Nghiên cứu phòng thí nghiệm: cấy ghép ty thể khôi phục năng lượng tế bào ở các tế bào mang đột biến gây mất thính lực di truyền

Một nhóm nhà nghiên cứu tại Hàn Quốc cho biết việc chuyển ty thể khỏe mạnh vào tế bào da của bệnh nhân mang một đột biến gây mất thính lực đã được biết đến rộng rãi giúp tăng khả năng sản xuất năng lượng của tế bào và chuyển tế bào sang trạng thái DNA ty thể khỏe mạnh hơn.

Phần lớn các phương pháp điều trị hiện nay cho mất thính lực thần kinh giác quan tập trung vào việc khuếch đại hoặc thay thế những gì không còn hoạt động ở tai trong. Máy trợ thính đưa nhiều âm thanh hơn đến các tế bào lông bị tổn thương, còn ốc tai điện tử thì bỏ qua chúng hoàn toàn. Không phương pháp nào giải quyết được cơ chế sinh học nền tảng của chính các tế bào đó.

Một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm mới, được công bố tuần này trên Scientific Reports, tiếp cận theo một hướng khác. Các tác giả đã kiểm tra liệu việc cấy ghép ty thể khỏe mạnh vào tế bào của bệnh nhân có nguyên nhân di truyền cụ thể gây mất thính lực có thể đảo ngược rối loạn chức năng tế bào ngay từ gốc hay không.

Bối cảnh: vì sao các nhà nghiên cứu quan tâm đến vấn đề này

Ty thể là những cấu trúc nhỏ bên trong hầu hết mọi tế bào của cơ thể, tạo ra năng lượng hóa học cần thiết để duy trì hoạt động của tế bào đó. Chúng mang một vòng DNA ngắn của riêng mình, gọi là DNA ty thể hay mtDNA. Đột biến trong mtDNA có thể làm gián đoạn quá trình sản xuất ATP, phân tử mà tế bào dùng để cung cấp năng lượng cho các hoạt động hằng ngày. Các tế bào lông ở tai trong, vốn chuyển rung động âm thanh thành tín hiệu thần kinh, tiêu tốn rất nhiều năng lượng, nên chúng đặc biệt dễ bị tổn thương khi quá trình sản xuất năng lượng của ty thể gặp trục trặc.

Một trong những biến đổi mtDNA liên quan đến mất thính lực được nghiên cứu nhiều nhất là m.1555A>G. Người mang biến đổi này có thể tự phát triển mất thính lực, đồng thời có nguy cơ rất cao bị mất thính lực đột ngột và nặng sau khi dùng một số loại kháng sinh như gentamicin hoặc kanamycin, thuộc nhóm aminoglycoside. Cho đến nay, chăm sóc lâm sàng cho nhóm người này chủ yếu tập trung vào phục hồi chức năng: lắp máy trợ thính, hoặc trong những trường hợp nặng hơn, đề nghị cấy ốc tai điện tử. Chưa có phương pháp điều trị phổ biến nào nhắm trực tiếp vào bản thân ty thể.

Nhóm nghiên cứu Hàn Quốc đặt ra một câu hỏi đi sâu hơn vào gốc rễ. Nếu vấn đề bắt nguồn từ ty thể, liệu việc bổ sung ty thể khỏe mạnh vào tế bào có thể sửa chữa một phần tổn thương hay không?

Cách thực hiện nghiên cứu

Nhóm nghiên cứu làm việc với tế bào da, gọi là nguyên bào sợi, lấy từ hai bệnh nhân mang đột biến m.1555A>G. Cả hai đều được xác định trong quá trình phẫu thuật cấy ốc tai điện tử, nghĩa là tình trạng mất thính lực của họ đã đủ nặng để cần cấy ghép. Các nguyên bào sợi được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để các nhà nghiên cứu có thể khảo sát chức năng ty thể trong những tế bào chịu ảnh hưởng trực tiếp của đột biến.

Liệu pháp đang được nghiên cứu có tên PN-101. Đây là một chế phẩm ty thể được tách từ tế bào gốc trung mô dây rốn người, tức là tế bào hiến tặng có nguồn gốc từ bên ngoài cơ thể bệnh nhân. Trong điều kiện được kiểm soát, nhóm nghiên cứu đưa các ty thể đã tách này vào tế bào của bệnh nhân rồi đo lường những thay đổi xảy ra.

Các nhà nghiên cứu theo dõi nhiều chỉ số về sức khỏe tế bào. Họ đo lượng ATP mà tế bào tạo ra, mức độ hoạt động của phức hợp I – một bộ phận then chốt trong hệ thống sản xuất năng lượng, lượng protein tham gia vào quá trình phosphoryl hóa oxy hóa (con đường năng lượng chính) hiện có, và khả năng chống chịu của tế bào khi tiếp xúc với kanamycin, một loại kháng sinh aminoglycoside được biết là gây hại cho tế bào mang đột biến này. Họ cũng kiểm tra tế bào trước và sau nhiều đợt chuyển ty thể lặp lại, đồng thời xem xét tỷ lệ mtDNA đột biến so với mtDNA không đột biến trong mỗi tế bào.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện điều gì

Nhóm nghiên cứu cho biết các ty thể được chuyển vào đã thực sự đến được tế bào của bệnh nhân và tế bào đã có phản ứng đo lường được. Sau điều trị, nguyên bào sợi tạo ra lượng ATP nhiều hơn đáng kể so với tế bào chưa điều trị của chính những bệnh nhân đó. Hoạt động của phức hợp I – một trong những vị trí mà đột biến m.1555A>G thường gây ra vấn đề – cũng tăng lên.

Nồng độ của một số protein tham gia vào quá trình phosphoryl hóa oxy hóa cũng tăng. Các tác giả cho rằng những kết quả này là bằng chứng cho thấy ty thể hiến tặng không chỉ nằm im trong tế bào bệnh nhân mà thực sự đóng góp đáng kể vào hệ thống sản xuất năng lượng.

Một thí nghiệm riêng đã kiểm tra khả năng chống chịu của các tế bào đã điều trị khi tiếp xúc với kanamycin. Kháng sinh aminoglycoside được biết là đặc biệt độc hại với người mang đột biến m.1555A>G và gây tổn thương ty thể có thể đo lường được trong tế bào của họ. Tế bào đã điều trị chống chịu tốt hơn tế bào chưa điều trị, cho thấy việc chuyển ty thể mang lại một mức bảo vệ nhất định trước tác nhân gây căng thẳng này.

Có lẽ phát hiện đáng chú ý nhất là sự thay đổi trong thành phần mtDNA bên trong tế bào. Người mang đột biến mtDNA thường có cả bản sao bộ gen ty thể bị đột biến lẫn bản sao bình thường cùng tồn tại, một tình trạng gọi là dị tế bào chất (heteroplasmy). Sau khi chuyển ty thể, tỷ lệ này dịch chuyển theo hướng có nhiều mtDNA kiểu dại, không đột biến hơn. Theo các tác giả, những đợt điều trị lặp lại đã duy trì và gia tăng sự dịch chuyển này, gợi ý một cách có thể giúp dần dần đưa thành phần mtDNA của tế bào bị ảnh hưởng theo hướng khỏe mạnh hơn.

Ý nghĩa đối với người bị mất thính lực

Đây là nghiên cứu ở giai đoạn sớm, trong phòng thí nghiệm. Tế bào được lấy từ bệnh nhân, nhưng đó là tế bào da nuôi trong đĩa, không phải tế bào tai trong ở người sống. Vì vậy, cách hiểu chính xác nhất về nghiên cứu này là một bằng chứng về nguyên lý: trên tế bào người mang một trong những nguyên nhân di truyền gây mất thính lực được biết đến nhiều nhất, phương pháp chuyển ty thể đã cải thiện được cơ chế sinh học năng lượng nền tảng và thậm chí còn nghiêng cán cân mtDNA về phía phiên bản khỏe mạnh hơn.

Với những người hiện đang mang đột biến m.1555A>G hoặc các biến đổi mtDNA khác liên quan đến mất thính lực, bài học thực tế có hai điểm. Thứ nhất, tiêu chuẩn chăm sóc hiện nay vẫn là phục hồi chức năng, với máy trợ thính cho hầu hết mọi người và ốc tai điện tử cho những người bị mất thính lực nặng đến sâu. Thứ hai, nghiên cứu đang hướng tới các phương pháp điều trị nhắm trực tiếp vào cơ chế sinh học, và đây là hướng đi đáng theo dõi.

Với những người còn lại, nghiên cứu này là lời nhắc hữu ích rằng mất thính lực có nhiều nguyên nhân khác nhau, và cách xử trí phù hợp nhất có thể phụ thuộc vào những gì đang diễn ra trong tai trong ở cấp độ tế bào.

Phục hồi thính giác vẫn là thực tế hằng ngày, và khả năng tiếp cận rất quan trọng

Các tác giả nói rõ rằng ngay cả khi phương pháp cấy ghép ty thể thành công, vẫn còn nhiều năm nữa nó mới trở thành một phần của chăm sóc lâm sàng thông thường. Trong khi đó, những người bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi mất thính lực liên quan đến mtDNA vẫn phụ thuộc vào máy trợ thính và ốc tai điện tử trong cuộc sống hằng ngày, và khả năng tiếp cận các thiết bị này còn chưa đồng đều.

Giá cả phải chăng và việc chỉnh máy dễ dàng là một phần của vấn đề tiếp cận đó. Panda Air, một máy trợ thính trong ống tai kiểu tai nghe nhét tai kín đáo được bán qua pandahearing.com, được thiết kế dựa trên ý tưởng này. Máy sử dụng nén dải động rộng 16 kênh cùng tính năng giảm tiếng ồn thích ứng đa băng tần, hộp sạc nhanh 60 giờ, bảo hành 5 năm và thời hạn đổi trả 45 ngày. Sau khi nhận hàng, người dùng kết nối thiết bị với ứng dụng Panda; ứng dụng sẽ thực hiện bài kiểm tra thính lực theo từng tần số ngay qua chính máy trợ thính, rồi tự động lập trình độ khuếch đại và đáp ứng tần số khớp với thính lực đồ của người dùng. Bước chỉnh máy này về bản chất tương tự những gì chuyên gia thính học làm tại phòng khám, nhưng diễn ra tại nhà mà không cần thêm cuộc hẹn nào.

Một lưu ý: các thiết bị không kê đơn như Panda Air được phê duyệt cho người lớn bị mất thính lực nhẹ đến trung bình. Những người bị mất thính lực nặng hoặc sâu, bao gồm nhiều người bị mất thính lực liên quan đến mtDNA ở giai đoạn tiến triển, vẫn nên được lắp và chỉnh máy tại phòng khám hoặc, khi có chỉ định, được đánh giá cấy ốc tai điện tử.

Hạn chế của nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện hoàn toàn trên tế bào nuôi cấy, với nguyên bào sợi từ chỉ hai bệnh nhân mang một đột biến cụ thể. Nguyên bào sợi không phải tế bào lông, và một chiếc đĩa nuôi cấy không phải là tai trong. Bài báo này không đề cập đến việc liệu cấy ghép ty thể có thể được đưa vào ốc tai của người sống một cách an toàn, hiệu quả và mang lại lợi ích thính giác lâu dài hay không.

Bạn đọc cũng cần lưu ý rằng một số tác giả có liên kết với Paean Biotechnology, công ty đang phát triển PN-101 – chính là sản phẩm được thử nghiệm trong nghiên cứu này. Các đồng tác giả từ trường đại học và bệnh viện mang đến góc nhìn lâm sàng và học thuật độc lập, nhưng vẫn tồn tại một xung đột lợi ích tiềm ẩn rõ ràng cần được cân nhắc khi diễn giải kết quả.

Chúng ta đang ở đâu

Cấy ghép ty thể cho mất thính lực di truyền vẫn đang nằm trong phòng thí nghiệm, nhưng đây là một tín hiệu đầu tiên thú vị cho thấy một phương pháp nhắm vào cơ chế sinh học nền tảng của tai trong một ngày nào đó có thể bổ trợ, chứ không chỉ bù đắp, cho những tổn thương tế bào gây ra một số dạng mất thính lực. Hiện tại, máy trợ thính được chỉnh phù hợp và ốc tai điện tử vẫn là những công cụ mà mọi người thực sự sử dụng, và ưu tiên của hầu hết bạn đọc đơn giản là đảm bảo mình tiếp cận được một thiết bị phù hợp với thính lực và cuộc sống của mình.

Kim Y, Kim CH, Nam DW, Kim BJ, Tran NT, Han JH, Kim M, Yu SH, Lee SE, Yeo JS, Kwon I, Han K, Kim CH, Kang YC, Choi BY. Therapeutic potential of mitochondrial transfer in reversing mutant-to-wild-type mtDNA ratio and improving mitochondrial dysfunction in 1555A>G mtDNA mutation-associated hearing loss. Scientific Reports. 2026. Truy cập từ PubMed. https://doi.org/10.1038/s41598-026-51402-4