Language
Country/Area
No result found
Bạn có biết rằng virus, axit nucleic và thậm chí toàn bộ ty thể có thể được truyền giữa các tế bào không?
Trong thế giới vi mô của sinh học, có một cấu trúc đáng kinh ngạc được gọi là "Ống nano đường hầm" (TNT). Những kết nối giữa các tế bào này không chỉ cho phép truyền thông tin mà còn có thể vận chuyển các thành phần quan trọng của tế bào như axit nucleic và ty thể. Hình thức giao tiếp tiên tiến giữa các tế bào này có ý nghĩa quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về cách các tế bào tương tác với nhau.
Đường kính của các ống nano kênh dao động từ 0,05 micron đến 1,5 micron, có thể kéo dài tới chiều dài bằng nhiều đường kính tế bào và có thể được chia thành hai loại: hở và kín.
Những cấu trúc nhỏ bé này không chỉ tồn tại giữa các tế bào động vật nhất định mà còn thể hiện những chức năng mạnh mẽ. Các kênh này cho phép các tế bào kết nối với nhau ở khoảng cách lên tới 100 micromet và có khả năng truyền các phần màng tế bào giữa hai tế bào, tạo thành các tiếp xúc trực tiếp giữa các tế bào. Ngoài khả năng giao tiếp cơ bản giữa các tế bào, chúng còn có khả năng truyền các axit nucleic như mRNA và miRNA, cũng như truyền các mầm bệnh như HIV và prion.
Lịch sử của ống nano kênh
Khái niệm về ống nano kênh lần đầu tiên được đề xuất vào năm 1999, khi mục đích của nghiên cứu là khám phá sự phát triển hình thái của cánh ở ấu trùng ruồi giấm (Drosophila melanogaster). Khi nghiên cứu tiếp tục đi sâu hơn, một bài báo năm 2004 đã mô tả sâu hơn về các cấu trúc kết nối được hình thành giữa các tế bào PC12 và lần đầu tiên đặt tên cho các cấu trúc này là "ống nano kênh". Những nghiên cứu sơ bộ này cho thấy sự hình thành ống nano có liên quan chặt chẽ đến sự chuyển vị của màng tế bào và bào quan.
Sự hình thành ống nano
Cơ chế hình thành các ống nano kênh vẫn đang được nghiên cứu và có hai giả thuyết chính. Một là sự tiếp xúc trực tiếp giữa các tế bào cho phép các phần nhô ra của tế bào chất mở rộng về phía tế bào khác và cuối cùng hợp nhất với màng của tế bào đích. Một khả năng khác là khi hai tế bào kết nối tách ra, các ống nano còn lại sẽ hoạt động như cầu nối, duy trì kết nối giữa chúng.
Nghiên cứu phát hiện ra rằng để đáp ứng với các kích thích như vi khuẩn hoặc tác động cơ học, một số tế bào dạng sợi và tế bào đơn nhân THP-1 kết nối với nhau thông qua các ống nano kênh và cho thấy bằng chứng về dòng canxi.
Sự vận chuyển các chất giữa các tế bào
Chuyển giao ty thể
Các ống nano kênh đã được chứng minh là một cơ chế có khả năng vận chuyển toàn bộ ty thể giữa các tế bào. Trong một số nghiên cứu, người ta phát hiện tế bào ung thư có khả năng đánh cắp ty thể từ tế bào miễn dịch thông qua các ống nano này. Khi tế bào bị tổn thương, ty thể bị tổn thương sẽ giải phóng các loại oxy phản ứng, kích hoạt các tế bào gốc trung mô gần đó cung cấp cho chúng ty thể khỏe mạnh thông qua các ống nano, một quá trình được cho là hỗ trợ phục hồi tim.
Sự lan truyền điện thế hoạt độngCác nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các ống nano kênh có thể truyền các điện thế hoạt động thông qua các phần mở rộng của chúng vào lưới nội chất. Quá trình này thúc đẩy sự xâm nhập của các ion canxi vào các tế bào khác thông qua quá trình khuếch tán chủ động, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình truyền tín hiệu giữa các tế bào.
Sự lây lan của mầm bệnh
Không chỉ ty thể có thể được truyền qua các ống nano mà nhiều loại vi-rút cũng có thể sử dụng các cấu trúc này để lây lan. Ví dụ, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng virus SARS-CoV-2 có khả năng xây dựng các ống nano để lây lan từ các tế bào mũi đến các bộ phận khác của cơ thể. Ngoài ra, sự lây lan của HIV giữa các tế bào dạng sợi cũng phụ thuộc vào sự hiện diện của các ống nano này.
So với những bệnh nhân không bị HIV trong thời gian dài, các tế bào dạng sợi của họ bị khiếm khuyết về khả năng hình thành các ống nano kênh, điều này có thể giải thích con đường lây truyền của vi-rút.
Ứng dụng trong Y học nano
Các ống nano kênh cho thấy tiềm năng ứng dụng trong y học nano. Một mặt, các nhà nghiên cứu có thể xem xét việc ngăn chặn sự hình thành ống nano để giảm độc tính của các phương pháp điều trị; mặt khác, thúc đẩy sự hình thành ống nano có thể tăng cường hiệu quả điều trị.
Phần kết luậnCác ống nano kênh cung cấp một cách thức độc đáo để các tế bào giao tiếp, chứng minh cách các tế bào có thể tương tác qua khoảng cách xa. Lĩnh vực nghiên cứu mới nổi này không chỉ giúp chúng ta hiểu sâu hơn về sinh học tế bào mà còn mở ra góc nhìn mới cho các công nghệ y tế trong tương lai. Tiềm năng chưa được khám phá nào ẩn chứa trong thế giới vi mô như vậy?
