Hồi sinh tế bào sau cơn đau tim bằng tim-trên-vi mạch

*tim trên vi mạch (heart-on-a-chip) : thiết bị được cấu tạo từ vật liệu nhân tạo và kỹ thuật in 3D, mô phỏng cấu trúc và chức năng của trái tim người.

Các túi ngoại bào (EVs) có kích thước nano di chuyển giữa các tế bào để cung cấp tín hiệu và vật chất tế bào – là công cụ đầy hứa hẹn cho thế hệ liệu pháp tiếp theo để điều trị từ bệnh tự miễn và thoái hóa thần kinh đến ung thư và tổn thương mô. EVs có nguồn gốc từ tế bào gốc đã được chứng minh là có thể giúp tế bào tim phục hồi sau cơn đau tim.

Đau tim (hoặc nhồi máu cơ tim) xảy ra khi dòng máu đến tim bị tắc nghẽn. Tất nhiên, cách tốt nhất để điều trị cơn đau tim là khôi phục lưu lượng máu nhưng quá trình đó thực ra có thể gây nhiều tổn thương hơn cho các tế bào tim. Tổn thương do tái tưới máu – thiếu máu cục bộ có thể xảy ra khi khôi phục dòng chảy máu trở lại mô sau một thời gian thiếu oxy. Giờ đây, các nhà nghiên cứu từ Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Harvard John A. Paulson (SEAS) đã làm sáng tỏ các cơ chế tiềm ẩn đằng sau khả năng chữa bệnh của EVs và chứng minh khả năng của chúng không chỉ hồi sinh các tế bào sau cơn đau tim mà còn giữ cho các tế bào hoạt động khi bị thiếu oxy.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm tác động của EEVs (EVs có nguồn gốc nội mô – Endothelial derived EVs) trên mô tim của con người bằng cách sử dụng mô hình tim trên vi mạch. Hệ thống nội tạng trên vi mạch mô phỏng cấu trúc và chức năng của mô tim tự nhiên, cho phép các nhà nghiên cứu quan sát tác động của tổn thương và phương pháp điều trị trong mô tim người theo thời gian thực. Các nhà nghiên cứu đã mô phỏng một cơn nhồi máu cơ tim và tái oxy hóa trên những cấu trúc tim vi mạch được truyền EEVs và những cấu trúc không được truyền EEVs.

Thông qua thử nghiệm, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng trong các mô được điều trị bằng EEVs, các tế bào cơ tim có thể thích nghi tốt hơn với các stress và duy trì khối lượng công việc cao hơn. Họ đã gây tổn thương mô tim bằng cách hạn chế oxy trong 3 giờ, sau đó là 90 phút tái oxy hóa, rồi đo tỷ lệ tế bào chết và lực co bóp của mô. Mô tim được điều trị bằng EEVs có một nửa số lượng tế bào chết và có lực co bóp cao hơn gấp bốn lần so với mô tim không được điều trị bằng EEVs. Họ cũng phát hiện ra rằng các tế bào cơ tim tổn thương được điều trị bằng EEVs có một tập hợp các protein giống với các tế bào không bị tổn thương nhiều hơn so với các tế bào không được điều trị bằng EEVs. Đáng ngạc nhiên, họ cũng quan sát thấy rằng các tế bào được điều trị bằng EEVs tiếp tục co lại ngay cả khi không có oxy.

André G. Kléber, giáo sư Trường Y Harvard, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Phát hiện của chúng tôi chỉ ra rằng EEVs có thể bảo vệ một phần mô tim khỏi tổn thương tái oxy hóa bằng cách bổ sung protein và phân tử tín hiệu cho các tế bào bị tổn thương, hỗ trợ các quá trình trao đổi chất khác nhau, mở đường cho các phương pháp điều trị mới.”.

Biên dịch:

Nguyễn Thanh Huyền

Huỳnh Yến Thanh

TS. Nguyễn Thị Thanh Vân

TLTK

Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. “Reviving cells after a heart attack: Researchers unravel the healing mechanisms of extracellular vesicles and demonstrate their healing power on a heart-on-a-chip.” ScienceDaily. ScienceDaily, 14 October 2020.

Image: Sciencedaily.com