Đoạn phim ấn tượng này tiết lộ cấu trúc chưa từng thấy của hệ thống miễn dịch, đồng thời mở ra cơ hội tiêu diệt ung thư

Cảnh tượng bạn thấy dưới đây không phải là những ngôi sao khổng lồ phun trào plasma vào không gian. Trên thực thế, nó nằm trên chiều ngược lại của thang đo kích thước. Để quay được những hình ảnh này, các nhà khoa học đã phải sử dụng một siêu kính hiển vi có độ phân giải cao để phóng đại mẫu vật lên hàng chục ngàn lần.

Và thứ mà bạn nhìn thấy dưới đây, không gì khác, chính là tế bào bạch cầu đang vươn mình vào máu:

Thước phim được quay lại bởi các nhà khoa học ở Đại học Queensland, Australia. Nó lần đầu tiên tiết lộ một hoạt động của đại thực bào mà trước đây chúng ta chưa từng thấy. Được gọi là "Tent-pole ruffles" (rối cọc lều), hoạt động này giúp đại thực bào thu thập các dấu hiệu của mầm bệnh nhằm mục đích bảo vệ cơ thể.

Ngoài ra, rối cọc lều cũng xuất hiện ở tế bào ung thư, giúp chúng thu thập chất dinh dưỡng. Bởi vậy, quan sát hoạt động này vừa giúp chúng ta hiểu thêm về hệ miễn dịch, một mặt có thể giúp tìm ra cách chặn nguồn dinh dưỡng của tế bào ung thư và giết chết chúng.

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Cell Biology.

Một cấu trúc miễn dịch chưa từng thấy

Chúng ta đang sống trong một thế giới đầy rẫy những mầm bệnh. Xung quanh bạn luôn luôn tồn tại những con vi khuẩn và virus vô hình dưới mắt người. Ở mọi thời điểm, chúng đều nhăm nhe len lỏi vào cơ thể và tấn công các tế bào của chúng ta.

May thay, bạn không phải chiến đấu với chúng một mình. Bên trong chúng ta tồn tại một đội quân miễn dịch, bao gồm các tế bào đại thực bào làm nhiệm vụ tiêu diệt và trục xuất mọi mầm bệnh ngoại lai xâm nhập ra khỏi cơ thể.

Khối lượng công việc mà hệ miễn dịch của con người phải đảm nhận hết sức khổng lồ và vô cùng phức tạp. Đó là lý do tại sao sau hàng thập kỷ nghiên cứu, các nhà khoa học vẫn chưa hiểu hết được cách mà hệ miễn dịch hoạt động. Họ vẫn phải liên tục tìm hiểu và ghép nối những mảnh ghép khám phá ra được với nhau để tạo nên bức tranh kiến thức toàn diện.

Trong một nghiên cứu mới nhất về hệ thống miễn dịch, các nhà khoa học tại Đại học Queensland đã lần đầu tiên ghi lại được những cảnh quay trong thời gian thực, của một cấu trúc hoạt động miễn dịch gọi là rối cọc lều.

Các cảnh quay ấn tượng và kinh ngạc cho thấy những đám rối cọc lều trên bề mặt của các tế bào miễn dịch đại thực bào. Đây chính là các tế bào làm nhiệm vụ phát hiện và nuốt các mảnh vụn tế bào, vi khuẩn, virus, hóa chất lạm thậm chí cả tế bào ung thư để thải chúng ta khỏi cơ thể.

Trong quá trình này, những rối cọc lều sẽ giúp đại thực bào thu thập mẫu chất lỏng xung quanh môi trường để phát hiện dấu hiệu của những tác nhân cần loại bỏ. Nó vươn 2 chiếc tua, kéo theo một màng dịch lỏng, giống như 2 chiếc cọc dựng lên một tấm bạt phủ làm lều.

Từ đó, cái lều sẽ cuốn và ôm lấy một lượng chất lỏng từ môi trường ngoài, nuốt vào bên trong đại thực bào để phân tích. Nếu phát hiện ra mầm bệnh ở phía nào, đại thực bào sẽ di chuyển dần về phía đó và nuốt trọn mầm bệnh.

Trong quá trình macropinocytosis, hai tua sẽ vươn ra từ bề mặt đại thực bào, kéo theo một màng dịch lỏng (màu xanh) giống chiếc bạt lều. Sau đó, chiếc lều ôm trọn một mẫu chất lỏng từ môi trường (màu vàng), gói nó lại. cọc lều xoắn và đẩy chất lỏng vào bên trong đại thực bào để nhận diện xem có mầm bệnh nào trong đó hay không.

Một con đường tiêu diệt ung thư

"Thật thú vị khi nhìn thấy hoạt động của các đại thực bào ở độ phân giải chưa từng có này", nhà sinh học phân tử Adam Wall đến từ Đại học Queensland nói. "Đây là khám phá khoa học được thực hiện bởi công nghệ kính hiển vi hiện đại nhất. Nó cho chúng ta thấy con người còn phải học nhiều về cách tế bào hoạt động".

Thật vậy, hoạt động của rối cọc lều chỉ được phát hiện bằng một công nghệ kính hiển vi mới. Trong đó, rất nhiều tấm ảnh được chụp chỉ trong vài giây, ở độ phân giải và phóng đại cao, được ghép lại và tái tạo thành một hình ảnh 3D sắc nét.

Cơ chế thu thập chất lỏng mà rối cọc lều sử dụng được gọi là macropinocytosis. Không chỉ xuất hiện ở các tế bào bạch cầu, rối cọc lều còn được tế bào ung thư sử dụng để thu thập chất dinh dưỡng và phát triển.

Bởi vậy, việc nghiên cứu cấu trúc này có thể mở ra một con đường ngăn chặn tế bào ung thư. Ý tưởng là nếu chúng ta có thể phát triển một loại thuốc triệt tiêu rối cọc lều ở tế bào ung thư, chúng sẽ bị bỏ đói và chết.

Cách hình ảnh phóng đại cho thấy từng bước hoạt động của rối cọc lều

"Nghiên cứu này sẽ cho chúng ta sức mạnh phi thường, phát hiện hành vi của tế bào bị ảnh hưởng như thế nào trong bệnh tật, để kiểm tra tác dụng của thuốc trên tế bào và cung cấp cho chúng ta những hiểu biết quan trọng để tìm ra phương pháp điều trị mới", Jenny Stow giám đốc nghiên cứu sinh học phân tử tại Đại học Queensland cho biết.

Mặc dù vậy, con đường từ thước phim đầu tiên này cho đến những ứng dụng của nó chắc chắn sẽ còn rất gian nan. Các nhà khoa học hi vọng rằng những hiểu biết ban đầu và công nghệ kính hiển vi sẽ tiếp tục hỗ trợ họ khám phá ra bản chất phức tạp của hệ miễn dịch trong con người.

Có thể trong tương lai, chúng ta sẽ được chứng kiến nhiều thước phim ấn tượng ở thế giới hiển vi hơn nữa. Bên cạnh những kiến thức khoa học mà chúng ta thu nhận được từ đó, phải công nhận một điều rằng, thế giới hiển vi cũng mang một vẻ đẹp rất ấn tượng.

Tham khảo Sciencealert, Cell Biology