Các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne (Royal Melbourne Institute of Technology - RMIT University) đã sử dụng sóng âm tần số cao để biến các tế bào gốc khác nhau thành tế bào xương, kích thích quá trình mọc xương trong điều trị với thời gian ngắn và chi phí rẻ hơn.
Phần lớn các thử nghiệm lâm sàng tập trung vào việc mọc xương đều chiết xuất tế bào gốc từ tủy xương của bệnh nhân, đây là 1 quá trình rất đau đớn, đồng thời đòi hỏi phải có thiết bị phức tạp và đắt tiền. Mới đây, nhóm nghiên cứu RMIT đã chứng minh phương pháp chuyển đổi tế bào gốc mới có hiệu quả đối với nhiều loại tế bào gốc (tế bào gốc từ chất béo chẳng hạn), giảm thiểu đau đớn cho bệnh nhân.
Hình ảnh phóng đại cho thấy các tế bào gốc trưởng thành đang trong quá trình biến thành tế bào xương sau khi được điều trị bằng sóng âm tần số cao. Màu xanh lá cây cho thấy sự hiện diện của collagen - các tế bào sản xuất khi chúng trở thành tế bào xương. Độ phóng đại: 60X
Khi áp dụng các kích thích vật lý khác nhau từ bên ngoài, tế bào gốc sẽ có thể được định hướng để biến đổi thành các tế bào khác tùy theo mục tiêu điều trị. Tuy nhiên các nghiên cứu liên quan đến việc sử dụng tín hiệu cơ học động lực học (dynamic mechanical) bằng kích thích dao động (vibrational excitation) cho đến nay vẫn bị giới hạn ở tần số thấp (Hz đến kHz), vì vậy kéo dài thời gian điều trị. Trái ngược với các khẳng định trước đây rằng khi áp dụng tần số vượt quá 1 kHz sẽ tạo ra rất ít lợi ích, các nhà nghiên cứu đã chứng minh được cơ chế kích thích cơ học tần số cao (MHz) bằng số lượng lớn sóng phản xạ bề mặt với biên độ nano (nanoscale amplitude surface reflected) có khả năng kích hoạt sự khác biệt của tế bào gốc trung mô người (human mesenchymal stem cell) từ nhiều nguồn khác nhau trở thành nguyên bào xương (osteogenic), đồng thời rút ngắn thời gian điều trị cũng như hiệu quả hơn về lâu dài.
Phần lớn các thử nghiệm lâm sàng tập trung vào việc mọc xương đều chiết xuất tế bào gốc từ tủy xương của bệnh nhân, đây là 1 quá trình rất đau đớn, đồng thời đòi hỏi phải có thiết bị phức tạp và đắt tiền. Mới đây, nhóm nghiên cứu RMIT đã chứng minh phương pháp chuyển đổi tế bào gốc mới có hiệu quả đối với nhiều loại tế bào gốc (tế bào gốc từ chất béo chẳng hạn), giảm thiểu đau đớn cho bệnh nhân.
Hình ảnh phóng đại cho thấy các tế bào gốc trưởng thành đang trong quá trình biến thành tế bào xương sau khi được điều trị bằng sóng âm tần số cao. Màu xanh lá cây cho thấy sự hiện diện của collagen - các tế bào sản xuất khi chúng trở thành tế bào xương. Độ phóng đại: 60X
Khi áp dụng các kích thích vật lý khác nhau từ bên ngoài, tế bào gốc sẽ có thể được định hướng để biến đổi thành các tế bào khác tùy theo mục tiêu điều trị. Tuy nhiên các nghiên cứu liên quan đến việc sử dụng tín hiệu cơ học động lực học (dynamic mechanical) bằng kích thích dao động (vibrational excitation) cho đến nay vẫn bị giới hạn ở tần số thấp (Hz đến kHz), vì vậy kéo dài thời gian điều trị. Trái ngược với các khẳng định trước đây rằng khi áp dụng tần số vượt quá 1 kHz sẽ tạo ra rất ít lợi ích, các nhà nghiên cứu đã chứng minh được cơ chế kích thích cơ học tần số cao (MHz) bằng số lượng lớn sóng phản xạ bề mặt với biên độ nano (nanoscale amplitude surface reflected) có khả năng kích hoạt sự khác biệt của tế bào gốc trung mô người (human mesenchymal stem cell) từ nhiều nguồn khác nhau trở thành nguyên bào xương (osteogenic), đồng thời rút ngắn thời gian điều trị cũng như hiệu quả hơn về lâu dài.
Hình ảnh minh họa về phương pháp điều trị tế bào gốc mới: vi mạch bên trái tạo ra sóng âm tần số cao (màu xanh lá cây) để điều khiển chính xác các tế bào gốc, được đặt trong dầu silicon trên đĩa nuôi cấy có đáy bằng thủy tinh.
Cụ thể hơn, các phương pháp điều trị nhanh (10 phút mỗi ngày trong vòng 5 ngày) với kích thích cơ học tần số cao (10 MHz) cho thấy có thể kích hoạt dấu hiệu tạo xương sớm (gen RUNX2, COL1A1) và gia tăng bền vững các dấu hiệu muộn (osteocalcin, osteopontin) thông qua con đường cơ học (mechanistic pathway) liên quan đến hoạt hóa kênh piezo và tín hiệu protein kinase (đóng vai trò tác động chỉnh sửa lên chức năng hoạt động của các protein) liên kết với Rho.
“Sóng âm cắt giảm thời gian điều trị thường cần thiết để tế bào gốc bắt đầu biến thành tế bào xương sau vài ngày. Phương pháp mới này không yêu cầu thêm bất kỳ loại thuốc kích thích xương đặc biệt nào, đồng thời rất dễ áp dụng cho tế bào gốc. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy cách tiếp cận mới này có tiềm năng mạnh mẽ để sử dụng trong điều trị bằng tế bào gốc, trước khi chúng tôi tiến hành phủ nó lên mô cấy hoạc tiêm trực tiếp vào cơ thể để tạo mô”, Gelmi - nghiên cứu viên của Phó hiệu trưởng tại RMIT cho biết.
Vi mạch (microchip) tạo ra sóng âm tần số cao để điều trị tế bào gốc do RMIT phát triển, có chi phí thấp và dễ mở rộng.
“Chúng tôi có thể sử dụng sóng âm để tạo áp lực vừa phải vào đúng vị trí các tế bào gốc, kích hoạt quá trình biến đổi. Thiết bị của chúng tôi có giá thành rẻ và dễ sử dụng, vì vậy có thể dễ dàng mở rộng để điều trị số lượng lớn tế bào, đồng thời là yếu tố quan trọng đối với kỹ thuật mô hiệu quả,” giáo sư xuất sắc Leslie Yeo - đồng trưởng nhóm nghiên cứu - cho biết.
Nguồn
