Các nhà nghiên cứu đã tiêm thuốc nhuộm huỳnh quang (màu xanh lam) vào một con cá ngựa vằn có đột biến gen để làm thay đổi tính thấm của hàng rào máu não, khiến nó rò rỉ ra ra ngoài mạch máu (màu hồng) ở một số phần nhất định của não.
Nghiên cứu mới trên chuột và cá ngựa vằn đã phát hiện ra tín hiệu di truyền cần thiết để hình thành và duy trì hàng rào máu não. Phát hiện này có thể cho phép các nhà khoa học kiểm soát tính thấm của hàng rào này, cung cấp một cách đưa thuốc đến não để điều trị đột quỵ, các bệnh thoái hóa thần kinh và tâm thần cũng như ung thư hiệu quả hơn.
Hàng rào máu não (BBB) là một hệ thống các tế bào chuyên biệt xen kẽ chặt chẽ tạo ra một lớp màng bán thấm nhiều lớp thực hiện mục đích kép: bảo vệ chống lại chất độc hoặc mầm bệnh xâm nhập vào não từ dòng máu nhưng cho phép các chất dinh dưỡng quan trọng đi qua.
Tuy nhiên, chức năng bảo vệ của BBB có thể cản trở việc vận chuyển thuốc hiệu quả đến não để điều trị ung thư, đột quỵ hoặc các bệnh thoái hóa thần kinh như Parkinson hoặc Alzheimer. Trong những năm qua, các phương pháp khác nhau đã được phát triển để tăng tính thấm hoặc rò rỉ của BBB để cho phép cung cấp các phương pháp điều trị bằng thuốc, bao gồm sử dụng hạt nano từ tính, siêu âm và tế bào mỡ được thiết kế.
Giờ đây, một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Y khoa Harvard đã xác định được gen tạo ra tín hiệu cần thiết cho sự phát triển và duy trì BBB và nhờ đó đã phát hiện ra một cách có thể kiểm soát tính ngấm của hàng rào.
Các nhà nghiên cứu từ lâu đã biết rằng tính thấm của BBB được kiểm soát bởi các tế bào trong môi trường xung quanh, nhưng các gen trong các tế bào đó vẫn chưa được biết đến. Mãi cho đến khi các nhà khoa học trong nghiên cứu hiện tại này bắt đầu kiểm tra BBB ở cá ngựa vằn thì các câu hỏi mới bắt đầu được trả lời.
Trong các nghiên cứu trước đây về cá ngựa vằn trong suốt, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một gen có tên mfsd2aa, khi bị đột biến, khiến BBB bị rò rỉ trên toàn bộ não. Tuy nhiên, ở một số loài cá, hàng rào não chỉ thấm qua não trước và não giữa, nhưng không thấm ở não sau.
Natasha O’Brown, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Quan sát này đã đưa tôi đến một lỗ hổng trong việc tìm ra gen khiến hàng rào máu não trở nên có tính thấm theo khu vực”.
Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu đã tiến hành thêm các thí nghiệm trên cá ngựa vằn và chuột. Họ phát hiện ra rằng sự rò rỉ BBB theo vùng cụ thể có liên quan đến đột biến gen spock1, biểu hiện trong các tế bào thần kinh khắp võng mạc, não và tủy sống nhưng không có trong các tế bào tạo nên BBB.
Họ quan sát thấy rằng những động vật có đột biến spock1 có nhiều túi hơn trong các tế bào nội mô của chúng, thành phần chính của BBB. Túi là lớp màng giống như bong bóng lưu trữ và vận chuyển các sản phẩm của tế bào và có thể mang các phân tử lớn qua hàng rào. Chúng cũng có màng đáy nhỏ hơn, mạng lưới protein được tìm thấy giữa các tế bào nội mô và tế bào ngoại vi, những tế bào quan trọng cho sự hình thành mạch máu và duy trì BBB.
Phân tích ARN cho thấy spock1 đã thay đổi biểu hiện gen trong các tế bào nội mô và tế bào ngoại vi trong BBB nhưng không có sự thay đổi trong các loại tế bào não khác. Khi não cá ngựa vằn được tiêm protein Spock1 của con người, các tế bào nội mô và tế bào ngoại vi đã được sửa chữa ở cấp độ phân tử, khôi phục khoảng 50% chức năng của BBB. Dựa trên khám phá này, các nhà nghiên cứu đã kết luận rằng protein Spock1 do tế bào thần kinh tạo ra sẽ bắt đầu hình thành BBB trong quá trình phát triển phôi thai và giúp duy trì nó trong suốt tuổi trưởng thành.
“Spock1 là một tín hiệu thần kinh mạnh được tiết ra có khả năng thúc đẩy và tạo ra các đặc tính hàng rào bảo vệ trong các mạch máu này; không có nó, sẽ không có hàng rào máu não hoạt động. Nó giống như một tia lửa trên bếp ga, cung cấp một tín hiệu báo cho chương trình hàng rào bật lên”, O’Brown nói.
Các nhà nghiên cứu cho biết nghiên cứu của họ cung cấp một bức tranh đầy đủ hơn về tính thấm BBB. Nó mở ra cơ hội phát triển các phương pháp trị liệu nhắm vào spock1, có khả năng cải thiện việc điều trị các chứng rối loạn thoái hóa thần kinh như bệnh Parkinson và Alzheimer cũng như các chứng rối loạn tâm thần.
O’Brown cho biết: “Đây không phải là tín hiệu thần kinh đầu tiên mà các nhà khoa học tìm thấy, nhưng dường như nó là tín hiệu đầu tiên từ các tế bào thần kinh điều chỉnh các đặc tính rào cản. Tôi nghĩ điều này làm cho nó trở thành một công cụ hiệu quả để thử và tắt/bật nút công tắc này”.
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ xem xét các tế bào ngoại bào khác nhau bị ảnh hưởng bởi tín hiệu spock1 như thế nào. Và họ muốn xem liệu việc sử dụng spock1 có thể chống lại tác động của đột quỵ đối với BBB hay không.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Developmental Cell.
P.T.T (NASATI), theo https://newatlas.com/medical/study-identifies-genetic-signal-that-controls-blood-brain-barrier/, 12/7/2023 (vista.gov.vn)