Bằng cách sử dụng bản đồ di truyền để lập bản đồ dòng tế bào thông qua quá trình kết hợp theo dõi dòng tế bào cùng với các kiểu biểu hiện gen phân tử, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách mà gen ảnh hưởng đến quá trình sản xuất tế bào miễn dịch. Cùng Vinmec tìm hiểu thông tin chi tiết trong bài viết này nhé.
Bài viết này được viết dưới sự hướng dẫn chuyên môn của các bác sỹ thuộc Trung tâm Công nghệ cao Vinmec.
1. Mối quan hệ giữa tế bào gốc tạo máu và sản xuất tế bào miễn dịch
Các tế bào gốc tạo máu (HSC) là nguồn sản xuất các tế bào máu và miễn dịch. Tuy nhiên, số lượng sản xuất có sự thay đổi đáng kể, ảnh hưởng đến thành công của liệu pháp ghép tủy xương (vốn rất phụ thuộc vào số lượng và loại tế bào máu trong quá trình ghép tế bào gốc từ người hiến). Ngoài ra, biểu hiện gen tác động lên các dòng tế bào và cơ chế điều hòa vẫn còn là ẩn số.
Trong nghiên cứu về việc điều chỉnh tế bào gốc tạo máu (HSC) để cải thiện khả năng tái tạo miễn dịch, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra mối liên hệ giữa hoạt động của các gen và mức độ sản xuất tế bào miễn dịch. Những phát hiện này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách các đặc điểm di truyền riêng lẻ có thể tối ưu hóa nhóm tế bào từ người hiến tặng cho các phương pháp điều trị.
2. Sử dụng bản đồ di truyền để lập bản đồ dòng tế bào
Có phải sự khác biệt giữa các tế bào gốc tạo máu (HSC) đến từ bản chất của chính chúng hay bị ảnh hưởng bởi môi trường? Để tìm hiểu điều này, các nhà nghiên cứu đã lây nhiễm HSC bằng lentivirus - một loại virus có mã vạch di truyền đặc biệt. Mã vạch này cho phép họ theo dõi từng tế bào một cách chính xác.
Nhờ đó, các nhà nghiên đã đo lường được số lượng và loại tế bào sản xuất. Trong đó, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào bạch cầu hạt và tế bào B - hai loại tế bào miễn dịch phong phú trong tủy và lympho.
Các tế bào gốc tạo máu (HSC) đã được gán mã vạch và tiêm vào chuột trong một thí nghiệm cấy ghép. Sau khi các tế bào này được phục hồi, nhóm nghiên cứu đã cấy ghép chúng vào nhiều con chuột khác. Ngay cả khi những con chuột này đã trải qua xạ trị hoặc hóa trị trước đó, mức sản xuất máu vẫn ổn định. Điều này cho thấy có một yếu tố bẩm sinh nào đó ảnh hưởng đến khả năng sản xuất máu.
Nhóm nghiên cứu cho biết, một trong những thách thức lớn nhất là làm sao để kết nối việc theo dõi tế bào với quy trình sản xuất và biểu hiện gen của các tế bào đó. Để giải quyết vấn đề này, họ đã đo lường đầu ra của tế bào gốc tạo máu (HSC) bằng cách sử dụng mã vạch theo dõi di truyền. Sau khi thực hiện giải trình tự RNA tế bào đơn (scRNA-seq), họ đã gán nhãn các tế bào riêng lẻ bằng một loại thẻ khác gọi là mã vạch tế bào cDNA.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển một "cầu nối phân tử" để kết hợp dữ liệu từ theo dõi di truyền và scRNA-seq. Họ sử dụng phản ứng chuỗi polymerase để khuếch đại các phân tử chứa cả hai mã vạch. Sau đó, nhóm lập bản đồ các dòng tế bào dựa trên biểu hiện gen, sử dụng thư viện cDNA để tạo ra cơ sở dữ liệu. Nhờ đó, họ có thể đo lường đầu ra của tế bào HSC ở chuột và xác định các gen liên quan đến sản xuất tế bào máu. Kết quả là, nhóm phát hiện gần 40 gen liên quan đến quá trình này, trong đó có một số gen gây ra các bệnh ảnh hưởng đến sản xuất tế bào miễn dịch.
Để tìm hiểu sâu hơn về mối quan hệ giữa hoạt động của gen và số lượng cũng như sự đa dạng của các tế bào miễn dịch được sản xuất, nhóm nghiên cứu đã tiến hành kiểm tra các gen trên toàn bộ phạm vi đầu ra của dòng dõi. Thay vì chỉ phân loại các đầu ra này thành thấp hoặc cao, nhóm nghiên cứu đã thực hiện phân tích toàn diện hơn nhằm xác định các gen có thể có điểm ngọt.
Nhóm nghiên cứu đã nhận thấy rằng có một số cơ chế hoặc mô hình liên kết định lượng như cách các gen kiểm soát định lượng hành vi của tế bào vẫn còn là bí ẩn trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu lại phát hiện ra rằng các gen có sự liên quan đến số lượng và loại sản xuất tế bào máu thông qua bốn mô hình kết nối: hằng số, đơn thức, rời rạc và đa thức.
Trong đó, nhóm đã chỉ ra một số gen có liên kết hằng số có biểu hiện gen luôn liên quan đến sản xuất tế bào lympho.
Với các gen liên kết rời rạc, sản xuất tế bào lympho xảy ra trong một phạm vi đầu ra cụ thể. Thông thường, các gen này thuộc loại đơn thức hoặc đa thức. Trong các mô hình đơn thức, đầu ra của tế bào bị ảnh hưởng bởi trạng thái biểu hiện gen, tương tự như chức năng của một công tắc bật/tắt. Ngược lại, các liên kết đa thức cho thấy hoạt động gen diễn ra ở nhiều mức hoặc ngưỡng cho từng loại sản xuất tế bào cụ thể.
Trên đây là tất cả thông tin về vấn đề “sử dụng bản đồ di truyền để lập bản đồ dòng tế bào”. Khi nắm rõ sự khác biệt giữa các tế bào riêng lẻ, con người sẽ có sẽ năng điều khiển tế bào, từ đó giúp hoàn thành những mục tiêu có ích.
Để đặt lịch khám tại viện, Quý khách vui lòng bấm số HOTLINE hoặc đặt lịch trực tiếp TẠI ĐÂY. Tải và đặt lịch khám tự động trên ứng dụng MyVinmec để quản lý, theo dõi lịch và đặt hẹn mọi lúc mọi nơi ngay trên ứng dụng.
