Công nghệ in 3D sinh học tạo nên bước tiến lớn hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường bằng liệu pháp tế bào gốc

Bệnh tiểu đường là một rối loạn chuyển hóa gây ra bởi sự rối loạn chức năng của tuyến tụy – cơ quan chịu trách nhiệm điều chỉnh lượng đường trong máu. Trong tuyến tụy, các tế bào đảo tụy tiết ra insulin để giảm lượng đường máu. Chúng điều chỉnh quá trình tiết insulin thông qua tương tác với các thành phần của chất nền ngoại bào (ECM) và tế bào mạch máu xung quanh.

Trong trường hợp các tế bào đảo tụy bị tổn thương nghiêm trọng cần thay thế, việc sản xuất các tế bào này để sử dụng trong điều trị là điều rất khó khăn. Công nghệ tế bào gốc đã cung cấp một con đường đầy hứa hẹn để tạo ra các đảo tụy in vitro, tuy nhiên việc tái tạo chính xác môi trường vi mô và hốc mạch cần thiết để các đảo tụy này hoạt động giống như tuyến tụy thực sự là một trở ngại rất lớn.

Trong một báo cáo công bố trên tạp chí Nature Communications tháng 3 năm 2025, các nhà khoa học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (POSTECH) đã phát triển thành công một nền tảng cải tiến để điều trị bệnh tiểu đường bằng cách sử dụng công nghệ in sinh học 3D với mực in có nguồn gốc từ mô tụy. Loại mực in sinh học chuyên dụng này có tên PINE (Peri-islet Niche-like ECM), bao gồm ECM và các protein màng đáy (như laminin và collagen IV) được chiết xuất một phần từ mô tụy. Từ đó, nhóm nghiên cứu đã tạo nên nền tảng HICA-V (Human Islet-like Cellular Aggregates and Vasculature), sắp xếp chính xác các tế bào đảo tụy (được biệt hóa từ tế bào gốc) dọc theo cấu trúc mạch máu, mô phỏng cấu trúc của tuyến tụy trong cơ thể. Các tế bào đảo tụy được nuôi cấy trên nền tảng HICA-V này đã tăng cường sản xuất insulin và biểu hiện protein liên kết, thể hiện các đặc điểm chức năng tương đương với các đảo tụy trong cơ thể. Đồng thời, nền tảng này cũng đã mô phỏng thành công các phản ứng bệnh lý xảy ra ở bệnh nhân tiểu đường, ví dụ như biểu hiện gia tăng các gen gây viêm.

(a) Sơ đồ minh họa quá trình phát triển mực sinh học PINE từ chất nền ngoại bào (ECM) có nguồn gốc từ mô tụy (pdECM) và các protein màng đáy (BM); (b) Sơ đồ minh họa quá trình in tổ chức tế bào đặc hiệu đảo tụy, sử dụng các tế bào đảo tụy có nguồn gốc từ tế bào gốc và tế bào nội mô (EC).

Như vậy, sản phẩm của nhóm nghiên cứu đã thúc đẩy sự trưởng thành của các tiểu đảo tụy có nguồn gốc từ tế bào gốc – mang lại tiềm năng lớn để cải thiện hiệu quả của các liệu pháp cấy ghép đảo tụy điều trị bệnh tiểu đường, đồng thời tạo nên một công cụ hữu hiệu cho nghiên cứu bệnh và phát triển thuốc.

---------

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Kim M., et al. (2025). Bioprinting of bespoke islet-specific niches to promote maturation of stem cell-derived islets. Nature Communications, 16(1), 1430. DOI: 10.1038/s41467-025-56665-5