Các mô hình thí nghiệm sử dụng cho nghiên cứu tác động của Exosome nên bệnh lý thoái hóa khớp

Bài viết của Tiến sĩ Thân Thị Trang Uyên - Chuyên viên Y tế - tế bào gốc - Viện nghiên cứu Tế bào gốc và Công nghệ gen Vinmec

Thoái hoá khớp (osteoarthritis) là một bệnh lý thoái hóa mô khớp tiến triển theo thời gian có liên quan đến tuổi tác. Người mắc bệnh lý này có thể dẫn đến mất khả năng vận động, vì thế gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng sống của người bệnh và xã hội.

Cho đến nay, nuôi cấy đơn lớp (2D) tế bào sụn (chondrocyte) và tế bào sợi (fibroblast) là các mô hình phổ biến nhất để khảo sát tác động của exosome lên bệnh thoái hoá khớp trong điều kiện phòng thí nghiệm. Tế bào sụn sơ cấp có thể được phân lập trực tiếp từ sụn khớp của người hiến tặng hoặc bệnh nhân đã trải qua phẫu thuật tạo hình khớp gối hoặc các trường hợp thay khớp háng, và nguyên bào sợi có thể được phân lập từ các mô hoạt dịch thu được từ bệnh nhân phẫu thuật tạo hình khớp .

Tuy nhiên, việc thu thập và sử dụng các mẫu tế bào này phải tuân theo các cam kết đạo đức để nghiêm ngặt và cần được sự chấp thuận trước khi thu thập. Vì lý do này, người ta đã thay thế bằng tế bào sụn từ động vật hoặc tạo mô hình động vật thoái hoá như là một giải pháp thay thế tiềm năng.

Các mô hình viêm khớp ở động vật có thể được tạo ra hoặc tự phát. Mô hình thoái hoá khớp được tạo ra thường bằng phương pháp hóa học hoặc phẫu thuật; trong khi, các mô hình tự phát được phân loại thành các mô hình tự nhiên hoặc tạo biến đổi gen phát triển bệnh viêm khớp. Một số lượng lớn các mô hình viêm khớp tạo ra bằng phẫu thuật để tạo ra khuyết tật, chủ yếu ở rãnh xương đùi hoặc đầu gối hoặc để cắt dây chằng và sụn chêm mà không làm tổn thương bề mặt xương chày. Thậm chí, đã có cả mô hình viêm xương khớp mặt thắt lưng ở mô hình chuột bằng phẫu thuật. Các mô hình viêm khớp bằng phẫu thuật này có khả năng tái tạo cao và tiến triển nhanh chóng làm cho chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các nghiên cứu thử exosome trong thời gian ngắn, bao gồm theo dõi các giai đoạn đầu của quá trình phát triển viêm khớp và đo lường điều trị bằng thuốc ở giai đoạn viêm khớp sớm.

Trong khi việc tạo ra thoái hoá khớp bằng phẫu thuật phổ biến hơn, việc tiêm vào trong khớp các chất gây độc hoặc gây viêm như collagenase, MIA (monosodium iodoacetate) vào khớp gối cũng có thể tạo ra mô hình viêm khớp. Collagenase gây thoái hóa sụn khớp bằng cách trực tiếp phân huỷ collagen ở chất nền ngoại bào sụn và gây ra sự không ổn định khớp do làm tăng mức độ lỏng lẻo của khớp. MIA là một chất ức chế trao đổi chất và phá vỡ con đường phân giải hiếu khí tế bào, và do đó, gây chết tế bào bằng cách ức chế hoạt động của glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase trong tế bào sụn. Việc tiêm MIA vào trong khớp dẫn đến giảm số lượng tế bào sụn gây ra những thay đổi về mô học và hình thái khớp, tương tự như những thay đổi trong viêm khớp ở người.

Quá trình chuyển từ nghiên cứu cơ bản sang nghiên cứu lâm sàng yêu cầu xác nhận tính an toàn và hiệu quả của các exosome để sửa chữa và tái tạo các tổn thương sụn ở các mô hình động vật thích hợp lớn hơn như ngựa, lợn hoặc chó. Các thử nghiệm trên mô hình động vật lớn này hiện nay vẫn đang còn thiếu. Đó là lý do tại sao cho đến nay, chưa thể triển khai các nghiên cứu lâm sàng về vai trò của exosome trong tái tạo khớp viêm và thoái hoá.