Ở động vật có vú bao gồm cả con người, các tế bào làm co cơ tim và cho phép tim hoạt động, nhưng không thể phục hồi được sau khi bị tổn thương. Sau cơn đau tim, số lượng lớn các tế bào cơ tim bị mất đi và các tế bào còn lại không có khả năng nhân bản một cách hiệu quả. Do còn ít tế bào co bóp được gọi là tế bào cơ tim, nên tim bơm ít máu trong mỗi nhịp đập, dẫn đến làm tăng khả năng tử vong liên quan đến bệnh tim.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại trường Kỹ thuật và Khoa học ứng dụng thuộc Đại học Pennsylvania và trường Y Perelman đã sử dụng mô hình chuột để chứng minh phương pháp mới tái khởi động khả năng nhân bản của các tế bào cơ tim hiện có. Cụ thể, một loại gel tiêm giải phóng chậm các chuỗi gen ngắn được gọi là microRNA vào cơ tim.
Dù lý do các tế bào cơ tim không thể tái tạo, chưa được hiểu rõ, nhưng các nhà nghiên cứu đã sử dụng microRNA nhằm vào đường truyền tín hiệu liên quan đến sự tăng sinh tế bào và ức chế một số tín hiệu vốn có ngăn chặn các tế bào cơ tim nhân bản. Kết quả là các tế bào cơ tim được kích hoạt lại khả năng sinh sôi. Vì nhiều tế bào tim phân chia và nhân lên, nên những con chuột bị đau tim được điều trị bằng gel mới đã phục hồi trong các thí nghiệm lâm sàng. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Biomedical Engineering.
Các liệu pháp dựa vào MicroRNA trước đây đã được nghiên cứu, nhưng để truyền được đúng liều lượng vào vị trí phù hợp vẫn là thách thức. GS. Edward Morrisey, trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng: “Các loại thuốc sinh học biến đổi rất nhanh. MicroRNA mà chúng tôi sử dụng tồn tại trong máu gần 8 giờ, đó là lợi thế lớn”.
Thời gian tồn tại ngắn đồng nghĩa với việc nếu bệnh nhân được điều trị một cách có hệ thống, họ sẽ cần được tiêm liều lượng lớn thường xuyên để đảm bảo rằng một lượng microRNA vừa đủ đạt tới điểm mục tiêu ở trong tim. Tuy nhiên, các microRNA này được thiết kế để thúc đẩy sự tăng sinh tế bào, nên có nguy cơ tạo ra khối u, hiệu ứng ngoài mục tiêu.
Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của GS.Morissey liên quan đến sự phát triển và tái tạo tim và phổi, trong khi phòng thí nghiệm của GS. Jason Burdick, đồng tác giả nghiên cứu có nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế vật liệu tương thích sinh học để phân phối thuốc. Hai nhóm nghiên cứu đã hợp tác tìm ra phương thức tốt nhất để cung cấp microRNA cho các tế bào cơ tim và duy trì sự tồn tại đủ dài của microRNA để gel phát huy hiệu quả.
Ngoài các liên kết tạo cho gel độ ổn định, gel còn giữ cho microRNA ở nguyên vị trí. Khi phân tách, gel mất đi độ bám dính trên microRNA, trượt ra ngoài và di chuyển vào trong các tế bào cơ tim.
Do microRNA được bọc kín nên không bị hỏng, làm tăng tối đa thời gian phát huy hiệu quả mà không có nguy cơ xâm lấn các tế bào ngoài mục tiêu. Theo GS. Morrisey, thời gian cửa sổ để các tế bào cơ tim bị ảnh hưởng bởi kích thích này có thể là một hoặc hai tuần sau khi bị tổn thương. Nhóm nghiên cứu muốn thúc đẩy sự gia tăng của tế bào trong thời gian ngắn và sau đó dừng lại.
Để kiểm tra gel, nhóm nghiên cứu đã sử dụng 3 loại mô hình chuột.
Nhóm đầu tiên là chuột bình thường khỏe mạnh. Trong vòng vài ngày sau khi tiêm gel, mô tim của chúng đã có dấu hiệu sinh học của sự tăng sinh tế bào tim.
Nhóm thứ hai là “chuột Confetti”, có tên gọi như vậy là vì chuột được biến đổi gen đến mức chúng có các tế bào cơ tim ngẫu nhiên thể hiện một trong bốn protein huỳnh quang khác nhau. Các nhãn huỳnh quang này cho phép nhóm nghiên cứu quan sát thấy từng tế bào cơ tim đã phân chia để đáp ứng với việc điều trị bằng gel microRNA. Sau khi làm cho chuột bị đau tim và tiêm gel microRNA vào cho chuột, các nhà nghiên cứu nhận thấy các tế bào cơ tim đỏ, vàng hoặc xanh tạo thành các cụm có từ 2 đến 8 tế bào cùng màu.
Nhóm thứ ba là chuột bị đau tim, đã phục hồi tốt so với nhóm đối chứng, với lượng máu được bơm vào nhiều hơn mỗi nhịp đập của tim và sự gia tăng nhỏ hơn kích thước tim. Kích thước tim tăng là do hậu quả của các cơn đau tim với diện tích mở rộng bao gồm các mô sẹo không co bóp.
Từ các kết quả triển vọng ở chuột, bước tiếp theo các nhà nghiên cứu sẽ kiểm tra tế bào tim ở người trong ống nghiệm và tiến hành các thí nghiệm sinh lý trên động vật có tim giống người như lợn. Ngoài mục tiêu điều trị kéo dài sự sống, nhóm nghiên cứu hy vọng việc sử dụng phương thức microRNA-gel là hướng đi mới, trực tiếp hơn cho y học tái sinh.
N.P.D (NASATI), theo https://medicalxpress.com/news/2017-11-gel-heart-muscle-regenerate.html,