Một khám phá quan trọng trong lĩnh vực sinh học đã được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu và Điều trị Ung thư Helen F. Graham của ChristianaCare và Đại học Delaware. Họ đã tìm ra cách cơ thể duy trì cấu trúc phức tạp của các mô, một câu hỏi đã làm困扰 các nhà khoa học trong nhiều năm. Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí khoa học Biology of the Cell, cho thấy 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. Tiến sĩ Russell Kaplan, trưởng nhóm nghiên cứu, cho rằng 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: 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. Tiến sĩ Dustin Matthew đã nhấn mạnh rằng 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.

Việc khám phá ra ‘mã mô’ 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.

Trong quá trình di chuyển qua các khe hẹp của mô, các tế bào dendritic tạo ra một cấu trúc actin cơ học nhạy cảm tạm thời ở phía trước nhân. Cấu trúc này có chức năng kép, vừa giúp mở rộng đường đi bằng cách đẩy ra ngoài chống lại mô xung quanh, vừa cho phép phần thân tế bào lớn di chuyển qua một cách dễ dàng hơn.

Cấu trúc actin cơ học này không chỉ đơn thuần giúp tế bào vượt qua các chướng ngại vật về mặt cơ học mà còn đóng vai trò như một tụ điện cơ học. Nó giúp tế bào cân bằng giữa lực nhô ra phía trước ở mép dẫn đầu và lực nhô ra ngoài ở thân tế bào, đảm bảo sự di chuyển một cách ổn định và hiệu quả.

Quá trình di chuyển của các 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. Sự phức tạp của quá trình này không chỉ nằm ở khả năng thích nghi với môi trường xung quanh mà còn ở sự tương tác giữa các thành phần tế bào khác nhau.

Việc hiểu rõ cơ chế di chuyển của các tế bào miễn dịch có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu về hệ thống miễn dịch cũng như các bệnh liên quan đến suy giảm miễn dịch. Một trong những yếu tố then chốt trong cơ chế này là vai trò của các protein điều chỉnh sự phân phối actin cơ học.

Gần đây, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng protein DOCK8 đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự phân phối actin cơ học, giúp duy trì sự gắn kết của tế bào miễn dịch và bảo vệ nhân tế bào trong quá trình di chuyển. Sự khám phá về DOCK8 và các chức năng của nó đã mở ra những hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực miễn dịch học, đồng thời mang lại hy vọng cho việc phát triển các phương pháp điều trị mới cho các bệnh liên quan đến rối loạn miễn dịch. Các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu để làm rõ hơn về vai trò của DOCK8 trong hệ thống miễn dịch và cách nó có thể được tận dụng để cải thiện sức khỏe con người.