Ngay cả khi chết, tế bào vẫn để lại dấu vết. Các nhà khoa học đã phát hiện ra một “Dấu chân Tử thần” cực nhỏ không chỉ giúp hệ miễn dịch dọn dẹp mà còn có thể tạo ra một cách mới để virus lây lan bệnh.
Khi tế bào chết theo cơ chế apoptosis, một dạng chết tế bào tự nhiên, được lập trình sẵn, chúng sẽ gửi tín hiệu đến những tế bào miễn dịch gần đó (thực bào) đến dọn dẹp phần còn lại. Các nhà khoa học đã biết về một số dấu vết này, bao gồm tín hiệu “tìm tôi” và “ăn tôi”, và những túi nhỏ giống như bong bóng được giải phóng bởi tế bào chết, được gọi là túi ngoại bào chết theo cơ chế apoptosis (ApoEV).
Tuy nhiên, một nghiên cứu mới do Đại học La Trobe dẫn đầu đã xác định được một dấu vết vật lý do tế bào chết để lại, bám vào bề mặt và có thể giúp dẫn dắt thực bào đến đúng vị trí chết. Những dấu vết đó được đặt tên là “Dấu chân Tử thần”, hay dễ hiểu hơn là THỨC ĂN – FOOD.
“Việc hiểu được quá trình sinh học cơ bản này có thể mở ra những hướng nghiên cứu mới để phát triển phương pháp điều trị mới, tận dụng các bước này và giúp hệ miễn dịch chống lại bệnh tật tốt hơn”, đồng tác giả nghiên cứu, Giáo sư Ivan Poon, Tiến sĩ, trưởng phòng thí nghiệm tại Viện Khoa học Phân tử La Trobe (LIMS) cho biết. “Hàng tỷ tế bào được lập trình để chết đi mỗi ngày như một phần của quá trình chuyển hóa và tiến triển bình thường của bệnh, và cho đến nay, người ta vẫn tin rằng quá trình phân mảnh tế bào trong quá trình chết tế bào là ngẫu nhiên và khá đơn giản.”
Đội ngũ nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi, hình ảnh tế bào sống, phân tích protein (proteomics) và mô hình nhiễm virus để nghiên cứu cách thức FOOD hình thành và hoạt động. Một số phương pháp bao gồm kích thích tế bào người và chuột trải qua quá trình apoptosis, sử dụng kính hiển vi tiên tiến để ghi lại cách tế bào co lại trong quá trình chết và để lại “dấu chân”, cũng như các protein được tìm thấy trong cấu trúc FOOD, để hiểu rõ hơn về thành phần và vai trò của chúng.
Họ phát hiện ra rằng khi tế bào bám dính vào bề mặt chết đi, chúng sẽ co lại thân tế bào và để lại một dấu chân mỏng có màng bao bọc, vẫn bám chặt vào bề mặt. Những dấu chân này rất giàu F-actin, một protein cấu trúc, và các protein bám dính khác. Chúng được neo vào bề mặt bên dưới, không giống như hầu hết túi ngoại bào trôi nổi. THỨC ĂN xuất hiện ở hầu hết các loại tế bào được thử nghiệm và dưới nhiều tác nhân gây chết khác nhau.
Sau khi một tế bào rời khỏi dấu chân của nó, màng còn sót lại dần dần tròn lại thành các túi rộng khoảng 2 µm được gọi là túi ngoại bào có nguồn gốc từ THỨC ĂN (F-ApoEV). Những túi này kích hoạt tín hiệu “ăn tôi đi” cổ điển, ra lệnh cho các tế bào miễn dịch nuốt chúng. Quá trình này phụ thuộc vào sự hoạt hóa của ROCK1, một protein điều hòa sự co bóp của tế bào. Khi ROCK1 bị vô hiệu hóa, THỨC ĂN sẽ không hình thành đúng cách. Phân tích proteomic tìm thấy 601 protein trong FOOD, bao gồm các protein liên quan đến cấu trúc và độ bám dính tế bào (actin, tubulin, vinculin và integrin). Có rất ít vật liệu nhân hoặc ty thể, cho thấy FOOD chủ yếu chứa thành phần màng và bộ khung tế bào.
Khi tế bào miễn dịch (đại thực bào) được đặt gần FOOD, chúng nhận diện và bao bọc các F-ApoEV, từ đó xác định vị trí tế bào chết. Các đại thực bào tiếp xúc với FOOD trở nên hiệu quả hơn trong việc dọn dẹp tế bào chết khác sau đó, cho thấy FOOD đã “chuẩn bị” cho chúng hoạt động dọn dẹp. Trong tế bào bị nhiễm cúm A, FOOD và F-ApoEV chứa protein virus, thậm chí cả virion nguyên vẹn, là các hạt virus hoàn chỉnh, có khả năng lây nhiễm tồn tại bên ngoài tế bào chủ. Khi các túi bị nhiễm này trộn lẫn với các tế bào khỏe mạnh, chúng sẽ lây lan virus, cho thấy FOOD có thể hoạt động như một ổ chứa virus. Điều này có nghĩa là quá trình giúp hệ miễn dịch xác định vị trí tế bào chết cũng có thể bị virus chiếm đoạt để lây nhiễm cho tế bào mới trong một số trường hợp.
“Chúng tôi biết rằng cơ thể loại bỏ mảnh tế bào chết để ngăn chúng tồn tại và gây viêm cũng như các bệnh tự miễn như lupus ban đỏ hệ thống (SLE), và chúng tôi thấy F-ApoEV dễ dàng được loại bỏ khỏi vị trí tế bào chết”, tác giả chính, nghiên cứu sinh tiến sĩ Stephanie Rutter, nhà nghiên cứu cao cấp tại phòng thí nghiệm LIMS của Poon cho biết. “Điều chúng tôi không ngờ tới là virus cũng có thể lợi dụng quá trình này và gây nhiễm trùng bằng cách ẩn náu trong F-ApoEV.”
“Nghiên cứu này đã tiết lộ rằng các tế bào chết có thể tiếp tục giao tiếp từ bên trong cơ thể và có thể ảnh hưởng đến chức năng miễn dịch”, tác giả khác của nghiên cứu, Tiến sĩ Georgia Atkin-Smith, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ cao cấp tại Viện Nghiên cứu Y khoa Walter và Eliza Hall (WEHI), cho biết thêm.
Tuy nhiên, nghiên cứu này có hạn chế. Nó chủ yếu được thực hiện trong ống nghiệm (trong nuôi cấy tế bào), vì vậy vẫn chưa rõ FOOD hoạt động như thế nào bên trong sinh vật sống. Sự hình thành FOOD chủ yếu được quan sát thấy ở các tế bào bám dính, vì vậy vai trò của nó trong tế bào trôi nổi tự do (tức là không bám dính), như tế bào máu, có thể khác nhau. Số phận lâu dài của các cấu trúc FOOD trong mô, chẳng hạn như chúng tồn tại hay thoái hóa, vẫn chưa được biết rõ. Cuối cùng, những phát hiện về sự lây lan của virus chỉ đặc trưng cho cúm A; các loại virus khác có thể hoạt động không giống như vậy.
Tuy nhiên, FOOD có thể giải thích cách một số loại virus tồn tại và lây lan trong mô ngay cả sau khi tế bào bị nhiễm bệnh chết. Vì FOOD giúp đại thực bào tìm kiếm và loại bỏ các tế bào chết, nó có thể gợi ý các chiến lược mới để thúc đẩy quá trình sửa chữa mô hoặc kiểm soát tình trạng viêm. Nghiên cứu sâu hơn về FOOD có thể dẫn đến các liệu pháp điều chỉnh phản ứng miễn dịch chính xác hơn.
Rutter cho biết: “Chúng ta càng hiểu rõ về quá trình chết của tế bào và những gì xảy ra với tế bào sau khi chúng chết, chúng ta càng có thể hiểu rõ hơn về các bệnh lý và tìm ra phương pháp điều trị mới“.
Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Nature Communications.
