Một nghiên cứu do các nhà nghiên cứu của Weill Cornell Medicine dẫn đầu cho thấy đốt sống cột sống có nguồn gốc từ một loại tế bào gốc độc nhất tiết ra một loại protein có lợi cho sự di căn của khối u. Bước đột phá này mở đường cho những hướng nghiên cứu mới về các bệnh về cột sống, cung cấp cái nhìn sâu sắc về lý do tại sao các khối u rắn thường di căn đến cột sống và có thể dẫn đến các phương pháp điều trị chỉnh hình và ung thư mới.
Trong nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 13 tháng 9, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng đốt sống có nguồn gốc từ một loại tế bào gốc khác với các tế bào gốc tạo xương khác. Bằng cách sử dụng các "sinh vật" giống như xương được tạo ra từ các tế bào gốc cột sống, họ phát hiện ra rằng xu hướng di căn đến cột sống - thay vì đến các xương dài như xương chân - phần lớn là do một loại protein có tên MFGE8 được tiết ra bởi các tế bào gốc này.
Tác giả chính của nghiên cứu, Tiến sĩ Matthew Greenblatt, phó giáo sư bệnh lý và y học thí nghiệm tại Trung tâm Y tế Weill Cornell, thành viên của Trung tâm Ung thư Sandra và Edward Meyer, đồng thời là nhà nghiên cứu bệnh học tại Trung tâm Y tế NewYork-Presbyterian/Weill Cornell: "Chúng tôi nghi ngờ rằng nhiều bệnh chỉnh hình chủ yếu liên quan đến cột sống là do đặc tính độc đáo của tế bào gốc đốt sống."
Trong những năm gần đây, Tiến sĩ Greenblatt và các nhà khoa học khác đã phát hiện ra rằng các loại xương khác nhau có nguồn gốc từ các loại tế bào gốc xương khác nhau. Bởi vì đốt sống phát triển theo một con đường khác ngay từ đầu đời so với các xương khác, chẳng hạn như xương cánh tay và xương chân, và dường như có một quỹ đạo tiến hóa độc đáo, Tiến sĩ Greenblatt và nhóm của ông đã đưa ra giả thuyết rằng có thể có một loại tế bào gốc cột sống duy nhất.
Các nhà nghiên cứu lần đầu tiên phân lập được các tế bào gốc xương nổi tiếng, giúp tạo ra tất cả xương và sụn, từ các xương khác nhau ở chuột thí nghiệm dựa trên các dấu hiệu protein bề mặt đã biết dành cho tế bào gốc xương. Sau đó, họ phân tích hoạt động gen của các tế bào này để xem liệu họ có thể tìm thấy các mẫu tế bào độc đáo liên quan đến cột sống hay không.
Các tế bào gốc mới hình thành cột sống được cấy vào một sinh vật mẫu và được phép hình thành các đốt sống thu nhỏ (màu đỏ). Các tế bào khối u ung thư vú (màu xanh lá cây) xâm lấn xương, cho thấy tế bào gốc cột sống mới này chịu trách nhiệm tuyển dụng các tế bào ung thư vú. Nguồn: Sun Jun
Công trình này đã đưa ra hai khám phá quan trọng. Đầu tiên là định nghĩa tổng thể mới về tế bào gốc xương dựa trên các dấu hiệu bề mặt là chính xác hơn. Định nghĩa mới này loại trừ một nhóm tế bào không phải tế bào gốc có trong định nghĩa tế bào gốc cũ, che khuất một số nghiên cứu trước đây trong lĩnh vực này.
Phát hiện thứ hai là các tế bào gốc xương từ các xương khác nhau có sự khác biệt mang tính hệ thống trong hoạt động gen. Thông qua phân tích này, nhóm nghiên cứu đã xác định được một bộ dấu hiệu duy nhất cho tế bào gốc cột sống và xác nhận vai trò chức năng của các tế bào này trong việc hình thành xương cột sống trong các thí nghiệm tiếp theo trên chuột và trong các hệ thống nuôi cấy tế bào đĩa thí nghiệm.
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra sức hấp dẫn tương đối của cột sống so với các loại xương khác về khả năng di căn của khối u, bao gồm ung thư vú, tuyến tiền liệt và ung thư phổi. Lý thuyết thông thường vào những năm 1940 cho rằng "sự ái tính cột sống" này có liên quan đến kiểu lưu lượng máu và cột sống dễ bị khối u di căn hơn so với xương dài. Nhưng khi các nhà nghiên cứu tái tạo hiện tượng ái tính cột sống trên mô hình động vật, họ đã tìm thấy bằng chứng cho thấy lưu lượng máu không phải là nguyên nhân - trên thực tế, họ đã tìm thấy manh mối chỉ ra rằng tế bào gốc cột sống có thể là thủ phạm.
Tiến sĩ Jun Sun, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Greenblatt, cho biết: "Chúng tôi quan sát thấy rằng vị trí gieo mầm ban đầu của các tế bào khối u di căn chủ yếu là ở vùng tủy xương, còn các tế bào gốc cột sống và tế bào con của chúng nằm ở khu vực này".
Sau đó, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng việc loại bỏ tế bào gốc cột sống đã loại bỏ sự khác biệt về tỷ lệ di căn giữa xương cột sống và xương dài. Cuối cùng, họ xác định rằng tế bào gốc cột sống tiết ra nhiều protein MFGE8 hơn tế bào gốc xương dài và là yếu tố chính gây ra ái tính cột sống. Để xác nhận sự liên quan của những phát hiện này với con người, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với các nhà nghiên cứu tại Bệnh viện Phẫu thuật Đặc biệt để xác định các bản sao của tế bào gốc tủy sống chuột ở người và mô tả đặc tính của chúng.
Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm cách ngăn chặn MFGE8 nhằm giảm nguy cơ di căn cột sống ở bệnh nhân ung thư. Nói rộng hơn, Tiến sĩ Greenblatt cho biết, họ đang nghiên cứu xem các đặc tính độc đáo của tế bào gốc cột sống góp phần gây ra bệnh cột sống như thế nào.
Tiến sĩ Greenblatt cho biết: "Có một chuyên khoa phụ trong chỉnh hình được gọi là chỉnh hình cột sống và chúng tôi tin rằng hầu hết các tình trạng trong danh mục lâm sàng này đều liên quan đến tế bào gốc mà chúng tôi vừa xác định."