Tái tạo sụn nhanh không cần đại phẫu
Các nhà khoa học Mỹ đã chứng minh sụn thoái hóa có thể sửa chữa và tái tạo thông qua sử dụng các "phân tử nhảy múa" để nhắm vào các protein cần cho quá trình tái tạo mô và sau đó dùng vật liệu sinh học lai tạo làm giàn khung để thúc đẩy sự phát triển của sụn. Như vậy, sụn thoái hóa có thể tái tạo, giúp làm dịu các cơn đau khớp như do viêm xương khớp, cũng như không cần trải qua các cuộc đại phẫu như phẫu thuật tái tạo toàn bộ đầu gối.
Samuel Stupp, tác giả chính của nghiên cứu tại Đại học Northwestern cho rằng: "Sụn là thành phần quan trọng trong khớp của chúng ta. Khi sụn bị hư hỏng hoặc bị vỡ theo thời gian, có thể ảnh hưởng lớn đến sức khỏe tổng thể và khả năng vận động. Ở người trưởng thành, sụn không có khả năng tự chữa lành. Liệu pháp mới có thể thúc đẩy quá trình phục hồi mô không tự tái tạo”.
Việc triển khai thử nghiệm vật liệu sinh học lai tạo để tái tạo sụn tổn thương ở khớp gối của cừu, diễn ra ngay sau nghiên cứu sử dụng "phân tử nhảy múa" hoặc sợi nano tổng hợp chứa hàng trăm nghìn phân tử phát ra tín hiệu mạnh cho tế bào. Sau khi thay đổi cấu trúc hóa học để các phân tử có thể "nhảy múa" hoặc di chuyển nhanh xung quanh, các nhàk hoa học đã phát hiện ra rằng các phân tử này có thể nhanh chóng định vị và tương tác với các thụ thể tế bào. Bên trong cơ thể, các sợi nano liên kết với chất nền ngoại bào của mô xung quanh và mô phỏng khả năng giao tiếp tế bào theo cách tự nhiên.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển một peptit dạng vòng nhằm vào protein yếu tố tăng trưởng chuyển đổi beta-1 (TGFb-1), có trong cơ thể và rất quan trọng đối với quá trình phát triển sụn (và xương). Khi so sánh các phân tử chuyển động chậm hình thành nên cụm "nhảy múa", các nhà khoa học nhận thấy cụm phân tử kích hoạt hiệu quả thụ thể TGFb-1.
Stupp cho biết: "Sau ba ngày, các tế bào của con người tiếp xúc với các cụm dài gồm nhiều phân tử di động, đã sản sinh ra nhiều thành phần protein cần thiết cho quá trình tái tạo sụn. Để sản xuất một trong những thành phần trong chất nền sụn được gọi là collagen II, các phân tử “nhảy múa” chứa peptit vòng kích hoạt thụ thể TGF-beta1 thậm chí còn hiệu quả hơn protein tự nhiên có chức năng này trong các hệ thống sinh học".
Nhóm nghiên cứu hiện đang thử nghiệm hệ thống phân tử mới trên xương tái tạo và kết quả sẽ được công bố vào cuối năm nay. Các tác giả cũng hy vọng sẽ đưa vào thử nghiệm lâm sàng để sửa chữa tủy sống. Tuy nhiên, đây không phải là khám phá duy nhất, phòng thí nghiệm của Stupp còn đưa ra một phương pháp khác tái tạo sụn trong các khớp của cừu.
Trong nghiên cứu thứ hai, thay vì sử dụng các phân tử “nhảy múa”, các nhà khoa học đã tạo ra một vật liệu sinh học lai tạo, bao gồm một peptit hoạt tính sinh học liên kết với protein TGFb-1 cực kỳ quan trọng và một axit hyaluronic đã biến đổi, chất giống như chất nhờn tự nhiên giúp bôi trơn các thành phần của cơ thể trong đó có cả khớp.
Stupp cho biết: "Nhiều người đã quen thuộc với axit hyaluronic vì đây là thành phần phổ biến trong các sản phẩm chăm sóc da. Nó cũng có sẵn trong nhiều mô trên khắp cơ thể con người, bao gồm cả khớp và não. Chúng tôi chọn axit hyaluronic vì nó giống polime tự nhiên có trong sụn".
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng vật liệu sinh học này để kích thích tổ chức sợi nano thành các bó, mô phỏng cấu tạo tự nhiên của sụn, về cơ bản tạo thành một khung sinh học thân thiện với môi trường, kích thích các tế bào của cơ thể tái tạo mô sụn trên đó.
Vật liệu sinh học axit hyaluronic được đưa vào sụn đầu gối tổn thương của cừu. Sau sáu tháng, mô đã phục hồi đáng kể và sụn mới phát triển từ các polyme sinh học tự nhiên (collagen II và proteoglycan). Kết quả là khớp gối trước đây bị tổn thương đã chuyển động không đau và ổn định hiệu quả, với cấu trúc sụn mới vẫn được như khung xương nhân tạo bị thoái hóa tự nhiên. Nhóm nghiên cứu tin rằng phương pháp sử dụng axit hyaluronic để thúc đẩy quá trình sửa chữa sụn, ít xâm lấn hơn so với phẫu thuật vi gãy xương hiện nay.
