Hotline 247
04 6662 6362
 
Hà Nội
0968 378 899
 
Hồ Chí Minh
01289 777 888

Các kỹ sư đã tạo ra công nghệ mới giúp nghiên cứu sự sinh trưởng của ung thư

BioMedia

TRACER-MTT_condensed

Hình 1. Dải mô được cuộn gập lại cho phép các nhà khoa học bắt chước cách tế bào sinh trưởng trong một khối u. Nó cũng có thể được trải ra để phân tích chi tiết. Các tế bào được đánh dấu với thuốc nhuộm màu tím (Ảnh: Darren Rodenhizer).

Một nhóm kỹ sư trường đại học Toronto đang hé lộ những bí ẩn về ung thư. Họ đã phát triển cách sinh trưởng tế bào ung thư ở dạng các tấm cuộn lại, bắt chước môi trường 3D của khối u, nhưng cũng có thể tháo rời trong vài giây. Cơ sở này đã được miêu tả trong một bài báo Nature Materials, giúp tăng sự phát triển các thuốc mới, các liệu pháp và đòi hỏi các câu hỏi mới về các tế bào ung thư.

Những trở ngại của việc nghiên cứu các tế bào ung thư trong môi trường đĩa petri truyền thống đã được nhắc đến. Trong khi các tế bào khối u sinh trưởng theo ba chiều, thì các đĩa nuôi cấy chỉ có 2 chiều. Hơn nữa, các tế bào ở trung tâm khối u ít có cơ hội lấy oxy và dưỡng chất hơn so với các tế bào sinh trưởng ở gần bề mặt, là các tế bào gần với mạch máu.

Những sự khác biệt nhỏ, phụ thuộc vào vị trí như vậy đã ảnh hưởng lớn đến sinh lý của khối u, điều này cho thấy sự khó khăn khi sinh trưởng trong đĩa.

Ngược lại, các kỹ sư mô học đang cố gắng xây dựng mô hình 3D thực tế hơn bằng các tấm xốp, vật liệu giống như bọt biển với các tế bào và sắp xếp chúng lại thành các khối. Phó giáo sư Alison McGuigan- kỹ sư hóa học cũng nằm trong số đó, nhưng cô đã có cách nghĩ khác về vấn đề này nhờ cuộc nói chuyện với phó giáo sư Radhakrishnan Mahadevan. McGuigan và Mahadevan đều là thành viên của Engineering BioZone.

Alison-McGuigan-and-Darren-Rodenhizer

Hình 2. Giáo sư Alison McGuigan và nghiên cứu sinh Darren Rodenhizer với thiết bị của họ được tháo rời đối với các mô ung thư đang sinh trưởng (Ảnh: Ray Cheah).

“Anh ấy muốn tiến hành việc phân tích này nơi mà bạn có thể thu thập các tế bào dưới mười giây”- cô nói. “Đó là vấn đề về kỹ thuật: là thế nào để tách các tế bào ra một cách nhanh chóng?”. Mất rất lâu để bóc tách từng lớp cấu trúc của các khối và sẽ khó khi theo dõi nguồn gốc các khối.

McGuigan tập hợp các vật liệu từ phòng thí nghiệm (ví dụ: giấy lọc, đĩa petri, kéo,…) và bắt đầu nghĩ cách lắp ráp và tháo chúng ra một cách nhanh chóng. Có một thời điểm, cô đã vô tình quấn một mẩu giấy quanh ngón tay của mình. “Khi đó tôi nhìn xuống và nhận ra cách mình có thể làm” cô nói.

Sau vài năm, McGuigan và Darren Rodenhizer- nghiên cứu sinh về hóa kỹ thuật đã xây dựng nên bản mẫu đầu tiên của họ. Họ ngâm một dải vật liệu giống như giấy, có lỗ vào collagen (một vật chất dạng gel được tìm thấy trong cơ thể và trong tế bào ung thư). Toàn bộ vật liệu này sau đó được rửa trong dung dịch môi trường giàu dinh dưỡng khoảng một ngày, cho phép các tế bào thích nghi với môi trường mới của chúng. Sau đó, các dải này được cuộn lại xung quanh một lõi bằng kim loại, tạo nên dạng thiết kế của một khối u, tiếp đó chúng được nuôi cấy khoảng vài ngày trước khi tiến hành phân tích sinh lý khối u.

Đối với việc tháo thiết bị này, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy sự khác biệt đáng kể giữa các lớp bên trong và bên ngoài.

Các dải gấp cuộn lại của các mô cho phép các nhà khoa học bắt chước cách các tế bào sinh trưởng trong khối u, nhưng vẫn chưa thể tháo ra trong vài giây để phân tích chi tiết. Các tế bào được đánh dấu với một thuốc nhuộm màu tím. “Khi mức độ oxy giảm, số lượng các tế bào chết trong các lớp tăng, như vậy các tế bào phản ứng lại với nồng độ oxy” Rodenhizer nói. Những tế bào khác vẫn sống cho thấy sự khác biệt về mặt sinh lý so với các tế bào trên bề mặt: ví dụ, chúng biểu hiện mạnh các gen liên kết với điều kiện oxy thấp.

Thiết kế đơn lớp giúp dễ dàng nghiên cứu trong trong phòng thí nghiệm. “Nó đủ đơn giản để dạy trong một tuần”, McGuigan nói.

Điều này có lợi với các nhà nghiên cứu trong việc tìm hiểu những thứ tạo nên tế bào ung thư trong khối u so với các mô không ung thư. Việc khám phá sự khác biệt này có thể giúp đẩy nhanh việc tìm các thuốc là đích của ung thư.

Trong suốt quá trình này, nhóm nghiên cứu đã phối hợp với Christian Frezza tại đại học Cambridge và Bradly G. Wouters tại trung tâm ung thư Princess Margaret,Toronto để đảm bảo rằng công cụ này cho phép các thử nghiệm kiểm tra cần thiết cho các nhà sinh học ung thư trong việc việc đặt các câu hỏi trong việc tìm kiếm lợi ích cho bệnh nhân.

Công nghệ này cũng hứa hẹn điều tuyệt với cho lĩnh vực y học cá nhân. “Ý tưởng sẽ là lấy tế bào của chính bệnh nhân và tạo ra các bản copy khối u của họ,” McGuigan nói.

Những bản sao sau đó có thể phải trải qua những sự điều trị khác nhau và được phân tích bởi các quá trình tháo cuộn đơn giản, cung cấp thông tin về những gì có thể làm tốt nhất đối với từng bệnh nhân cụ thể.

Hiện nay kỹ thuật này đã được công bố, McGuigan hy vọng rằng nó sẽ được áp dụng rộng rãi trong cộng đồng nghiên cứu.

“Nó có thể chuyển giao đến các phòng thí nghiệm khác,” McGuigan nói. “Chúng tôi thực sự mong muốn mọi người sử dụng nó, bởi vì càng nhiều người sử dụng, càng nhiều ứng dụng của nó sẽ được khám phá.”


Nguồn University of Toronto Faculty of Applied Science & Engineering

(Xuất bản ngày 23-11-2015)

Dịch và tổng hợp BioMedia VN

Các bài viết cùng chủ đề

Các kỹ sư đã tạo ra công nghệ mới giúp nghiên cứu sự sinh trưởng của ung thư

Hình 1. Dải mô được cuộn gập lại cho phép các nhà khoa học bắt chước cách tế bào sinh trưởng trong một khối u....

Quá trình chuyển đổi của tế bào thành tế bào ung thư

Tế bào ung thư có khả năng phát triển và sinh sôi ở tốc độ vượt xa tốc độ bình thường. Nói cách khác, ung...