Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm: Cấy ghép ty thể phục hồi năng lượng tế bào trong các tế bào bị đột biến gen mất thính lực

Một nhóm các nhà nghiên cứu ở Hàn Quốc báo cáo rằng việc chuyển ty thể khỏe mạnh vào tế bào da từ những bệnh nhân bị đột biến mất thính giác nổi tiếng đã thúc đẩy sản xuất năng lượng tế bào và chuyển các tế bào sang cấu hình DNA ty thể khỏe mạnh hơn.

Hầu hết các phương pháp điều trị mất thính lực thần kinh giác quan hiện nay đều tập trung vào việc khuếch đại hoặc thay thế những gì không còn hoạt động ở tai trong. Máy trợ thính cung cấp nhiều âm thanh hơn đến các tế bào lông bị tổn thương và ốc tai điện tử hoàn toàn bỏ qua chúng. Cả hai cách tiếp cận đều không đề cập đến sinh học cơ bản của tế bào.

Một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm mới, được công bố trên tạp chí Scientific Reports tuần này, lại có một góc nhìn khác. Các tác giả đã kiểm tra xem 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 nguồn gốc rối loạn chức năng tế bào hay không.

Bối cảnh: Tại sao các nhà nghiên cứu lại xem xét điều 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 giữ cho tế bào đó hoạt động. Chúng mang vòng DNA ngắn của riêng mình, được gọi là DNA ty thể hoặc mtDNA. Đột biến trong mtDNA có thể làm gián đoạn quá trình sản xuất ATP, loại phân tử mà tế bào sử dụng để cung cấp năng lượng cho các hoạt động hàng ngày của chúng. Các tế bào lông của tai trong, có nhiệm vụ chuyển đổi rung động âm thanh thành tín hiệu thần kinh, cực kỳ ngốn năng lượng, vì vậy chúng dễ bị tổn thương một cách bất thường khi quá trình sản xuất năng lượng của ty thể gặp trục trặc.

Một trong những thay đổi mtDNA được nghiên cứu nhiều nhất trong tình trạng mất thính lực được gọi là m.1555A>G. Những người mắc bệnh này có thể tự mình bị mất thính lực và họ cũng có nguy cơ bị mất thính lực đột ngột, nghiêm trọng rất cao sau khi dùng một số loại kháng sinh như gentamicin hoặc kanamycin, được gọi là aminoglycoside. Cho đến nay, chăm sóc lâm sàng cho nhóm đối tượng này tập trung vào phục hồi chức năng: lắp máy trợ thính, hoặc trong những trường hợp nặng hơn, khuyến nghị cấy ốc tai điện tử. Chưa có phương pháp điều trị phổ biến rộng rãi nào nhắm vào chính ty thể.

Nhóm nghiên cứu Hàn Quốc đặt ra một câu hỏi ngược dòng hơn. Nếu vấn đề bắt đầu từ ty thể, liệu việc bổ sung ty thể khỏe mạnh vào tế bào có thể khắc phục được một phần tổn thương không?

Nghiên cứu đã được thực hiện như thế nào

Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu các 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 ghép ốc tai điện tử, có nghĩa là tình trạng mất thính giác của họ đã đủ nặng để cần được cấy ghép. Các nguyên bào sợi được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để các nhà nghiên cứu có thể nghiên cứu chức năng của ty thể trong các tế bào bị ảnh hưởng trực tiếp bởi đột biến.

Phương pháp điều trị đang được điều tra được gọi là PN-101. Nó là một chế phẩm của ty thể được phân lập từ tế bào gốc trung mô dây rốn của con người, các tế bào hiến tặng đến từ bên ngoài bệnh nhân. Làm việc trong điều kiện được kiểm soát, nhóm nghiên cứu áp dụng các ty thể biệt lập này vào tế bào bệnh nhân và sau đó đo lường điều gì đã xảy ra.

Các nhà nghiên cứu đã theo dõi một số chỉ số về sức khỏe tế bào. Họ đo lường lượng ATP mà các tế bào tạo ra, mức độ hoạt động của một phần quan trọng của bộ máy sản xuất năng lượng được gọi là phức hợp I, bao nhiêu bộ máy protein cho quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, con đường năng lượng chính, hiện diện và cách các tế bào trụ vững sau khi bị thử thách với kanamycin, một loại kháng sinh aminoglycoside được biết là gây hại cho các tế bào có đột biến này. Họ cũng kiểm tra các tế bào trước và sau các vòng chuyển giao ty thể lặp đi lặp lại và xem xét tỷ lệ giữa mtDNA đột biến và không đột biến trong mỗi tế bào.

Những gì các nhà nghiên cứu tìm thấy

Nhóm nghiên cứu báo cáo rằng ty thể được chuyển đã đến được các tế bào của bệnh nhân và các tế bào này đã phản ứng một cách có thể đo lường được. Sau khi điều trị, các nguyên bào sợi sản xuất nhiều ATP hơn đáng kể so với các tế bào không được điều trị từ cùng một bệnh nhân. Hoạt động của phức hợp I, một trong những điểm mà đột biến m.1555A>G thường gây rắc rối, cũng tăng lên.

Mức độ của một số protein liên quan đến quá trình phosphoryl oxy hóa cũng tăng lên. Các tác giả giải thích những phát hiện này là bằng chứng cho thấy ty thể của người hiến tặng không chỉ ngồi trơ trong tế bào bệnh nhân mà còn đóng góp vào bộ máy sản xuất năng lượng một cách có ý nghĩa.

Một thí nghiệm riêng biệt đã kiểm tra hoạt động của các tế bào được điều trị khi tiếp xúc với kanamycin. Thuốc kháng sinh Aminoglycoside được biết là đặc biệt độc hại ở những người có đột biến m.1555A>G và chúng gây ra tổn thương ty thể có thể đo lường được trong tế bào của họ. Các tế bào được xử lý hoạt động tốt hơn các tế bào không được điều trị, cho thấy rằng sự chuyển giao qua ty thể mang lại sự bảo vệ nhất định chống lại tác nhân gây căng thẳng này.

Có lẽ quan sát nổi bật nhất là điều gì đã xảy ra với sự kết hợp của mtDNA bên trong tế bào. Những người bị đột biến mtDNA thường mang cả bản sao đột biến và bản sao bình thường của bộ gen ty thể cạnh nhau, một tình trạng gọi là dị hợp tử. Sau khi chuyển qua ty thể, sự cân bằng chuyển sang mtDNA kiểu hoang dã hơn, không đột biến hơn. Các tác giả viết rằng các đợt điều trị lặp đi lặp lại đã duy trì và làm tăng sự thay đổi này, đồng thời gợi ý một cách khả thi để thúc đẩy thành phần mtDNA của các tế bào bị ảnh hưởng theo hướng lành mạnh hơn theo thời gian.

Điều đó có ý nghĩa gì đối với người bị mất thính giác

Đây là giai đoạn đầu, nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Các tế bào đến từ bệnh nhân, nhưng chúng là tế bào da trong một cái đĩa chứ không phải tế bào tai trong bên trong người sống. Vì vậy, cách chính xác nhất để đọc nghiên cứu này là bằng chứng về nguyên tắc: trong các tế bào của con người mang một trong những nguyên nhân di truyền nổi tiếng nhất gây mất thính lực, phương pháp chuyển giao qua ty thể có thể cải thiện sinh học năng lượng cơ bản và thậm chí làm nghiêng sự cân bằng mtDNA về phía phiên bản lành mạnh hơn.

Đối với những người hiện đang mang đột biến m.1555A>G hoặc các thay đổi mtDNA khác có liên quan đến mất thính giác, bài học thực tế có hai mặt. Đầu tiên, tiêu chuẩn chăm sóc hiện nay vẫn là phục hồi chức năng, với máy trợ thính cho hầu hết mọi người và cấy ốc tai điện tử cho những người bị mất thính lực từ nặng đến sâu. Thứ hai, nghiên cứu đang hướng tới các phương pháp điều trị nhắm vào chính sinh học và hướng đi đó đáng để đi theo.

Đối với những người khác, nghiên cứu này là một lời nhắc nhở hữu ích rằng mất thính lực có nhiều nguyên nhân cơ bản khác nhau và việc quản lý thích hợp nhất có thể phụ thuộc vào những gì đang diễn ra ở tai trong ở cấp độ tế bào.

Phục hồi thính giác vẫn là thực tế hàng ngày và các vấn đề tiếp cận

Các tác giả hiểu rõ rằng ngay cả khi việc cấy ghép ty thể thành công thì vẫn phải mất nhiều năm nữa mới trở thành một phần của việc chăm sóc lâm sàng thông thường. Trong khi đó, những người bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi chứng mất thính lực liên quan đến mtDNA vẫn tiếp tục phụ thuộc vào máy trợ thính và cấy ốc tai điện tử trong cuộc sống hàng ngày và việc tiếp cận các thiết bị đó là không đồng đều.

Giá cả phải chăng và dễ lắp đặt là một phần của vấn đề tiếp cận đó. Panda Air, một máy trợ thính nhét trong ống tai kiểu dáng kín đáo được bán thông qua pandahearing.com, được xây dựng xung quanh ý tưởng này. Nó sử dụng tính năng nén dải động rộng 16 kênh với tính năng giảm nhiễu thích ứng đa băng tần, hộp sạc nhanh 60 giờ, bảo hành 5 năm và thời hạn đổi trả trong 45 ngày. Sau khi giao hàng, người dùng ghép nối thiết bị với ứng dụng Panda, ứng dụng này chạy bài kiểm tra thính giác theo tần số cụ thể thông qua chính máy trợ thính, sau đó tự động lập trình mức tăng và phản hồi tần số để phù hợp với thính lực đồ của người dùng. Bước điều chỉnh về tinh thần tương tự như những gì chuyên gia thính học thực hiện tại phòng khám, nhưng nó được thực hiện tại nhà mà không cần hẹn thêm.

Một lưu ý: các thiết bị không kê đơn như Panda Air được phê duyệt cho tình trạng mất thính lực từ nhẹ đến trung bình ở người lớn. Những người bị mất thính lực nghiêm trọng hoặc sâu sắc, bao gồm nhiều người bị mất thính lực nặng liên quan đến mtDNA, vẫn được phục vụ tốt nhất bằng phương pháp điều chỉnh lâm sàng hoặc, nếu được chỉ định, đánh giá cấy ghép ốc tai điện tử.

Hạn chế của nghiên cứu này

Nghiên cứu được thực hiện hoàn toàn trong nuôi cấy tế bào, trong nguyên bào sợi chỉ từ hai bệnh nhân có một đột biến cụ thể. Nguyên bào sợi không phải là tế bào lông, và cái đĩa không phải là tai trong. Liệu việc cấy ghép ty thể có thể được đưa vào ốc tai của người sống một cách an toàn và hiệu quả với lợi ích lâu dài về thính giác hay không vẫn chưa được đề cập trong bài viết này.

Người đọc cũng cần lưu ý rằng một số tác giả có liên kết với Paean Biotechnology, công ty phát triển PN-101, sản phẩm được thử nghiệm trong nghiên cứu này. Các đồng tác giả của trường đại học và bệnh viện cung cấp quan điểm học thuật và lâm sàng độc lập, nhưng vẫn tồn tại xung đột lợi ích rõ ràng và cần được lưu ý khi diễn giải kết quả.

Điều này sẽ đưa chúng ta đến đâu

Việc cấy ghép ty thể cho bệnh mất thính giác di truyền vẫn còn trong phòng thí nghiệm, nhưng đây là tín hiệu thú vị đầu tiên rằng một phương pháp tiếp cận nhắm vào sinh học cơ bản của tai trong một ngày nào đó có thể bổ sung, thay vì chỉ bù đắp, tổn thương tế bào gây ra một số dạng mất thính giác. Hiện tại, máy trợ thính và ốc tai điện tử được trang bị tốt vẫn là những công cụ mà mọi người thực sự sử dụng và ưu tiên của hầu hết độc giả chỉ đơn giản là đảm bảo họ có quyền truy cập vào một thiết bị phù hợp với thính giác và cuộc sống của họ.

Kim Y, Kim CH, Nam DW, Kim BJ, Trần NT, Han JH, Kim M, Yu SH, Lee SE, Yeo JS, Kwon I, Han K, Kim CH, Kang YC, Choi BY. Tiềm năng điều trị của việc chuyển ty thể trong việc đảo ngược tỷ lệ mtDNA từ đột biến sang loại hoang dã và cải thiện rối loạn chức năng ty thể ở chứng mất thính lực liên quan đến đột biến 1555A>G mtDNA. Báo cáo khoa học. 2026. Lấy từ PubMed. https://doi.org/10.1038/s41598-026-51402-4