Điều trị tổn thương sụn khớp gối từ tế bào gốc heo một ngày tuổi

Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM vừa tổ chức Hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu chế tạo màng sinh học từ tế bào gốc cơ thể heo chưa trưởng thành sử dụng trong điều trị tổn thương sụn khớp gối”, mở ra triển vọng cho lĩnh vực y học tái tạo, đặc biệt là trong điều trị tổn thương sụn khớp gối bằng phương pháp cấy ghép tế bào.

Đề tài do TS. Trương Minh Dũng làm chủ nhiệm, Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM chủ trì thực hiện.

Thoái hóa khớp gối là căn bệnh phổ biến, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sống của người bệnh. Tổn thương sụn khớp gối thường gây đau đớn, hạn chế vận động và là nguyên nhân chính dẫn đến tàn tật ở người lớn tuổi. Hiện nay, các phương pháp điều trị phổ biến gồm vật lý trị liệu, điều trị nội khoa bằng thuốc, phẫu thuật và cấy ghép tế bào. Trong đó, phương pháp ghép tế bào tự thân kết hợp với màng xương cho thấy hiệu quả tích cực trong việc phục hồi tổn thương sụn. Tuy nhiên, phương pháp này tồn tại nhiều hạn chế như số lượng tế bào hạn chế, quy trình phẫu thuật phức tạp và thời gian cố định màng xương kéo dài.

Nghiên cứu của nhóm TS. Trương Minh Dũng hướng tới việc sử dụng tế bào gốc từ sụn heo một ngày tuổi để chế tạo màng sinh học thay thế màng xương, giúp tối ưu hóa quy trình điều trị và nâng cao hiệu quả phục hồi sụn khớp. Nhiệm vụ đề tài giúp giải quyết 4 vấn đề cụ thể: (1) Thu thập, phân lập và nuôi tăng sinh tế bào gốc từ mô sụn heo một ngày tuổi; (2) Nghiên cứu phương pháp tạo màng sinh học từ các tế bào này; (3) Xây dựng quy trình sản xuất màng sinh học ở quy mô phòng thí nghiệm; (4) Đánh giá tiền lâm sàng khả năng tái tạo mô sụn trên mô hình động vật.

Trong nghiên cứu, các mẫu mô sụn được thu thập từ heo một ngày tuổi tại Công ty Cổ phần GreenFeed Việt Nam. Trước khi sử dụng, các mẫu này trải qua quy trình kiểm định nghiêm ngặt để đảm bảo không mang mầm bệnh truyền nhiễm như PRRS (cả hai dòng châu Âu và Bắc Mỹ), dịch tả heo, virus PRRS chủng độc lực cao, dịch tả heo châu Phi. Điều này giúp đảm bảo tính an toàn và khả năng ứng dụng thực tế của nghiên cứu.

Từ mô sụn thu thập, nhóm nghiên cứu tiến hành phân lập tế bào gốc bằng phương pháp enzyme tiêu hóa collagenase, sau đó nuôi cấy trong môi trường đặc biệt để kiểm tra khả năng tăng sinh và biệt hóa. Tế bào gốc được định danh thông qua các dấu ấn bề mặt như CD34, CD45 (âm tính) và CD90, CD105 (dương tính), cho thấy đặc điểm tương tự tế bào gốc trung mô.

Đại diện nhóm nghiên cứu báo cáo kết quả đề tài tại buổi nghiệm thu.

Một trong những tiêu chí quan trọng của nghiên cứu là đánh giá khả năng tăng sinh và biệt hóa của tế bào gốc từ sụn heo. Kết quả cho thấy, các tế bào này có tốc độ nhân đôi cao, ổn định qua nhiều lần cấy chuyền (đến thế hệ P20). Đặc biệt, chúng có khả năng biệt hóa thành ba dòng tế bào quan trọng trong y học tái tạo: tế bào mỡ, tế bào xương và tế bào sụn.

Cụ thể, biệt hóa thành tế bào mỡ: tế bào được nuôi cấy trong môi trường đặc biệt và kiểm tra bằng phương pháp nhuộm Oil Red O. Sau 14 ngày, các giọt mỡ được hình thành rõ rệt, chứng tỏ khả năng biệt hóa tốt.
Biệt hóa thành tế bào xương: thử nghiệm nhuộm Alizarin Red sau 21 ngày cho thấy sự hình thành chất khoáng đặc trưng của tế bào xương.
Biệt hóa thành tế bào sụn: tế bào được nuôi cấy thành mô 3D trong môi trường chuyên biệt, với kết quả nhuộm Safranin-O khẳng định sự hình thành của mô sụn.

Từ các tế bào gốc đã phân lập, nhóm nghiên cứu tiến hành nuôi cấy để tạo màng sinh học. Quá trình này bao gồm việc nuôi cấy tế bào với mật độ cao, xử lý loại bỏ tế bào (decellularization) bằng dung dịch SDS 1% kết hợp DNAse. Quá trình tạo màng sinh học được thực hiện bằng cách kết hợp tế bào gốc với giá thể phù hợp, đảm bảo độ bền cơ học và khả năng thích ứng sinh học cao. Màng sinh học sau khi tạo thành được làm khô bằng phương pháp đông khô (freeze-drying) để bảo quản và dễ dàng ứng dụng. 

Kết quả, nghiên cứu đã thành công trong việc tạo ra màng sinh học có cấu trúc tương tự mô sụn tự nhiên, có khả năng hỗ trợ tái tạo mô sụn tổn thương. Thử nghiệm trên mô hình động vật cho thấy màng sinh học này giúp giảm viêm, kích thích tái tạo tế bào sụn, cải thiện chức năng khớp. Đặc biệt, quy trình sản xuất đã được chuẩn hóa ở quy mô phòng thí nghiệm, sẵn sàng để tiến tới các nghiên cứu lâm sàng trên người.

So với các phương pháp truyền thống, màng sinh học từ tế bào gốc heo một ngày tuổi có nhiều ưu thế như: độ tương thích sinh học cao, khả năng hỗ trợ tái tạo mô tốt, nguồn tế bào dồi dào và ổn định, từ đó giúp đơn giản hóa quy trình điều trị, rút ngắn thời gian phẫu thuật, giảm nguy cơ biến chứng. 

 
Hội đồng góp ý cho nhóm nghiên cứu tại buổi nghiệm thu.

Bằng cách kết hợp các công nghệ tiên tiến trong phân lập tế bào, nuôi cấy mô và chế tạo vật liệu sinh học, nghiên cứu không chỉ tạo ra hướng đi mới trong điều trị tổn thương sụn khớp gối mà còn mở ra tiềm năng lớn cho lĩnh vực y học tái tạo. Việc tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, thử nghiệm lâm sàng, cũng như mở rộng hợp tác nghiên cứu sẽ là những bước tiếp theo để đưa công nghệ này vào thực tế, mang lại lợi ích thiết thực cho bệnh nhân và ngành y học hiện đại. 

Đề tài của nhóm đã được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu, kết quả đạt. 

Minh Nhã (CESTI)