Mô hình mới xác định sự phát triển của tế bào gốc trong cơ thể người

Các telomere dưới kính hiển vi huỳnh quang. Sự phân bố chiều dài của telomere (ảnh lớn: màu đỏ; ảnh nhỏ: màu xanh lá cây nhạt). Ảnh: MPI f. Evolutionary Biology

Sử dụng các telomere trên nhiễm sắc thể của tế bào máu, các nhà khoa học đã thiết kế một mô hình toán học để lập bản đồ sự phát triển theo thời gian của các quần thể tế bào gốc tạo máu.

Các tế bào gốc đảm bảo sự tái tạo và duy trì các mô của cơ thể. Các bệnh như ung thư có thể phát sinh nếu các tế bào này vượt ra ngoài tầm kiểm soát. Trong nghiên cứu hợp tác với các bác sĩ tại Bệnh viện Đại học Aachen, các nhà khoa học từ Viện Sinh học tiến hóa Max Planck về đã thiết kế một mô hình toán học để lập bản đồ sự phát triển theo thời gian của quần thể tế bào gốc tạo máu. Mô hình này sử dụng các telomere trên nhiễm sắc thể của tế bào máu. Những đầu bảo vệ này (telomere), nằm ở hai đầu của nhiễm sắc thể, ngắn lại sau mỗi lần tế bào phân chia. Như vậy, chiều dài của nó có thể cho biết một tế bào đã phân chia bao nhiêu lần và những sai lệch so với sự phân bố chiều dài bình thường liên quan đến tuổi tác có thể là biểu hiện của bệnh tật.

Tế bào gốc là nguồn gốc của tất cả các tế bào chuyên biệt: khi phân chia, các tế bào tiền thân được hình thành, chúng lần lượt tái tạo và dần dần biệt hóa thành tế bào trưởng thành. Ví dụ, trong quá trình hình thành máu, vài tỷ tế bào máu khác nhau được hình thành mỗi ngày từ các tế bào gốc trong tủy xương. Số lượng tế bào gốc gia tăng ở tuổi trẻ, nhưng tương đối ổn định ở tuổi trưởng thành. Ở người lớn, sự phân chia tế bào thường đưa đến một tế bào gốc và một tế bào tiền thân mới - do đó số lượng này phần lớn vẫn không thay đổi.

Mặc dù các tế bào gốc tạo máu tồn tại rất lâu, nhưng chúng cũng tuân theo các quá trình lão hóa. Kết quả là chúng có nguy cơ các đột biến dần dần phát triển trong vật chất di truyền của chúng. Do đó tế bào gốc có thể phát sinh đột biến tăng sinh không kiểm soát được và dẫn đến sự phát triển của ung thư. Tuy nhiên, rất khó chỉ ra sự liên kết chính xác giữa tuổi tác và "lịch sử phân chia" của tế bào gốc và nguy cơ bị thoái hóa ác tính và các rủi ro bệnh tật liên quan cho các bệnh nhân.

Các nhà nghiên cứu Benjamin Werner và Arne Traulsen ở Viện Sinh học tiến hóa Max Planck cùng với Fabian Beier và Tim Brümmendorf từ Bệnh viện Đại học Aachen đã tính toán sự phát triển của các tế bào gốc. Với mỗi lần tế bào phân chia, các telomere co ngắn lại một chút - cho đến khi không thể phân chia được nữa. "Sự phân bố chiều dài của telomere do đó phản ánh những sự phân chia trước đó của một tế bào và chúng ta có thể rút ra kết luận về các tế bào gốc, từ đó các tế bào chuyên biệt được hình thành", Werner giải thích.

Các nhà khoa học đã phân tích tế bào máu trong tổng số 356 đối tượng kiểm tra sức khỏe ở tất cả các lứa tuổi và xác định sự phân bố của độ dài telomere cho 56 đối tượng trong số họ. Sử dụng những dữ liệu này, nhóm nghiên cứu sau đó đã thử nghiệm các mô hình toán học khác nhau để mô tả sự phân bố chiều dài ứng với từng độ tuổi. "Mô hình mô tả các dữ liệu tốt nhất là mô hình có tính đến sự tăng trưởng của tế bào gốc", Werner giải thích. Các tế bào gốc có thể sinh sôi nếu, thay vì chia thành một tế bào gốc và một tế bào tiền thân, chúng chia thành hai tế bào gốc con. Những phân chia đối xứng này đặc biệt phổ biến ở trẻ em.

"Nhờ có mô hình này, một ảnh chụp sự phân bố chiều dài telomere hiện tại là đủ về mặt lý thuyết để tìm ra trạng thái telomere trong quá khứ và tương lai của một người. Chúng tôi có thể xác định quần thể tế bào gốc tại bất kỳ thời điểm nào", Traulsen nói. Điều này cho phép dự đoán các bệnh và xác định các nhóm nguy cơ. Ví dụ, những dấu hiệu cho thấy những người có số trung bình tế bào gốc tối ưu có nguy cơ phát triển ung thư thấp nhất. "Mặt khác, nhiều telomere ngắn lại có thể dễ dẫn đến xuất hiện một số bệnh tật". Beier nói.

BÀI VIẾT KHÁC

Tổng Bí thư Tô Lâm gửi gắm nhiều kỳ vọng đối với các trí thức, nhà khoa học

(Chinhphu.vn) - Tổng Bí thư Tô Lâm bày tỏ mong muốn, các trí thức, nhà khoa học phải là lực lượng nòng cốt để đưa Việt Nam đứng vào nhóm 3 nước dẫn đầu Đông Nam Á về nghiên cứu và phát triển trí tuệ nhân tạo; nhóm 50 nước đứng đầu thế giới về năng lực cạnh tranh số và chỉ số phát triển Chính phủ điện tử; tối thiểu có 5 doanh nghiệp công nghệ số ngang tầm các cường quốc công nghệ vào năm 2030

Ngày 31/12/2024

Xây dựng cơ sở hạ tầng KH&CN hiện đại: Một nhu cầu cấp bách của Việt Nam

Gần 25 năm sau khi đề án Xây dựng các phòng thí nghiệm trọng điểm được chính phủ phê duyệt vào năm 2000, cho đến nay ngành KH&CN chưa có thêm một đề án đầu tư về cơ sở hạ tầng KH&CN hiện đại ở quy mô quốc gia, trong khi đó là một trong những yếu tố nền tảng để KH&CN Việt Nam có thể tạo ra những đột phá trong tương lai.

Ngày 30/12/2024

Bộ Chính trị chỉ đạo ưu tiên nguồn lực phát triển khoa học công nghệ

Bộ Chính trị chỉ đạo ưu tiên nguồn lực quốc gia cho phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số, đồng thời thành lập Ban Chỉ đạo Trung ương do Tổng Bí thư Tô Lâm làm Trưởng ban.

Ngày 27/12/2024

Bồi dưỡng kiến thức hội nhập quốc tế trong lĩnh vực khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo

Sáng ngày 18/12/2024, Học viện Khoa học, Công nghệ và Đổi mới sáng tạo (KH,CN&ĐMST) chính thức khai giảng lớp Bồi dưỡng kiến thức, kỹ năng hội nhập quốc tế về KH,CN&ĐMST.

Ngày 20/12/2024

Sắp xếp tổ chức bộ máy để hoạt động hiệu năng, hiệu lực, hiệu quả

Việc hợp nhất Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) và Bộ Thông tin và Truyền thông (TT&TT) là bước đi chiến lược quan trọng, hướng đến xây dựng một bộ máy hành chính tinh gọn, hiệu năng, hiệu lực, hiệu quả và sẵn sàng đáp ứng các yêu cầu phát triển trong bối cảnh mới.

Ngày 18/12/2024

Bộ Khoa học và Công nghệ công bố Chương trình Net Zero, hướng đến phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050

Ngày 12/12/2024, Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) đã tổ chức Lễ công bố và Hội thảo về “Chương trình nghiên cứu khoa học và công nghệ phục vụ mục tiêu đạt mức phát thải ròng bằng 0 tại Việt Nam”, mã số KC.16/24-30 (Chương trình KH&CN Net Zero) nhằm thực hiện cam kết của Việt Nam tại Hội nghị thượng đỉnh về biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc năm 2021 (COP26) về mục tiêu đạt phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.

Ngày 16/12/2024

Thông báo