Xác định các gene liên quan đến cơ chế sản sinh kháng thể quan trọng của cơ thể

Kháng thể là gì?

Kháng thể (globulin miễn dịch) là một nhóm các protein rất quan trọng đối với hệ miễn dịch, được cơ thể tạo ra để bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây bệnh lây nhiễm từ bên ngoài vào bên trong cơ thể. 

Trong đó, globulin miễn dịch G (IgG) là loại kháng thể có tỉ lệ cao nhất được tìm thấy trong máu và dịch ngoại bào. Bằng cách lưu trữ ký ức về những lần nhiễm trùng trong quá khứ, liên kết nhiều loại mầm bệnh như virus, vi khuẩn và nấm, IgG đánh dấu vi khuẩn nguy hiểm để tế bào miễn dịch loại bỏ và bảo vệ cơ thể. IgG của mẹ cũng rất quan trọng đối với khả năng phòng vệ miễn dịch của trẻ sơ sinh.

Trong nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học đã biết rằng một quần thể tế bào bạch cầu, được gọi là tế bào plasma B tạo ra IgG. Tế bào plasma B có hiệu quả cao, tạo ra hơn 10.000 phân tử IgG mỗi giây. Tuy nhiên, các cơ chế phân tử cho phép các tế bào plasma tiết kháng thể vào máu vẫn chưa được hiểu đầy đủ.

Nghiên cứu cơ chế sản sinh kháng thể trong cơ thể con người

Với mục đích tìm hiểu thêm về các cơ chế này, nhóm nghiên cứu đến từ Đại học California, Los Angeles (UCLA) và Viện Nghiên cứu Trẻ em Seattle (Mỹ) đã tiến hành một phân tích chưa từng được thực hiện trước đây. 

Họ thu thập hàng nghìn tế bào plasma B đơn lẻ cũng như các chất tiết riêng lẻ của chúng, sau đó kết nối lượng protein mà mỗi tế bào riêng lẻ tiết ra với một tập bản đồ hàng chục nghìn gene được biểu hiện bởi cùng một tế bào. Để thu thập các tế bào và dịch tiết của chúng, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các hộp chứa hydrogel hình bát siêu nhỏ gọi là ống nano, được phát triển bởi UCLA. Mới đây, kết quả của nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature Communications.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra các gene liên quan đến sản xuất năng lượng và loại bỏ những protein bất thường thậm chí còn quan trọng hơn đối với việc tiết IgG cao so với các gene tạo ra kháng thể.

Giáo sư Dino Di Carlo tại UCLA - đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Các quá trình này trong tế bào giống như một dây chuyền lắp ráp để tạo ra protein và có rất nhiều chỗ mà bạn có thể thấy tắc nghẽn. Mọi thứ phải di chuyển trơn tru, đồng bộ trong tế bào. Nếu một tế bào đang tạo ra nhiều protein, thì nó sẽ sử dụng rất nhiều năng lượng và cần một cách để sửa chữa các protein bị rối loạn. Có nhiều lớp thông tin trong mỗi tế bào. Chúng ta có thể liên kết lớp cuối cùng - lượng protein thực sự được tiết ra có chức năng rõ ràng trên khắp cơ thể - trở lại lớp mã di truyền cơ bản hơn. Hiện tại không có kỹ thuật nào khác sẵn có để làm điều đó. Nghiên cứu của chúng tôi đã cung cấp cách tiếp cận hiệu quả mới".

Ở cách thức mới, các ống nano và thiết lập phòng thí nghiệm tiêu chuẩn được sử dụng trong nghiên cứu cũng mở ra những khả năng mới để hiểu cách thức các "hướng dẫn" chứa trong DNA được chuyển thành hành vi của tế bào. Mỗi ống nano chứa các phân tử được điều chỉnh để liên kết với các protein trên bề mặt tế bào mà nhóm tác giả đang nghiên cứu, điều này cho phép ống nano thu giữ một tế bào tại một thời điểm. Một khi tế bào đó được cố định và bảo vệ trong ống nano, các chất tiết ra của nó cũng tích tụ và được gắn vào kháng thể cụ thể được tạo ra để giữ chúng.

Đồng tác giả nghiên cứu Richard James của Đại học Washington cho biết: "Việc biết được gene nào liên quan đến việc tiết ra nhiều kháng thể hơn có thể áp dụng cho một chiến lược mới nhằm đưa tế bào đã được chỉnh sửa trực tiếp vào cơ thể bệnh nhân".

Phát hiện này mở ra tiềm năng thúc đẩy việc sản xuất các liệu pháp dựa trên kháng thể cho các bệnh như ung thư và viêm khớp, cũng như phát triển các phương pháp điều trị y tế khác dựa vào việc sản xuất kháng thể.

Trong các nghiên cứu trong tương lai, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ xác định được tất cả các gene ảnh hưởng đến việc sản xuất và bài tiết IgG của tế bào plasma. Những phát hiện này không chỉ nâng cao hiểu biết cơ bản của nhân loại về sinh học mà còn tạo tiền đề cho việc phát triển các ứng dụng thiết thực trong y sinh.