Quá trình tự thực bào của tế bào gốc có thể là chìa khóa cho các liệu pháp tái sinh mới

Tế bào gốc phôi có đặc điểm tự làm mới và đa năng, tức là có khả năng tạo thành bất cứ loại tế bào nào ngoại trừ nhau thai và dây rốn. Các nhà khoa học tại trường đại học Pennsylvania đã tiết lộ 2 cách mới để vận dụng các đặc tính ưu việt này của tế bào gốc thông qua con đường tự thực bào qua trung gian Chaperone (CMA) và alpha-ketoglutarate.

Tự thực bào là quá trình “tự ăn” rất cần thiết đối với sự trao đổi chất của các loại tế bào sống. Đặc biệt, CMA chỉ được tìm thấy trong tế bào động vật có vú. Họ phát hiện ra rằng hoạt động của CMA được giữ ở mức tối thiểu do hai yếu tố tế bào quan trọng đối với tính đa năng: Oct4 và Sox2 - ngăn chặn một gen gọi là LAMP2A, gen này truyền thông tin để tạo một protein gọi là protein màng liên kết lysosome-2 cần thiết trong CMA. Khi CMA hoạt động ở mức thấp thì alpha-ketoglutarate được duy trì ở mức cao, điều này rất quan trọng để tế bào gốc duy trì trạng thái đa năng.

Đến thời điểm biệt hóa, các tế bào bắt đầu tăng cường điều hòa CMA do giảm Oct4 và Sox2. Hoạt động CMA được tăng cường dẫn đến việc thoái hóa các enzyme quan trọng chịu trách nhiệm cho sản sinh alpha-ketoglutarate. Điều này dẫn đến việc sụt giảm nồng độ của alpha-ketoglutarate cũng như tăng các hoạt động tế bào khác để thúc đẩy sự biệt hóa. Những phát hiện này cho thấy rằng CMA và alpha-ketoglutarate quyết định vận mệnh của tế bào gốc phôi.

“Đây là một khám phá hấp dẫn trong lĩnh vực sinh học tế bào gốc và dành cho các nhà nghiên cứu đang tìm cách phát triển các liệu pháp tái sinh mô hoặc cơ quan,” Tiến sĩ Xiaolu Yang cho hay. “Chúng tôi phát hiện ra 2 con đường mới có khả năng vận động tự làm mới và biệt hóa của tế bào gốc: CMA và một chất chuyển hóa, được biết đến như là alpha-ketoglutarate, chất này được điều hòa bởi CMA. Sự can thiệp vừa phải hoặc định hướng những chức năng này có thể là một phương pháp mạnh mẽ để tăng hiệu quả tiếp cận y học tái sinh.”

“Khám phá mới được phát hiện này về sự tự thực bào trong tế bào gốc là bước khởi đầu của những nghiên cứu sâu hơn để các nhà khoa học tìm ra những liệu pháp tốt hơn trong điều trị các rối loạn khác nhau.” Yang bổ sung thêm.

Nguồn nghiên cứu:
Yi Xu, Yang Zhang, Juan C. García-Cañaveras, Lili Guo, Mengyuan Kan, Sixiang Yu, Ian A. Blair, Joshua D. Rabinowitz, Xiaolu Yang. Chaperone-mediated autophagy regulates the pluripotency of embryonic stem cells. Science, 2020