọng của “hệ thống cơ quan integumentary” – lớp mô phức tạp giữa da bên ngoài và bên trong.
Trong làn da đầy đủ chức năng, hệ thống integumentary kết nối với các hệ thống cơ quan khác, chẳng hạn như dây thần kinh và sợi cơ.
Các nhà nghiên cứu đã cấy ghép mô tế bào gốc tạo ra các mô da của chúng thành chuột sống và cho thấy chúng hình thành các kết nối này.
Họ tin rằng nghiên cứu của họ là một bước quan trọng hướng tới việc tạo ra các ca ghép da chức năng cho các nạn nhân bỏng và các bệnh nhân khác, những người yêu cầu làn da mới.
Cấy ghép được phát triển giống như làn da bình thường
Trong nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hóa chất để làm cho các tế bào kẹo cao su chuột trở lại trạng thái giống tế bào gốc. Giống như các tế bào gốc phôi thai, những tế bào gốc đa năng (iPS) gây ra có tiềm năng phân biệt thành hầu hết các loại tế bào khác trong cơ thể.
Khi họ phát triển chúng trong văn hóa, các nhà nghiên cứu nhận thấy các tế bào iPS phát triển chính xác thành một cơ thể phôi thai (EB) – một khối tế bào 3D mang một số điểm tương đồng với phôi đang phát triển.
Các nhà nghiên cứu cấy các EB vào chuột với các hệ thống miễn dịch bị suy yếu cố ý. Các EBs dần dần phân biệt thành mô da phức tạp – giống như cách chúng làm trong phôi thai đang phát triển.
Một khi các mô đã được phân biệt, nhóm nghiên cứu sau đó đưa chúng ra khỏi nhóm chuột đầu tiên và cấy chúng vào mô da của một nhóm chuột khác. Những cấy ghép này phát triển bình thường như mô integumentary.
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng khi mô cấy ghép phát triển thành mô integumentary, nó tạo ra các kết nối bình thường với các mô thần kinh và cơ bắp xung quanh, cho phép nó hoạt động bình thường.
Các tác giả lưu ý rằng một tính năng chính của sự thành công của họ là sử dụng tín hiệu Wnt10b. Con đường này được biết là tham gia vào việc kiểm soát các tế bào gốc phát triển thành mô mỡ, xương, da và các cơ quan khác. Họ lưu ý cách tín hiệu Wnt10b dẫn đến số lượng nang tóc lớn hơn, làm cho mô được thiết kế giống như làn da bình thường.
Tiến sĩ Tsuji kết luận:
“Chúng tôi đến gần hơn với ước mơ có thể tái tạo các cơ quan thực tế trong phòng thí nghiệm để cấy ghép, và cũng tin rằng mô được trồng thông qua phương pháp này có thể được sử dụng để thay thế cho thử nghiệm động vật hóa chất”.
Trong khi đó, gần đây đã học được một bước tiến quan trọng khác về y học tái tạo dưới hình thức một thử nghiệm ở Trung Quốc, nơi trẻ em lấy lại các ống kính mắt mới sau phẫu thuật đục thủy tinh thể loại bỏ các ống kính bị bệnh nhưng để lại các viên nang ống kính và tế bào gốc nguyên vẹn.
