Một khám phá quan trọng trong lĩnh vực sinh học đã được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu và Điều trị Ung thư Helen F. Graham của ChristianaCare và Đại học Delaware. Họ đã tìm ra cách cơ thể duy trì cấu trúc phức tạp của các mô, một câu hỏi đã làm perplex những nhà khoa học trong một thời gian dài.

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 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. Biology of the Cell là một trong những tạp chí khoa học hàng đầu trong lĩnh vực sinh học tế bào.

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.

Trong quá trình di chuyển qua các khe hẹp của mô, các tế bào dendritic tạo ra một cấu trúc actin cơ học nhạy cảm tạm thời ở phía trước nhân. Cấu trúc này có tác dụng cơ bản là đẩy mô xung quanh, từ đó tạo lực để mở rộng đường đi. Nhờ đó, phần thân tế bào lớn có thể tiếp tục di chuyển qua các khe hẹp một cách dễ dàng hơn.

Cấu trúc actin cơ học này không chỉ đơn thuần giúp tế bào di chuyển mà còn đóng vai trò như một tụ điện cơ học. Nó giúp tế bào cân bằng giữa lực nhô ra ở mép dẫn đầu và lực kéo ở phần thân tế bào, đảm bảo sự di chuyển được thực hiện một cách hiệu quả và phối hợp.

Quá trình di chuyển của các tế bào miễn dịch như tế bào dendritic và tế bào T đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các lực cơ học phát sinh từ sự thay đổi hình dạng của tế bào và các cấu trúc tế bào nội bộ. Hiểu được cơ chế di chuyển này không chỉ giúp làm sáng tỏ các hoạt động của hệ miễn dịch mà còn có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu về các bệnh liên quan đến suy giảm miễn dịch.

Những phát hiện gần đây đã làm nổi bật vai trò của protein DOCK8 trong việc điều chỉnh sự phân bố actin cơ học trong tế bào miễn dịch. Protein này giúp duy trì sự gắn kết của các tế bào miễn dịch trong quá trình di chuyển, cũng như bảo vệ nhân tế bào khỏi các tác động cơ học có thể gây tổn thương.

Thông qua việc nghiên cứu về cơ chế di chuyển của tế bào dendritic và vai trò của các protein như DOCK8, các nhà khoa học có thể phát triển những phương pháp mới để điều trị và phòng ngừa các bệnh suy giảm miễn dịch, từ đó cải thiện khả năng chống lại bệnh tật của cơ thể.

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự điều chỉnh của DOCK8 không chỉ hỗ trợ trong việc duy trì hình thái và chức năng của tế bào mà còn ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của tế bào miễn dịch trước các tác nhân gây bệnh. Điều này mở ra những triển vọng mới trong việc tìm kiếm các liệu pháp điều trị nhắm vào trục DOCK8-actin để tăng cường phản ứng miễn dịch.

Như vậy, nghiên cứu về quá trình di chuyển của tế bào miễn dịch và vai trò của các thành phần như DOCK8 và actin cơ học là rất quan trọng. Những hiểu biết này không chỉ giúp trong việc nhận diện cơ chế hoạt động của hệ miễn dịch mà còn đóng góp vào sự phát triển của các phương pháp điều trị mới cho các rối loạn liên quan đến suy giảm miễn dịch.