Một nhóm kỹ sư tại trường Đại học California San Diego (Hoa Kỳ) đã tổng hợp và phát triển một loại hạt xốp nano polymer (nanosponges) dạng bạch huyết cầu có khả năng hấp thu và trung hòa một cách an toàn một loạt các protein đóng vai trò quan trọng sự phát triển của bệnh viêm khớp dạng thấp. Thử nghiệm tiêm những hạt xốp nano này trên hai mô hình chuột cho thấy mức độ hiệu quả trong điều trị viêm khớp dạng thấp thể nặng. Các nhà nghiên cứu cho biết việc kiểm soát các nanosponges ngay từ giai đoạn sớm cũng giúp ngăn ngừa bệnh phát triển. Công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology.
Tác giả cao cấp Liangfang Zhang – giáo sư công nghệ nano tại Khoa Kỹ thuật Jacobs, UC San Diego cho biết: “Nanosponges là một kỹ thuật điều trị mới giúp ngăn chặn các phân tử bệnh lý gây bệnh trong cơ thể. Thay vì ngăn chặn một số loại phân tử bệnh lý cụ thể, chúng tôi đang phát triển một nền tảng có thể chặn phổ rộng của chúng, và chúng tôi nhận thấy phương pháp mới mang lại hiệu quả trong điều trị và ngăn ngừa bệnh“.
Công trình nghiên cứu là một trong những ví dụ mới nhất về kỹ thuật nanosponges trị liệu được phát triển bởi phòng thí nghiệm của Zhang. Zhang đã hợp tác với Viện Kỹ thuật Y học và Trung tâm Ung thư Moores ở UC San Diego, và nhóm của ông trước đó đã phát triển các nanosponges dạng tế bào bạch cầu có khả năng chống lại và ngăn ngừa nhiễm trùng MRSA và các ống nano khổng lồ áp dụng trong điều trị và kiểm soát nhiễm trùng huyết.
Nanospong mới là các hạt nano polymer có khả năng phân hủy sinh học, bên ngoài được phủ màng tế bào bạch cầu trung tính – một loại tế bào bạch cầu.
Bạch cầu trung tính là một dạng phổ biến của tế bào máu trắng, là các tế bào đầu tiên của hệ thống miễn dịch đáp ứng lại hầu hết các tác nhân gây bệnh xâm nhập, các loại nhiễm trùng, đặc biệt là nhiễm vi khuẩn và nhiễm nấm. Các tế bào này đóng vai trò trong sự phát triển của bệnh viêm khớp dạng thấp – một bệnh tự miễn mạn tính gây viêm đau ở các khớp và cuối cùng có thể dẫn đến tổn thương sụn và mô xương.
Khi bệnh viêm khớp dạng thấp phát triển, các tế bào ở các khớp sản sinh ra các protein được sản xuất và phóng thích bởi các tế bào bạch cầu viêm được gọi là cytokine. Việc các cytokine được giải phóng là tín hiệu cho thấy tế bào bạch cầu trung tính xâm nhập vào các khớp. Các cytokine này liên kết với các thụ thể trên bề mặt tế bào bạch cầu trung tính, kích hoạt chúng giải phóng thêm các cytokine, kết quả là số lượng tế bào bạch cầu trung tính xâm nhập vào các khớp ngày một nhiều hơn.
Các nanosponges về cơ bản có chức năng giữ các dây chuyền viêm này trong chồi. Chúng hoạt động với vai trò những con mồi nhử tế bào bạch cầu trung tính nhỏ bé, ngăn chặn các cytokine và không cho chúng truyền tín hiệu của các bạch cầu trung tính đến các khớp, từ đó, giảm thiểu tình trạng viêm nhiễm và tổn thương khớp.
Công nghệ nanosponges là giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho các phương pháp điều trị bệnh viêm khớp dạng thấp hiện tại. Hiện nay, một số loại thuốc kháng thể đơn dòng đã được thử nghiệm và chứng minh tính hiệu quả trong kiểm soát các triệu chứng của bệnh, nhưng chúng hoạt động bằng cách trung hòa chỉ một số loại cytokine cụ thể. Tuy nhiên, Zhang cho biết chỉ điều kiện này thôi thì chưa đủ để điều trị bệnh, bởi vì có rất nhiều loại cytokine và các phân tử bệnh lý có liên quan khác nhau.
“Phương pháp trung hòa chỉ một hoặc hai loại cytokine thường không mang lại hiệu quả Trong khi đó, phương pháp tiếp cận của chúng tôi nhắm đến màng tế bào bạch cầu trung tính vốn chứa rất nhiều thụ thể có khả năng liên kết với tất cả các loại cytokine khác nhau và sử dụng chúng để kiểm soát số lượng các phân tử viêm”, Zhang nhấn mạnh.
“Kỹ thuật mới loại bỏ sự cần thiết phải xác định các cytokine cụ thể hoặc các tín hiệu biểu hiện viêm trong quá trình này. Sử dụng toàn bộ màng tế bào bạch cầu trung tính nghĩa là chúng tôi đang loại bỏ tất cả các tín hiệu viêm cùng một lúc“, TS. Qiangzhe Zhang, sinh viên trong nhóm nghiên cứu của Giáo sư Liangfang Zhang tại UC San Diego và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết.
Để tạo ra các hạt nano bạch cầu trung tính, các nhà nghiên cứu ban đầu đã phát triển một phương pháp tách bạch cầu trung tính khỏi toàn bộ máu. Sau đó, họ xử lý các tế bào trong một dung dịch làm cho chúng sưng lên và vỡ ra để giữ lại lớp màng. Các màng sau đó được chia thành nhiều phần nhỏ hơn và được trộn lẫn với các hạt nano hình quả bóng làm bằng polymer phân hủy sinh học, từ đó, hợp nhất màng tế bào bạch cầu trung tính lên bề mặt hạt nano.
“Một trong những thách thức chính của kỹ thuật mới là làm sao tinh giản hóa toàn bộ quá trình, từ việc cô lập bạch cầu trung tính khỏi máu để loại bỏ các màng, và lặp lại quá trình. Chúng tôi đã mất rất nhiều thời gian để tìm kiếm và cuối cùng tạo ra một dây chuyền sản xuất nanosponge bạch cầu trung tính nhất quán“, Qiangzhe Zhang cho biết.
Trong các mô hình chuột bị viêm khớp dạng thấp thể nặng, việc tiêm các hạt xốp nano vào các khớp bị viêm giúp giảm sưng và giảm mức độ tổn thương sụn. Phương pháp sử dụng nanosponges và các phương pháp điều trị ở chuột thường yêu cầu sử dụng một liều cao các kháng thể đơn dòng.
Bên cạnh đó, kỹ thuật mới cũng là một liệu pháp phòng ngừa, được lựa chọn sử dụng trước khi gieo mầm bệnh ở một nhóm chuột khác.
Giáo sư Liangfang Zhang cảnh báo rằng liệu pháp mới không hoàn toàn loại bỏ mà về cơ bản có thể kiểm soát được căn bệnh này. Tuy nhiên, tình trạng sưng được giảm đáng kể cũng như mức độ tổn thương sụn cũng hạn chế.
Nhóm nghiên cứu hy vọng trong tương lai gần sẽ tiến tới tiến hành các thử nghiệm lâm sàng.
P.K.L (NASATI), theo https://phys.org/news/2018-09-neutrophil-nanosponges-proteins-rheumatoid-arthritis.html,