• Nature (trang bài báo): “A Prox1 enhancer represses haematopoiesis in the lymphatic vasculature” (xuất bản 25/01/2023) 

• DOI: 10.1038/s41586-022-05650-9 

Hệ bạch huyết có thể “tạo tế bào máu” không?

Tóm tắt chi tiết nghiên cứu Nature 2023 về Prox1 – enhancer – và “tiềm năng tạo máu” của nội mô bạch huyết

Trong nhiều thập kỷ, sinh học y khoa xem tủy xương là “nhà máy” chính tạo ra tế bào máu (hồng cầu, bạch cầu…). Tuy nhiên, một nghiên cứu đăng trên Nature năm 2023 đã đưa ra một phát hiện gây chú ý: tế bào nội mô bạch huyết (lymphatic endothelial cells – LECs) có thể mang tiềm năng tạo tế bào máu (haemogenic capacity), nhưng bình thường khả năng này bị kìm hãm bởi chương trình gen xác định “bản sắc bạch huyết”, đứng đầu là gen Prox1. 

Điểm quan trọng: nghiên cứu này không nói “hệ bạch huyết là nơi tạo máu chính như tủy xương” ở người trưởng thành. Thay vào đó, nó chỉ ra rằng trong điều kiện di truyền/phát triển nhất định, nội mô bạch huyết có thể “đổi chương trình” và bộc lộ đặc điểm giống nội mô tạo máu (haemogenic endothelium)—một khái niệm vốn gắn với giai đoạn phát triển phôi. 

1) Mục tiêu nghiên cứu: tìm “công tắc DNA” giữ cho tế bào bạch huyết đúng bản sắc

Nhóm tác giả tập trung vào câu hỏi: điều gì đảm bảo tế bào nội mô bạch huyết duy trì đúng “danh tính” bạch huyết, không trượt sang hướng giống mạch máu hay giống mô tạo máu?

Họ khảo sát các yếu tố điều hòa phiên mã dạng enhancer—những đoạn DNA không mã hóa protein nhưng đóng vai trò “bảng điều khiển” giúp gen bật/tắt đúng thời điểm – đúng vị trí trong quá trình phát triển. 

Trọng tâm của họ là gen Prox1, vốn được xem là “master regulator” (gen chủ) của bản sắc nội mô bạch huyết. Nghiên cứu mô tả một enhancer mới (được nhắc như enhancer “-11 kb” gắn với Prox1 trong bài) có vai trò quan trọng trong việc điều hòa biểu hiện Prox1 ở LECs. 

2) Thiết kế nghiên cứu: họ so sánh mẫu đối chứng và mẫu đột biến như thế nào?

a) Xác định enhancer và các “protein điều khiển” bám vào enhancer

Nghiên cứu cho thấy enhancer này được bảo tồn qua tiến hóa và có các yếu tố điều hòa quan trọng của hệ bạch huyết bám vào, bao gồm GATA2, FOXC2, NFATC1 và PROX1. Đây là các “trụ cột” phiên mã liên quan trực tiếp đến phát triển và duy trì hệ bạch huyết. 

b) Tạo mô hình chuột đột biến bằng genome editing (CRISPR)

Để kiểm tra enhancer có thực sự quan trọng không, nhóm nghiên cứu dùng chỉnh sửa bộ gen xóa 5 nucleotide tại vùng chứa điểm bám của GATA2 trên enhancer. Sau đó họ so sánh:

• Chuột đối chứng (wildtype)

• Chuột đột biến enhancer (đặc biệt chú ý nhóm đồng hợp tử, tức mang đột biến ở cả hai bản sao)

Kết quả: chuột đồng hợp tử chết quanh giai đoạn sơ sinh (perinatal death) và có khiếm khuyết nặng của hệ mạch bạch huyết. 

c) Phân tích “chữ ký gen” (transcriptome) để xem tế bào đã đổi bản sắc ra sao

Nhóm dùng các bộ dữ liệu biểu hiện gen (RNA-seq/microarray) và đối chiếu LECs với BECs (blood endothelial cells – nội mô mạch máu) ở nhiều thời điểm phát triển phôi chuột (E14.5, E16.5, E18.5), với các lứa đẻ/replicate độc lập. Bộ dữ liệu công khai cho thấy thiết kế gồm LEC và BEC “matching” từ 3 lứa ở mỗi thời điểm và tổng cộng 18 mẫu cho nhánh microarray. 

Ngoài ra, dữ liệu trong phần “Data availability” của bài Nature cho biết họ cũng nộp dữ liệu ChIP-seq/RNA-seq và các dữ liệu liên quan lên các kho lưu trữ sinh học (ENA/GEO), giúp cộng đồng có thể tái phân tích. 

d) Thử nghiệm chức năng: liệu LEC có thật sự tạo được tế bào tạo máu?

Một điểm rất đáng chú ý là ngoài việc nhìn “chữ ký gen”, nhóm còn kiểm tra khả năng tạo tế bào tạo máu của LEC. Dữ liệu GEO cho thấy có các mẫu “pre-OP9” và “post-OP9”, gợi ý việc họ dùng hệ đồng nuôi cấy với OP9 stromal cells—một mô hình thường dùng để hỗ trợ biệt hóa/tăng sinh dòng tế bào máu trong điều kiện in vitro. 
(Lưu ý: mô tả chi tiết quy trình OP9 nằm trong toàn văn bài báo; ở đây mình chỉ diễn giải dựa trên thông tin mẫu trong GEO.)

3) Kết quả chính: chuyện gì xảy ra khi “công tắc Prox1” bị lỗi?

Kết quả 1: Hệ bạch huyết phát triển lỗi nặng → tử vong quanh sơ sinh

Chỉ một thay đổi rất nhỏ (xóa 5 nucleotide tại điểm bám GATA2) đã khiến chuột đồng hợp tử:

• Không hình thành/duy trì hệ mạch bạch huyết bình thường

• Dẫn tới hậu quả nặng và tử vong quanh sơ sinh

Điều này khẳng định enhancer đó là “mạch điều khiển” cực kỳ quan trọng cho chương trình gen của mạch bạch huyết. 

Kết quả 2: Tế bào bạch huyết giảm gen “bản sắc bạch huyết” và tăng gen “nội mô tạo máu”

Ở chuột đột biến, LECs:

• Giảm biểu hiện các gen đặc trưng của danh tính nội mô bạch huyết

• Tăng biểu hiện các gen đặc trưng của haemogenic endothelium (nội mô có tiềm năng tạo máu)

Đây là bằng chứng phân tử rằng tế bào đang “trượt chương trình” từ bạch huyết sang hướng tạo máu. 

Kết quả 3: Xuất hiện các cụm tế bào tạo máu liên quan đến cấu trúc bạch huyết trong phát triển

Ngay trong bài Nature, tiêu đề hình minh họa cho biết có hiện tượng “haematopoietic cell clusters” (cụm tế bào tạo máu) ở jugular lymph sacs của chuột đột biến. 
Điều này củng cố rằng không chỉ là “gen thay đổi trên giấy”, mà có hiện tượng tế bào/đám tế bào mang đặc tính tạo máu xuất hiện trong bối cảnh phát triển của cấu trúc bạch huyết.

Kết quả 4: LEC có “haemogenic potential” và đột biến enhancer làm tiềm năng này tăng lên

Kết luận trọng tâm của tác giả: nội mô bạch huyết có tiềm năng tạo máu, và bình thường tiềm năng này bị Prox1 kìm hãm; khi enhancer bị phá vỡ, chương trình Prox1 bị rối → khả năng này được bộc lộ mạnh hơn. 

4) Ý nghĩa của phát hiện: vì sao nghiên cứu này quan trọng?

(1) Thay đổi cách nhìn về “tính ổn định” của bản sắc tế bào bạch huyết

Trước đây, người ta thường coi LEC là một dòng tế bào đã “chốt định mệnh”. Nghiên cứu này cho thấy bản sắc đó phụ thuộc chặt vào hệ điều hòa gen—và nếu “công tắc” sai, tế bào có thể chuyển hướng sang một chương trình hoàn toàn khác (giống nội mô tạo máu). 

(2) Gợi mở cơ chế sâu xa liên quan phù bạch huyết (lymphoedema) trong phát triển

Thông cáo của University of South Australia cho biết nhóm nghiên cứu ban đầu đi từ bài toán tìm nguyên nhân rối loạn mạch bạch huyết dẫn tới lymphoedema, rồi phát hiện “bất ngờ” về liên quan giữa gen điều khiển bạch huyết và sinh máu. 

(3) Liên hệ tiềm năng với miễn dịch, nhiễm trùng và thậm chí ung thư máu

Thông cáo cũng nêu giả thuyết/định hướng: nếu mạch bạch huyết có thể tham gia tạo tế bào máu trong một số điều kiện, điều này có thể liên quan đến:

• khả năng chống nhiễm trùng (miễn dịch)

• và có thể đóng vai trò trong một số bệnh lý ác tính của máu
  Nhưng đây là hướng nghiên cứu tiếp theo, chưa phải ứng dụng lâm sàng. 

(4) Mở ra câu hỏi mới: khi nào và bởi cơ chế gì “công tắc” này bật trong bệnh lý?

Chính nhóm tác giả cũng nói họ sẽ tiếp tục tìm hiểu điều gì kích hoạt mạch bạch huyết tạo ra các loại tế bào máu khác nhau, và điều đó xảy ra khi nào trong phát triển bình thường hay trong bệnh. 

Nghiên cứu Nature 2023 cho thấy nội mô bạch huyết có tiềm năng tạo tế bào tạo máu trong bối cảnh phát triển/điều kiện di truyền đặc biệt—và tiềm năng này thường bị kìm hãm bởi Prox1. 

Nguồn bài gốc:

• Kazenwadel J. và cs. A Prox1 enhancer represses haematopoiesis in the lymphatic vasculature. Nature 614, 343–348 (2023). DOI: 10.1038/s41586-022-05650-9 

• University of South Australia – thông cáo báo chí (06/02/2023) 

• GEO: GSE184045/GSE184046 (dữ liệu biểu hiện gen, thiết kế mẫu)