Hồi phục cơ tim bằng tấm tế bào tạo từ tế bào gốc trung mô mô cuống rốn và Lunagel là nghiên cứu đột phá của nhóm chuyên gia Trung tâm Công nghệ Sinh học TPHCM.

“Vá tim” bằng tế bào gốc

Tấm tế bào cho phép “vá” tạm thời thành tim bị mỏng. Tế bào được đưa vào đúng vị trí cần thiết, ít bị trôi đi và nhờ đó có thể phát huy khả năng sửa chữa, tái tạo của chúng trong cơ thể bệnh nhân tốt hơn, hướng đến ứng dụng điều trị bệnh tim mạch chính là tính năng của nghiên cứu do TS Phạm Lê Bửu Trúc làm chủ nhiệm nhiệm vụ.

TS Phạm Lê Bửu Trúc cho biết, hàng năm, thế giới có khoảng 18 triệu người tử vong vì bệnh tim mạch. Trong số này, 85% là do nhồi máu cơ tim (MI) và đột quỵ. Sự tiến triển của nhồi máu cơ tim bao gồm các quá trình viêm và sửa chữa để đáp ứng với tổn thương cơ tim và thiếu máu cục bộ. Trong đó, thiếu máu cục bộ kéo dài dẫn đến cái chết của các tế bào cơ tim và giải phóng nội bào vào chất nền ngoại bào (ECM).

Với sự phát triển y học, bác sĩ có thể giúp bệnh nhân giảm các cơn đau và làm chậm tiến trình của bệnh nhưng vẫn chưa thể giúp bệnh nhân phục hồi các phần mô bị tổn thương do thiếu máu hay nhồi máu cơ tim.

Công nghệ tế bào gốc là giải pháp được nghĩ đến, trong đó, tế bào gốc trung mô MSCs (Mesenchymal Stem Cells) là dòng đa năng trưởng thành được tìm thấy trong các mô khác nhau như tủy xương, mô cuống rốn, mô mỡ. Là tế bào gốc đa năng, MSCs có khả năng tăng sinh trong môi trường nuôi cấy, khả năng tự làm mới và biệt hóa thành nhiều tế bào có chức năng khác.

Nhóm chuyên gia Trung tâm Công nghệ Sinh học TPHCM đã triển khai thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu tạo và ghép tấm tế bào từ tế bào gốc trung mô mô cuống rốn người và giá thể LunaGel trên mô hình chuột sau nhồi máu cơ tim”.

TS Phạm Lê Bửu Trúc cho biết Lunagel là một ma trận ngoại bào liên kết ngang (ECM) trên nền gelatin đã được biến đổi hóa học. Các thành phần chính của Lunagel bao gồm các protein ECM như collagen loại I, III, IV và V, cũng như glycoprotein mô liên kết và proteoglycan.

Lunagel duy trì hoạt động sinh học, tạo điều kiện cho sự gắn kết tế bào, tăng sinh, biệt hóa, và di cư của tế bào.

Công nghệ liên kết quang độc đáo của Lunagel có thể kiểm soát độ xốp và độ cứng của ma trận, cho phép các nhà nghiên cứu tái tạo các đặc tính hóa lý của nhiều loại mô khỏe mạnh và mô bệnh trong các ứng dụng nuôi cấy tế bào 3D.

Hỗ trợ điều trị phục hồi cơ tim

Các tấm tế bào SCgel.

Nhóm thực hiện đã tạo được các tấm giá thể Lunagel bằng phương pháp trộn Lunagel vô trùng trong PBS (dung dịch muối đệm Phosphate Buffer Saline), đổ vào khuôn, tạo hydrogel 3D bằng cách chiếu ánh sáng xanh từ thiết bị Luna Crosslinker.

Sau đó, nhóm thực hiện sử dụng các tấm giá thể Lunagel này cùng tế bào gốc trung mô mô cuống rốn (hUC-MSCs) để tạo tấm tế bào SCgel. Các tấm tế bào có thể được tạo hình theo dạng đĩa dẹt hay dạng tấm tròn tuỳ theo khuôn.

Mặt khác, do tim có bề mặt ẩm ướt trơn trượt cùng với chuyển động đập của tim khiến cho việc dán “tấm vá” tim trở thành một trong những công việc khó khăn nhất, đòi hỏi độ bám dính chắc chắn.

Kết quả thử nghiệm cho thấy cả tấm giá thể Lunagel lẫn tấm tế bào SCgel đều có khả năng bám lên mô cơ tim, tấm tế bào SCgel không gây độc tế bào và đạt tiêu chuẩn của Bộ Y tế về độ vô khuẩn, tấm tế bào SCgel không gây độc và an toàn khi ghép in vivo. Tất cả khẳng định tấm tế bào SCgel phù hợp để ứng dụng hỗ trợ điều trị phục hồi cơ tim.

Nhóm thử nghiệm tiến hành tạo mô hình chuột nhồi máu cơ tim (thiếu máu tim cục bộ) để nghiên cứu cấy ghép điều trị để đánh giá hiệu quả điều trị của giá thể Lunagel và tấm tế bào SCgel trong cấy ghép điều trị bệnh tim sau nhồi máu trên mô hình chuột. Kết quả, các lô thí nghiệm cấy ghép có sự thay đổi về mặt tích cực, trong đó lô ghép giá thể Lunagel có khả năng hình thành cơ tim chậm hơn so với lô ghép tế bào SCgel.

Kết quả sau 14 ngày điều trị cho thấy được khả năng phục hồi chức năng cơ tim của các tấm tế bào SCgel và giá thể Lunagel thông qua việc cải thiện được nhịp tim đạt đến ngưỡng ổn định. Sau 14 ngày điều trị cấy ghép giá thể và tấm tế bào quan sát thấy, chuột đối chứng biểu hiện ăn uống bình thường, lông mượt bình thường, vận động bình thường. So với mẫu đối chứng, chuột được thắt mạch vành và không được cấy ghép có biểu hiện kén ăn, lông xù nhiều không được cải thiện, mẩn đỏ quanh vùng mắt và tai, vận động chậm.

Nhóm thực hiện cũng đã ghi nhận tình trạng xơ hóa nhẹ cũng như tình trạng mất cấu trúc cơ tim ở cả hai mẫu tại vùng nhồi máu không được ghép tấm tế bào, còn tại vùng được che phủ tấm tế bào của cả hai mẫu chỉ ghi nhận tình trạng xơ hóa tại khu vực bị thắt mạch. Điều này cho thấy việc cấy ghép tấm tế bào có thể hỗ trợ việc ngăn chặn sự xơ hóa và mất cấu trúc cơ tim do nhồi máu.

Có thể nhìn thấy sự liên kết giữa tấm tế bào với phần mô tim, và hoàn toàn có thể quan sát thấy sự hiện diện của các tế bào gốc ở vị trí liên kết. Tuy nhiên vì tác động cơ học trong quá trình thao tác nên phần liên kết giữa tấm tế bào và mô bị kéo giãn.

Sau 14 ngày gây tổn thương, mô tim đã hình thành xơ hóa và mô sẹo (quan sát qua mẫu thắt và mẫu giá thể). Tuy nhiên sau khi ghép tấm tế bào thêm 14 ngày thì không ghi nhận tình trạng xơ hóa hay mô sẹo, đồng thời thành tim vẫn giữ cấu trúc cơ tim, không bị mỏng tại vị trí tổn thương đã được cấy ghép.