Dù cùng mắc viêm khớp dạng thấp hoặc lupus, triệu chứng và mức đáp ứng thuốc ở mỗi người bệnh vẫn khác nhau. Nếu có thể tái dựng trong phòng thí nghiệm diễn tiến bệnh tương tự như trong cơ thể từng bệnh nhân, mô hình này có thể giúp đánh giá loại thuốc nào sẽ phát huy hiệu quả.
Trung tâm Y tế Đại học Công giáo ngày 28 cho biết nhóm nghiên cứu do nhà nghiên cứu Lee Chang-jin (Viện Nghiên cứu Ứng dụng Tế bào gốc đa năng cảm ứng - iPSC, Trường Y Đại học Công giáo) đồng dẫn dắt, cùng các giáo sư Lim Ye-ri và Joo Ji-hyun, đã đề xuất chiến lược thiết kế organoid nhằm tái hiện các bệnh tự miễn trên “mini cơ quan” có nguồn gốc từ người sát với thực tế hơn.
Nghiên cứu này không phải thử nghiệm trực tiếp tạo organoid mới và kiểm tra hiệu năng. Đây là bài tổng quan (review), tổng hợp các công trình đã công bố và hệ thống hóa những yếu tố cần được tái hiện đồng thời khi nghiên cứu các bệnh tự miễn như viêm khớp dạng thấp, lupus ban đỏ hệ thống và xơ cứng bì hệ thống bằng organoid.
Chỉ nuôi tế bào bệnh nhân vẫn khác bệnh thật
Organoid là mô được nuôi cấy theo cấu trúc 3 chiều từ tế bào gốc của người… nhằm mô phỏng một phần cấu trúc và chức năng của cơ quan thật. Organoid thường được gọi là “mini cơ quan”.
Tuy nhiên, bệnh tự miễn khó có thể được lý giải chỉ dựa trên đặc tính của bản thân tế bào người bệnh.
Khi tế bào miễn dịch tấn công chính cơ thể, tự kháng thể và các chất gây viêm tăng lên. Mạch máu và mô bị tổn thương, các mô xung quanh cũng có thể trở nên cứng hơn. Khi tế bào miễn dịch tiếp tục tập trung về khu vực đó, tình trạng viêm và tổn thương có thể nặng thêm.
Nhóm nghiên cứu cho rằng chỉ khi đưa đồng thời các biến đổi này vào mô hình mới có thể tạo ra organoid gần với tình trạng bệnh thực tế. Nói cách khác, không chỉ tái hiện tế bào của bệnh nhân mà còn phải tái tạo cả “môi trường miễn dịch” bao quanh các tế bào đó.
Thêm cả môi trường miễn dịch của chính người bệnh vào tế bào bệnh nhân
Nhóm nghiên cứu nêu hướng tiếp cận như sau.
Trước hết, tạo tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC) từ máu hoặc tế bào soma của bệnh nhân. iPSC là tế bào được “tái lập trình” từ tế bào soma như da hoặc máu trở về trạng thái có thể phát triển lại thành nhiều loại tế bào khác nhau.
Tiếp đó, nuôi chúng thành tế bào của cơ quan cần thiết để tạo organoid 3 chiều, rồi bổ sung huyết thanh của bệnh nhân, tự kháng thể, các chất gây viêm… Nhờ vậy, mô hình có thể đồng thời chứa trong một hệ thống cả đặc tính tế bào riêng của bệnh nhân và môi trường miễn dịch thực tế trong cơ thể.
Khi cần, mô hình có thể tích hợp thêm công nghệ “organ-on-a-chip”. Đây là công nghệ tạo môi trường tương tự cơ quan thật bằng cách mô phỏng dòng chảy của máu hoặc sự di chuyển của tế bào miễn dịch trong một con chip nhỏ.
Tuy nhiên, các yếu tố cần tái hiện sẽ khác nhau tùy từng bệnh.
Với xơ cứng bì hệ thống, tổn thương mạch máu và xơ hóa khiến mô trở nên cứng là yếu tố quan trọng. Với lupus ban đỏ hệ thống, cần phản ánh quá trình tự kháng thể, phức hợp miễn dịch và phản ứng viêm làm tổn thương mạch máu và hàng rào mô.
Với viêm khớp dạng thấp, mô hình cần có khả năng theo dõi cả quá trình viêm xảy ra ở màng hoạt dịch bao quanh bên trong khớp, sau đó dẫn đến tổn thương sụn và xương.
Thuốc phù hợp với tôi: thử trước khi dùng cho cơ thể?
Nếu mô hình như vậy mô phỏng đủ sát tình trạng thực tế của bệnh nhân, hướng ứng dụng có thể rất đa dạng.
Có thể đưa nhiều thuốc ứng viên vào organoid phản ánh tế bào và môi trường miễn dịch của bệnh nhân, rồi so sánh mức độ giảm viêm hoặc giảm tổn thương mô. Điều này cũng mở ra khả năng nghiên cứu vì sao hiệu quả thuốc khác nhau giữa các bệnh nhân dù mắc cùng một bệnh.
Mô hình cũng có thể giúp ước tính thuốc nào sẽ hiệu quả hơn với bệnh nhân nào, hoặc sàng lọc các ứng viên điều trị mới. Ngoài ra, còn có khả năng ứng dụng trong nghiên cứu tìm biomarker dự đoán đáp ứng điều trị, hoặc chuyển một phần thử nghiệm trên động vật sang thử nghiệm dựa trên tế bào người.
Về dài hạn, nhóm nghiên cứu nêu ý tưởng mở rộng sang nghiên cứu y học chính xác bằng cách liên kết dữ liệu organoid với thông tin di truyền, đặc điểm miễn dịch và dữ liệu lâm sàng của bệnh nhân để dự đoán tiến triển bệnh hoặc đáp ứng điều trị. Dĩ nhiên, điều đó không có nghĩa là đã hoàn thiện “organoid có thể chọn sẵn thuốc phù hợp cho bệnh nhân”.
Vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua. Cần làm cho các tế bào tạo từ iPSC trưởng thành gần với mô người trưởng thành thực tế, đồng thời duy trì lâu dài môi trường viêm đặc trưng của bệnh tự miễn.
Việc tái hiện trong phòng thí nghiệm diễn tiến của bệnh mạn tính—khi triệu chứng cải thiện rồi lại xấu đi—cũng không hề dễ. Ngoài ra, cần chuẩn hóa quy trình chế tạo và tiêu chí đánh giá để dù được tạo ở phòng thí nghiệm nào cũng cho kết quả tương tự.
Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh: “Trong bệnh tự miễn, điều quan trọng là tái hiện đồng thời các yếu tố nội tại mà bệnh nhân mang theo và môi trường miễn dịch đặc hiệu của bệnh”, đồng thời cho biết: “Chúng tôi muốn sử dụng organoid dựa trên iPSC có nguồn gốc từ bệnh nhân để phản ánh khác biệt giữa từng bệnh nhân—điều khó tái hiện bằng mô hình động vật—và kết nối hướng này với đánh giá thuốc chính xác cũng như phát triển phương pháp thử nghiệm thay thế động vật”.
Bài báo này đã được đăng trực tuyến ngày 30-07 trên tạp chí quốc tế 《Bioengineering & Translational Medicine》.
