Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu và Điều trị Ung thư Helen F. Graham của ChristianaCare và Đại học Delaware đã đạt được một bước tiến quan trọng trong việc hiểu rõ cách cơ thể duy trì cấu trúc phức tạp của các mô.

Theo nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí khoa học Biology of the Cell, chỉ cần năm quy tắc cơ bản có thể giải thích cách cơ thể duy trì cấu trúc của các mô như ruột kết, ngay cả khi các tế bào liên tục chết và được thay thế. Đây là kết quả của hơn 15 năm hợp tác giữa các nhà toán học và các nhà sinh học ung thư để tìm ra các quy tắc chi phối cấu trúc mô và hành vi của tế bào.

Nghiên cứu này có thể được coi là bước đầu tiên trong việc tìm ra ‘bản thiết kế’ của cơ thể, tương tự như mã di truyền giải thích cách gen hoạt động. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình toán học để mô phỏng hành vi của tế bào và xác định năm quy tắc cốt lõi chi phối cấu trúc và hành vi của tế bào: thời điểm phân chia tế bào, thứ tự phân chia tế bào, hướng phân chia và di chuyển của tế bào, số lần phân chia của tế bào và thời gian sống của tế bào trước khi chết.

Những quy tắc này hoạt động cùng nhau như một ‘kịch bản’ để kiểm soát vị trí của tế bào, thời điểm phân chia và thời gian tồn tại, giúp các mô hoạt động và duy trì cấu trúc một cách chính xác. Các nhà nghiên cứu tin rằng những quy tắc này có thể áp dụng cho nhiều loại mô khác nhau trên cơ thể, bao gồm da, gan, não và hơn thế nữa.

Việc tìm ra ‘mã mô’ này có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách mô chữa lành sau chấn thương, cách các dị tật bẩm sinh xảy ra và cách các bệnh như ung thư phát triển khi mã này bị gián đoạn. Nghiên cứu này cũng có ý nghĩa quan trọng đối với dự án Atlas Tế bào Con người, một hợp tác khoa học toàn cầu nhằm lập bản đồ mọi loại tế bào trong cơ thể con người.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ kiểm tra các dự đoán của mô hình một cách thử nghiệm, hoàn thiện mô hình với dữ liệu bổ sung và khám phá liên quan đến sinh học ung thư, đặc biệt là cách các gián đoạn của mã mô có thể dẫn đến sự phát triển của khối u hoặc di căn.

Các tế bào dendritic, một thành phần quan trọng của hệ thống miễn dịch, có khả năng di chuyển qua các khe hẹp trong mô để thực hiện chức năng giám sát và xử lý kháng nguyên. Quá trình di chuyển này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các lực cơ học và các cấu trúc tế bào nội bộ. Khi di chuyển, các tế bào dendritic tạm thời hình thành một cấu trúc actin cơ học nhạy cảm ở phía trước nhân, đóng vai trò quan trọng trong việc mở rộng đường đi và bảo vệ tế bào.

Cấu trúc actin cơ học này hoạt động như một cơ chế đẩy ra ngoài chống lại mô xung quanh, giúp tế bào dendritic mở rộng đường đi và cho phép phần thân tế bào lớn di chuyển qua. Đồng thời, nó cũng hoạt động như một tụ điện cơ học, giúp tế bào cân bằng lực nhô ra phía trước ở mép dẫn đầu và lực nhô ra ngoài ở thân tế bào. Sự cân bằng lực này là rất quan trọng để đảm bảo tế bào di chuyển một cách hiệu quả và an toàn.

Quá trình di chuyển của tế bào miễn dịch, đặc biệt là tế bào dendritic và tế bào T, đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các lực cơ học và các cấu trúc tế bào nội bộ. Việc hiểu rõ cơ chế di chuyển này có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu về hệ thống miễn dịch và các bệnh liên quan đến suy giảm miễn dịch. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự rối loạn trong quá trình di chuyển của tế bào miễn dịch có thể dẫn đến các bệnh lý nghiêm trọng, bao gồm cả các bệnh tự miễn và ung thư.

Gần đây, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng protein DOCK8 đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự phân phối actin cơ học, giúp duy trì sự gắn kết của tế bào miễn dịch và bảo vệ nhân tế bào trong quá trình di chuyển. Protein DOCK8 là một thành phần quan trọng của hệ thống miễn dịch, và sự rối loạn trong chức năng của nó có thể dẫn đến các bệnh lý nghiêm trọng. Do đó, việc nghiên cứu về cơ chế hoạt động của protein DOCK8 và vai trò của nó trong quá trình di chuyển của tế bào miễn dịch là rất quan trọng.

Để hiểu rõ hơn về cơ chế di chuyển của tế bào miễn dịch, các nhà nghiên cứu đang tiếp tục thực hiện các nghiên cứu về vai trò của các protein và cấu trúc tế bào nội bộ trong quá trình này. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng sự hiểu biết về cơ chế di chuyển của tế bào miễn dịch có thể giúp phát triển các liệu pháp mới để điều trị các bệnh liên quan đến suy giảm miễn dịch.

Ngoài ra, việc nghiên cứu về cơ chế di chuyển của tế bào miễn dịch cũng có thể giúp hiểu rõ hơn về cách các tế bào này tương tác với môi trường xung quanh. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các tế bào miễn dịch có thể tương tác với các tế bào khác và các thành phần của mô để thực hiện chức năng của mình.