Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu và Điều trị Ung thư Helen F. Graham của ChristianaCare và Đại học Delaware đã đạt được một bước tiến quan trọng trong việc hiểu rõ cách cơ thể duy trì cấu trúc phức tạp của các mô. Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí khoa học Biology of the Cell đã chỉ ra rằng 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, bao gồm 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. 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.

Các tế bào dendritic, một thành phần quan trọng của hệ thống miễn dịch, có khả năng di chuyển qua các khe hẹp trong mô để đến được vị trí đích. Quá trình di chuyển này đòi hỏi sự kết hợp giữa các lực cơ học và cấu trúc tế bào nội bộ.

Khi di chuyển, các tế bào dendritic tạm thời hình thành một cấu trúc actin cơ học nhạy cảm ở phía trước nhân. Cấu trúc này đóng vai trò quan trọng trong việc mở rộng đường đi bằng cách đẩy ra ngoài chống lại mô xung quanh. Nhờ đó, phần thân tế bào lớn có thể di chuyển qua các khe hẹp một cách dễ dàng hơn.

Không chỉ có chức năng mở đường, cấu trúc actin cơ học này còn hoạt động như một tụ điện cơ học. Nó giúp tế bào cân bằng lực nhô ra phía trước ở mép dẫn đầu và lực nhô ra ngoài ở thân tế bào. Sự cân bằng lực này là điều cần thiết để duy trì hình dạng và tính toàn vẹn của tế bào trong quá trình di chuyển.

Quá trình di chuyển của tế bào miễn dịch, đặc biệt là tế bào dendritic và tế bào T, đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các lực cơ học và các cấu trúc tế bào nội bộ. Việc hiểu rõ cơ chế di chuyển này có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu về hệ thống miễn dịch và các bệnh liên quan đến suy giảm miễn dịch.

Một nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng protein DOCK8 đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự phân phối actin cơ học. Protein này giúp duy trì sự gắn kết của tế bào miễn dịch và bảo vệ nhân tế bào trong quá trình di chuyển. Phát hiện này mang lại hy vọng mới trong việc nghiên cứu và điều trị các bệnh liên quan đến suy giảm miễn dịch.

Để tìm hiểu thêm về cơ chế di chuyển của tế bào miễn dịch và vai trò của protein DOCK8, các nhà nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm và nghiên cứu sâu hơn. Các nghiên cứu về tế bào dendritic và vai trò của protein DOCK8 đã cung cấp những thông tin quý giá về quá trình này.