Hệ thần kinh truyền tín hiệu đau từ ngoại vi (da, khớp, nội tạng) đến não thông qua con đường cảm giác hướng lên (ascending sensory pathway). Khi con đường này bị rối loạn bởi di truyền hoặc yếu tố môi trường, có thể dẫn đến tình trạng đau mãn tính hoặc tăng nhạy cảm cảm giác - triệu chứng phổ biến ở những người thuộc phổ tự kỷ (ASD).
Những cơ quan 3D “tí hon” này có thể mở ra hướng điều trị đau mãn tính hiệu quả hơn (nguồn: Stanford University).
Các nhà khoa học tại Trường Y Stanford (Hoa Kỳ) đã sử dụng tế bào gốc cảm ứng (hPSC) để tạo nên 4 dạng cơ quan 3D đại diện cho các phần chính trong con đường cảm giác hướng lên, là: hạch rễ lưng, tủy sống, đồi thị và vỏ não cảm giác. Mỗi cơ quan có khoảng 4 triệu tế bào, chỉ to bằng đầu kim (khoảng 2,54 mm). Sau 100 ngày nuôi cấy bên cạnh nhau, các nơron tự kết nối, hình thành nên một mạng lưới thần kinh hoạt động giống hệ thần kinh con người.
GS Sergiu Pașca - Trưởng nhóm nghiên cứu chia sẻ, nhóm đã phát hiện ra rằng, không cần hiểu chi tiết từng bước kết nối - chỉ cần tạo đúng các phần và đặt cạnh nhau, tế bào sẽ tự tìm đến nhau và kết nối theo cách có ý nghĩa. Khi kích thích bằng hóa chất như capsaicin (thành phần tạo độ cay của ớt), mô hình này biểu hiện sự lan truyền tín hiệu thần kinh giống như trong cơ thể thật, từ cơ quan cảm giác đến vỏ não. Điều thú vị là mô hình không có ý thức nên loại bỏ yếu tố đạo đức trong việc nghiên cứu cảm giác đau ở động vật.
Các tế bào tự động kết nối với nhau mà không cần tác động (nguồn: Stanford University).
Một trong những điểm nhấn của nghiên cứu là vai trò của kênh natri Nav1.7 - yếu tố quan trọng giúp dẫn truyền tín hiệu đau. Biến thể di truyền ở Nav1.7 có thể khiến người bệnh cực kỳ nhạy cảm với đau, hoặc hoàn toàn không cảm nhận được đau. Khi nhóm nghiên cứu tạo assembloid với Nav1.7 bị đột biến, họ quan sát thấy sự tăng đột biến trong hoạt động thần kinh - dấu hiệu mô phỏng tình trạng đau mãn tính. Đặc biệt, khi “tắt” Nav1.7 ở một cơ quan trong mô hình, cơ quan đó vẫn phản ứng với kích thích đau, nhưng sự đồng bộ giữa các phần khác của hệ thống bị gián đoạn. Điều này cho thấy, vai trò thiết yếu của Nav1.7 không chỉ ở việc truyền tín hiệu, mà còn ở việc phối hợp toàn bộ mạng lưới thần kinh.
Ngoài việc mở ra khả năng phát triển thuốc giảm đau chính xác hơn, tránh các tác dụng phụ nghiện như opioid, mô hình này còn hứa hẹn trong việc nghiên cứu các rối loạn phát triển thần kinh như tự kỷ. Nhờ khả năng tái tạo giai đoạn phát triển não sớm, mô hình assembloid là công cụ tuyệt vời để quan sát quá trình hình thành cảm giác và các vấn đề liên quan. Các nhà khoa học khẳng định, nghiên cứu đã đánh dấu một bước tiến lớn trong y học tái tạo và điều trị đau mãn tính.
TXB (theo Stanford University)