Việt Nam chủ động nguồn cung tế bào gốc nang tóc người và phycocyanin phục vụ nghiên cứu khoa học về mỹ phẩm

Kết quả của nhiệm vụ là nền tảng cơ bản để triển khai thêm những nghiên cứu khoa học về phục hồi và phát triển nang tóc.

Hiện tượng rụng tóc là hiện tượng phổ biến trong xã hội hiện nay, tuy không ảnh hưởng đến sức khỏe bệnh nhân nhưng tác động xấu đến ngoại hình và tâm lý bệnh nhân. Mặc dù cơ chế rụng tóc vẫn chưa được phát hiện rõ ràng, nhưng hiện tượng xảy ra chung trong tất cả loại rụng tóc trên là sự teo nang tóc theo thời gian.

Trong nang tóc có chứa các loại tế bào gốc nang tóc (Hair follicle stem cell - HFSC) và tế bào nhú bì (Dermal Papilla cell - DPC). Chúng có liên quan mật thiết với nhau và kiểm soát chu kỳ tăng trưởng của tóc (hair growth cycle) và đóng vai trò quan trọng trong việc tái tạo nang tóc, điển hình là nếu bị tác động suy giảm số lượng lẫn chất lượng sẽ dẫn tới hiện tượng teo nang tóc và mất tóc trong nang. Tuy là nền tảng cơ bản đối với những nghiên cứu về phục hồi và phát triển nang tóc nhưng nguồn tế bào gốc nang tóc lại phụ thuộc vào nhập ngoại.

Do đó, các nhà khoa học tại Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQG TP.HCM) đã thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Xây dựng quy trình phân lập, nuôi cấy tế bào gốc nang tóc người và đánh giá khả năng tăng sinh của chúng dưới tác dụng của phycocyanin” nhằm tăng tính chủ động đáp ứng nguồn cung tế bào phục vụ nghiên cứu khoa học, đảm bảo tính liên tục của nghiên cứu trong thời gian dài.

Đặng Thị Tùng Loan báo cáo kết quả triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ

Được biết, chu kỳ nang tóc (Hair follicle - HF) bao gồm các pha Thoái hóa (Catagen), Nghỉ ngơi (Telogen) và Tái tạo (Anagen) lặp đi lặp lại trong suốt cuộc đời người trưởng thành. Chu kỳ nang tóc phụ thuộc vào hoạt động của các tế bào gốc nang tóc (Hair Follicle Stem Cell - HFSC), cư trú trong phần phình (bulge), tạm thời thoát khỏi trạng thái im lặng (quiescent) để bắt đầu giai đoạn tái tạo. Các hoạt động của HFSC được điều hòa chủ yếu bởi nhú bì (Dermal Papilla - DP) ở dưới cùng của nang. Tế bào gốc biểu mô (Epithelial Stem Cell - EpSC) còn được gọi là tế bào gốc tế bào sừng do hình thái giống tế bào sừng của chúng. EpSC là yếu tố chính trong quá trình làm mới và tái tạo nang tóc.

Chu kỳ nang tóc và sự di chuyển DPC đến gần vùng phình

Báo cáo tại buổi nghiệm thu nhiệm vụ vừa được Sở KH&CN TP.HCM tổ chức, TS. Đặng Thị Tùng Loan (chủ nhiệm nhiệm vụ) cho biết, nhóm thực hiện tiến hành phân lập và nuôi cấy tế bào gốc biểu mô (HF-EpSC) và tế bào gốc trung mô nang tóc người (HF-MSC), phân lập và nuôi cấy tế bào nhú bì nang tóc người (HF-DPC), đánh giá tác động của phycocyanin lên tế bào gốc và tế bào nhú bì nang tóc người. HF-DPC là tế bào trung mô đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành và tái tạo nang tóc. HF-DPC điều hoà các giai đoạn của chu kỳ nang tóc. Các tín hiệu và chất tiết từ HF-DPC chịu trách nhiệm cho nhiều sự kiện xảy ra trong chu kỳ hoạt động của nang tóc. HF-DPC khu trú ở vùng đáy nang tóc và có thể được nuôi cấy in vitro 2D và 3D. Trong nuôi cấy 2D, HF-DPC bám dính vào bề mặt plastic và có hình dạng giống nguyên bào sợi. Nhóm thực hiện đã thiết lập được điều kiện nuôi cấy 2D tế bào nhú bì từ vùng bầu nang tóc người. Tế bào nhú bì nuôi cấy có hình dạng giống nguyên bào sợi người và biểu hiện các đặc điểm đặc trưng như hoạt tính alkaline phosphatase, biểu hiện proteoglycan versican...

Vùng bầu nang tóc được phân lập

Đặng Thị Tùng Loan chia sẻ, nhóm thực hiện đã thu hoạch toàn bộ nang tóc bằng kỹ thuật tách chiết đơn vị nang (FUE). Sau khi loại bỏ phần bóng, vùng phình được thu thập và nuôi cấy. Kết quả thu được là các tế bào gốc biểu mô nang tóc người (HF-EpSC) được nuôi cấy có hình dạng giống tế bào biểu mô, đúng với mô tả hình dạng của tế bào gốc sừng (epithelial-liked-stem cell), tương đồng với các nghiên cứu đã công bố trên thế giới. Quần thể tế bào gốc phổ biến thứ hai trong HF là quần thể tế bào gốc trung mô (HF-MSC). Tế bào MSC được phân lập từ vùng phình nang tóc người, có hình thái giống nguyên bào sợi. Ở người, HF-EpSC và HF-MSC có thể là nguyên liệu được ưu tiên để tái tạo nang tóc mới. Trong khi đó, tế bào nhú bì nang tóc người (Dermal papilla cells – DPC) là những tế bào trung mô đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành và tái tạo nang tóc, điều hòa các giai đoạn của chu kỳ nang tóc, khu trú ở vùng đáy nang tóc. Tế bào DPC được phân lập từ vùng bầu (bulb) của nang tóc người, có hình thái giống nguyên bào sợi.

Phân lập và nuôi cấy nhú bì nang tóc người (HF-DPC)

Trong khi đó, phycocyanin là một protein có khả năng chống oxi hóa mạnh trong tảo Spirulina, được ứng dụng chữa trị rụng tóc và kích thích tăng sinh tế bào gốc nang tóc giúp ngăn chặn hiện tượng teo nang tóc.

“Việt Nam đã và đang chủ động sáng tạo nuôi trồng tảo Spirulina, chủ động tách chiết và kiểm soát chất lượng phycocyanin. Đây chính là ưu thế cực kỳ mạnh mẽ để xây dựng quy trình phân lập, nuôi cấy tế bào gốc nang tóc người và đánh giá khả năng tăng sinh của chúng dưới tác động của phycocyanin. Từ đó, phát triển các sản phẩm kích thích mọc tóc để đáp ứng nhu cầu của người dân”, TS. Đặng Thị Tùng Loan nhấn mạnh.

Cụ thể, nhóm thực hiện đã chiết xuất hoạt chất phycocyanin (có bản chất là protein nằm trong tế bào chất của tảo) từ tảo Spirulina với nồng độ 3,076 mg/ml và chỉ số tinh sạch là 2,182. Tảo Spirulina được phá màng bằng phương pháp đông lạnh/rã đông 3 chu kỳ. Sau đó phycocyanin được làm tinh bằng phương pháp tủa muối ammonium sulfate (20% và 50%), phương pháp sắc ký trao đổi ion. Sau đó, dung dịch được đông khô để thu phycocyanin dạng bột để sử dụng trong nhiệm vụ. Kết quả của nhiệm vụ chứng minh phycocyanin thu được là một chất có độc tính thấp, khi được sử dụng ở dãy nồng độ từ 0 – 200 µg/ml không ức chế sự tăng sinh tế bào. Tế bào gốc nang tóc người tăng sinh mạnh khi xử lý với nguồn phycocyanin này ở các nồng độ thử nghiệm từ 0 – 200 µg/ml. Tỷ lệ tế bào sống ở các nồng độ đều cao hơn so mới nhóm đối chứng, cao nhất là nhóm xử lý với phycocyanin nồng độ 75 µg/ml. Khi tăng nồng độ phycocyanin, tỷ lệ sống tế bào có xu hướng giảm, tuy nhiên vẫn cao hơn so với nhóm đối chứng.

Đánh giá tác động của phycocyanin lên tế bào gốc và tế bào nhú bì nang tóc người, nhóm thực hiện không tìm được IC50 của phycocyanin dạng bột thu được và sản phẩm phycocyanin thương mại nhập ngoại ở dãy nồng độ khảo sát 0-200 µg/ml. So sánh phycocyanin dạng bột thu được với sản phẩm phycocyanin thương mại nhập ngoại, nhóm thực hiện nhận thấy có sự khác biệt rõ rệt. Cụ thể, sản phẩm phycocyanin thương mại nhập ngoại có khả năng kích thích tế bào gốc ở nồng độ 75 µg/ml và tế bào nhú bì là 25 µg/ml, trong khi đó, phycocyanin dạng bột thu được không kích thích tế bào gốc ở dãy nồng độ khảo sát 0-200 µg/ml và có khả năng kích thích tăng sinh tế bào nhú bì ở nồng độ 100 µg/ml.

Khảo sát các nồng độ phycocyanin lên sự tăng sinh của tế bào nhú bì 

Với kết quả ghi nhận được, nhóm thực hiện nhận xét kết quả của nhiệm vụ là nền tảng cơ bản để triển khai thêm những nghiên cứu khoa học về phục hồi và phát triển nang tóc, ví dụ như cải tiến quy trình nuôi cấy tế bào gốc biểu mô và tế bào nhú bì nang tóc để duy trì lâu dài đặc điểm của chúng sau nhiều lần cấy chuyền, hoặc xây dựng thư viện tế bào nang tóc phục vụ cho các thử nghiệm in vitro. Mặt khác, cũng có thể phát triển quy trình nuôi cấy tế bào gốc trung mô quy mô lớn theo chuẩn GMP, tiến hành thử nghiệm tạo nang nhân tạo (pseudo-follicle) và cấy lên mô hình động vật, hoặc thử nghiệm chức năng của tế bào gốc trung mô nang tóc trên mô hình động vật bệnh lý. Với sự chủ động về nguồn tế bào đủ về số lượng và tốt về chất lượng, giá thành tế bào tương đối rẻ hơn so với dòng nhập ngoại, cũng như sự chủ động về nguồn cung nguyên liệu phycocyanin, các nhóm nhà khoa học trong nước sẽ có thể đảm bảo tính liên tục của các nghiên cứu trong thời gian dài, phát triển thành những sản phẩm thương mại hóa.