Liệu pháp đột phá khôi phục sụn bị hư hại cho bệnh nhân viêm khớp

Liệu pháp điều trị đột phá đã được phát hiện, có khả năng tái tạo sụn bị hư hại chỉ trong vài giờ. Sụn là lớp đệm giúp khớp chuyển động mượt mà, nhưng theo thời gian, chấn thương hay bệnh tật có thể làm hao mòn lớp sụn này. Khi sụn biến mất, xương sẽ trực tiếp ma sát gây đau đớn, dẫn đến viêm khớp – căn bệnh ảnh hưởng đến hàng trăm triệu người trên thế giới. Ở giai đoạn tiến triển, sụn mất hoàn toàn, khiến nhiều người phải lựa chọn phẫu thuật thay khớp, một phương pháp phức tạp, tốn kém và đòi hỏi thời gian hồi phục lâu dài.

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã mơ ước tìm cách tái tạo sụn thay vì chỉ thay thế khớp, nhưng cơ thể người trưởng thành thiếu khả năng tự phục hồi mô sụn. Giờ đây, giới hạn này có thể đang dần được vượt qua khi các nhà nghiên cứu tại Northwestern University phát triển liệu pháp sử dụng "phân tử nhảy múa" để kích thích tế bào sụn tự tái tạo. Ý tưởng ban đầu được áp dụng cho phục hồi cột sống đã mở ra khả năng chữa lành một trong những mô khó tái tạo nhất.

Từ Cột Sống đến Khớp

Những phát hiện này dựa trên nghiên cứu công bố lần đầu năm 2021, khi nhóm của Samuel I. Stupp tiết lộ rằng các phân tử được thiết kế đặc biệt có thể kích thích chữa lành cột sống ở chuột. Điều bất ngờ không chỉ nằm ở khả năng hồi phục mà ở cách các phân tử liên tục vận động, xoay tròn như thể chúng đang nhảy múa, qua đó kích thích tế bào sụn sản sinh collagen II và aggrecan cần thiết cho quá trình tái tạo.

“Khi lần đầu tiên quan sát được tác dụng của các phân tử nhảy múa, chúng tôi chưa nghĩ rằng hiệu quả này chỉ giới hạn ở cột sống,” Stupp chia sẻ. “Giờ chúng tôi thấy tác dụng của nó trên cả tế bào sụn ở khớp và neuron trong não, cột sống. Điều này cho thấy hiện tượng có thể mang tính phổ quát và mở ra khả năng ứng dụng cho nhiều loại mô khác nhau.”

Kết quả nghiên cứu được công bố trên Journal of the American Chemical Society cho thấy chuyển động của các phân tử như một liều ‘thuốc men’, giúp chúng tương tác hiệu quả với các thụ thể trên bề mặt tế bào, kích hoạt quá trình phục hồi bên trong cơ thể.

Cách Hoạt Động của Các Phân Tử Nhảy Múa

Các tế bào giao tiếp với môi trường xung quanh thông qua các protein gọi là thụ thể, vốn luôn chuyển động để dò tìm tín hiệu. Nhóm nghiên cứu Stupp cho rằng nếu các phân tử tổng hợp có thể vận động tương tự, chúng sẽ kết nối tốt hơn với các thụ thể này. Các phân tử peptide amphiphiles tự lắp ráp thành sợi, mô phỏng cấu trúc của màng ngoại bào, và được kết hợp với một chuỗi peptide mô phỏng TGF-β1 – yếu tố quan trọng trong hình thành sụn. Thay vì dùng protein TGF-β1 vốn dễ phân hủy và có thể gây tác dụng phụ, phiên bản mô phỏng bền vững này được gắn trên bề mặt sợi nano.

Để kiểm chứng vai trò của chuyển động, các nhà khoa học đã tạo ra hai phiên bản sợi nano: một phiên bản cho phép peptide linh hoạt và một phiên bản có peptide cố định. Cả hai đều có thể kích hoạt các thụ thể, nhưng phiên bản linh hoạt cho thấy hiệu quả vượt trội. "Sau ba ngày, tế bào người tiếp xúc với các phân tử di chuyển nhanh sản xuất nhiều protein cần thiết cho việc tái tạo sụn," Stupp cho biết. Đặc biệt, trong việc sản xuất collagen II, các phân tử nhảy múa còn cho kết quả tốt hơn cả TGF-β1 tự nhiên.

Phản Ứng Nhanh của Tế Bào

Liệu pháp thể hiện sức tác động nhanh bất ngờ. Chỉ sau bốn giờ, các tế bào sụn được điều trị đã bắt đầu biểu hiện các gen liên quan đến phục hồi mô. Đến ngày thứ ba, chúng sản xuất ra các protein chủ chốt như collagen II và aggrecan, giúp hình thành sụn mới. Hình ảnh cho thấy các tế bào điều trị giữ được hình dạng tròn, khỏe mạnh, trái ngược với những tế bào không được điều trị vốn có dấu hiệu thoái hóa.

Hướng Điều Trị Mới Cho Viêm Khớp

Viêm khớp đã ảnh hưởng đến gần 530 triệu người trên toàn cầu vào năm 2019 và số ca tiếp tục tăng theo độ tuổi. Hầu hết các liệu pháp hiện nay chỉ tập trung vào giảm đau hay làm chậm sự thoái hóa của khớp, nhưng không thể khôi phục lại sụn đã mất. Phương pháp của Stupp có thể mang lại sự thay đổi lớn, tái tạo trực tiếp sụn bị mất thay vì chỉ giảm triệu chứng hay trì hoãn phẫu thuật.

Đối với bệnh nhân, điều này có thể thay đổi toàn bộ cuộc sống. Nếu các kết quả nghiên cứu được chuyển giao thành công qua thử nghiệm lâm sàng, liệu pháp có thể giảm số ca thay khớp, nâng cao chất lượng cuộc sống và duy trì sự độc lập cho người cao tuổi. Bên cạnh việc hỗ trợ tái tạo sụn, phương pháp còn mở ra cơ hội điều trị phục hồi xương, chấn thương cột sống và thậm chí các tổn thương não bộ.

Nguồn: The Brighter Side of News. Nội dung có thể được chỉnh sửa về phong cách và độ dài.