Phương pháp đảo ngược lão hóa tế bào sụn: Tái tạo khớp gối không cần phẫu thuật

Thoái hóa khớp gối từ lâu được coi là một hành trình một chiều: khi lớp sụn bảo vệ ở đầu xương bị bào mòn theo thời gian hoặc chấn thương, cơ thể gần như không thể tự phục hồi và phẫu thuật thay khớp nhân tạo thường là giải pháp cuối cùng. Tuy nhiên, một nghiên cứu do Trường Y Đại học Stanford dẫn đầu công bố trên tạp chí Science đã làm thay đổi góc nhìn này khi chứng minh rằng mô sụn già cỗi vẫn sở hữu khả năng tự chữa lành mạnh mẽ nếu được kích hoạt đúng cơ chế. [1]

Bằng cách ức chế một loại enzym gia tăng theo tuổi tác mang tên 15-PGDH, nhóm nghiên cứu đã đảo ngược quá trình lão hóa của các tế bào sụn hiện có mà không cần viện đến tế bào gốc. Phát hiện này không chỉ phục hồi lớp sụn trong bị tổn thương ở chuột già mà còn mở ra hy vọng phát triển các liệu pháp tiêm hoặc thuốc uống giúp người bệnh giữ lại khớp tự nhiên của mình. [1]

Bức tranh hư tổn của sụn khớp gối

Để hiểu được sự phá hủy của bệnh thoái hóa khớp, trước hết cần phân biệt các loại sụn trong cơ thể con người. Cơ thể chứa ba loại sụn chính với những chức năng riêng biệt: sụn đàn hồi mềm dẻo cấu tạo nên vành tai; sụn sợi chịu lực tốt nằm giữa các đốt sống; và sụn trong (hay sụn khớp), có bề mặt trơn nhẵn như gương bao bọc các đầu xương ở gối, hông, vai và cổ chân. Nhờ sụn trong, các đầu xương có thể trượt lên nhau êm ái với lực ma sát cực thấp. [1]

Khi khớp gối chịu áp lực quá tải từ tuổi tác, chấn thương hoặc cân nặng, các tế bào sụn bắt đầu tiết ra các chất gây viêm và phân hủy collagen - loại protein cấu trúc tạo nên độ bền cho mô sụn. Lớp collagen mất đi khiến sụn khớp trở nên mỏng hơn, mềm hơn và dễ nứt nẻ. Điểm khó khăn lớn nhất là sụn khớp người trưởng thành hầu như không có khả năng tự sửa chữa vì thiếu nguồn tế bào gốc dồi dào nằm sẵn bên trong mô sụn. [1]

Enzym 15-PGDH và điểm huyệt của sự lão hóa

Trong nỗ lực tìm kiếm giải pháp, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Helen Blau và Phó Giáo sư Nidhi Bhutani dẫn đầu tại Đại học Stanford đã tập trung vào enzym 15-PGDH. Đây là loại enzym được các nhà khoa học gọi là gerozyme - nhóm enzym gia tăng mật độ khi cơ thể già đi và trực tiếp thúc đẩy sự suy giảm chức năng của các mô. Enzym 15-PGDH đảm nhận nhiệm vụ phân hủy prostaglandin E2, một phân tử sinh học đóng vai trò quan trọng trong quá trình duy trì và tái tạo tế bào. [1]

Các nghiên cứu trước đó của nhóm đã cho thấy 15-PGDH hiện diện ở nhiều cơ quan như cơ, thần kinh, xương và máu. Khi phân tích mô sụn khớp gối của chuột già, các nhà khoa học phát hiện nồng độ 15-PGDH tăng gấp đôi so với chuột trẻ. Việc chặn enzym này giúp lượng prostaglandin E2 trở lại mức sinh học bình thường, tạo tiền đề để các tín hiệu tái sinh mô khởi động trở lại mà không gây ra tình trạng viêm tấy có hại. [1]

Đảo ngược trạng thái của tế bào sụn thay vì gọi tế bào gốc

Giới nghiên cứu từng kỳ vọng quá trình tái sinh sụn phải dựa vào việc thu hút các tế bào gốc gõ cửa tổn thương. Thế nhưng, thử nghiệm của Stanford cho thấy một cơ chế hoàn toàn khác biệt: chính các tế bào sụn già cỗi sẵn có đã tự thay đổi biểu hiện gen để trở về trạng thái trẻ trung hơn. Khi tiêm chất ức chế 15-PGDH vào toàn thân hoặc trực tiếp vào khớp gối của chuột già, lớp sụn ở đầu xương dày lên rõ rệt và đặc biệt là cơ thể sản sinh đúng loại sụn trong trơn nhẵn chứ không phải sụn sợi kém hiệu quả. [1]

Phân tích sâu ở cấp độ tế bào cho thấy sự chuyển biến đáng kinh ngạc trong tập hợp tế bào sụn. Nhóm tế bào tiết nhiều 15-PGDH thúc đẩy phân hủy sụn đã giảm từ 8% xuống còn 3%. Tỷ lệ nhóm tế bào hình thành sụn sợi kém tối ưu giảm từ 16% xuống 8%. Trái lại, nhóm tế bào không tạo 15-PGDH, chuyên đảm nhận nhiệm vụ tổng hợp sụn trong và duy trì chất nền ngoại bào, đã tăng vọt từ 22% lên 42%. Sự chuyển dịch này giúp tái lập cấu trúc mạng lưới protein nâng đỡ khớp gối. [1]

Lá chắn ngăn ngừa thoái hóa khớp sau chấn thương dây chằng

Không chỉ có tác dụng với tình trạng suy giảm do tuổi tác, phương pháp này còn mang lại kết quả tích cực đối với các tổn thương do chấn thương thể thao. Đứt dây chằng chéo trước (ACL) là chấn thương phổ biến ở người chơi bóng đá, bóng rổ hoặc trượt tuyết. Dù phẫu thuật nối dây chằng thành công, khoảng 50% số bệnh nhân vẫn phát triển thành thoái hóa khớp gối trong vòng khoảng 15 năm sau đó. [1]

Trên mô hình chuột bị tổn thương tương tự chấn thương ACL, nồng độ enzym 15-PGDH ở những con không được điều trị tăng gấp hai lần và khớp gối nhanh chóng bị thoái hóa trong 4 tuần. Tuy nhiên, khi được dùng chất ức chế 15-PGDH mỗi tuần hai lần kéo dài bốn tuần, tỉ lệ phát triển thoái hóa khớp giảm đi đáng kể. Các con chuột được điều trị phục hồi dáng đi tự nhiên hơn và có thể dồn trọng lượng lên chân bị thương tương đương trạng thái bình thường. [1]

Tín hiệu tích cực từ mô người và bước tiến lâm sàng

Để đánh giá khả năng ứng dụng trên cơ thể người, nhóm nghiên cứu đã thu thập mẫu sụn khớp bị tổn thương từ các bệnh nhân trải qua phẫu thuật thay khớp gối toàn phần. Sau một tuần nuôi cấy và tiếp xúc với chất ức chế 15-PGDH, các mẫu mô người đã giảm mức độ biểu hiện enzym này cùng các gen gây thoái hóa. Quan trọng hơn, các tế bào sụn người bắt đầu sản sinh mô sụn khớp mới có chức năng hoàn chỉnh. [1]

Dù đây mới là những kết quả tiền lâm sàng trên mô hình động vật và mô nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, triển vọng thực tế đang rất gần. Một chất ức chế 15-PGDH dạng uống đã hoàn tất thử nghiệm lâm sàng Giai đoạn 1 về độ an toàn trên người khỏe mạnh trong dự án điều trị suy giảm cơ. Các nhà khoa học hy vọng các cuộc thử nghiệm lâm sàng đánh giá khả năng tái tạo sụn khớp sẽ sớm được triển khai, mở ra kỳ vọng về một phương pháp tiêm hoặc dùng thuốc giúp hàng triệu người thoát khỏi phẫu thuật thay khớp. [1]