'Dấu chân tử thần': Dấu vết của tế bào chết giúp virus lây lan như thế nào?

Một nghiên cứu mới đây của Đại học La Trobe (Úc), đăng trên tạp chí Nature Communications , đã phát hiện ra một cấu trúc siêu nhỏ được gọi là "Dấu chân tử thần" (tên khoa học là FOOD – Footprints of Dead cells), hé lộ bí mật về cách hệ miễn dịch nhận biết tế bào chết, đồng thời cho thấy virus có thể lợi dụng chính quá trình này để lây nhiễm sang các tế bào khác.

Khi các tế bào chết đi theo "chương trình" tự nhiên gọi là apoptosis - một dạng "chết có trật tự" giúp cơ thể loại bỏ các tế bào già, hư hỏng hoặc không còn cần thiết, chúng không biến mất ngay lập tức.

Thay vào đó, tế bào sẽ phát đi các tín hiệu "tìm tôi" và "ăn tôi", hướng dẫn các tế bào miễn dịch như đại thực bào đến để dọn sạch phần còn lại. Các nhà khoa học đã biết khá rõ về các tín hiệu hóa học này trong nhiều năm qua.

Tuy nhiên, nghiên cứu mới của nhóm La Trobe đã đi xa hơn: họ phát hiện ra rằng khi tế bào chết, nó không chỉ gửi tín hiệu mà còn để lại một "dấu vết vật lý" trên bề mặt, đóng vai trò như bản đồ dẫn đường cho các tế bào miễn dịch tìm đến đúng nơi xảy ra "cái chết".

Giáo sư Ivan Poon, trưởng nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Phân tử La Trobe (LIMS), cho biết: "Hàng tỷ tế bào trong cơ thể chúng ta được lập trình để chết mỗi ngày, và từ lâu giới khoa học vẫn nghĩ quá trình này khá đơn giản và ngẫu nhiên. Tuy nhiên, việc phát hiện ra ‘Dấu chân Tử thần’ cho thấy còn nhiều điều tinh vi hơn đang diễn ra".

Ông tin rằng việc hiểu rõ hơn cơ chế này có thể mở đường cho các phương pháp điều trị mới giúp hệ miễn dịch hoạt động hiệu quả hơn trong việc chống lại bệnh tật.

Để xác định cách các "dấu chân" này hình thành, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hàng loạt công cụ tiên tiến như kính hiển vi sống, phân tích protein và mô hình lây nhiễm virus. Khi quan sát các tế bào người và chuột trải qua quá trình apoptosis, họ phát hiện rằng những tế bào bám dính vào bề mặt sẽ co rút lại khi chết và để lại phía sau một lớp màng mỏng - chính là "Dấu chân tử thần".

Cấu trúc này chứa nhiều protein tạo khung cho tế bào như F-actin, vinculin và integrin, cùng các yếu tố giúp tế bào "bám" vào bề mặt bên dưới. Không giống các túi ngoại bào thông thường thường trôi nổi tự do, những "dấu chân" này vẫn neo chặt vào nơi tế bào từng tồn tại.

Sau khi tế bào chết hoàn toàn, lớp màng còn sót lại này bắt đầu cuộn tròn, tạo thành các túi nhỏ có đường kính khoảng 2 micromet - gọi là F-ApoEV (apoptotic extracellular vesicles derived from FOOD).

Những túi nhỏ này lại đóng vai trò quan trọng trong việc gửi tín hiệu "ăn tôi đi" tới đại thực bào, kích hoạt quá trình dọn dẹp tự nhiên. Khi nhóm nghiên cứu ức chế hoạt động của ROCK1 - một loại protein điều khiển sự co rút của tế bào, quá trình hình thành FOOD bị gián đoạn, chứng minh vai trò thiết yếu của protein này.

Điều khiến các nhà khoa học ngạc nhiên là FOOD không chỉ đóng vai trò hỗ trợ hệ miễn dịch, mà còn có thể trở thành "công cụ" cho virus. Trong các thí nghiệm với virus cúm A, nhóm nghiên cứu phát hiện các túi F-ApoEV chứa cả protein virus và thậm chí là những virion hoàn chỉnh, các hạt virus còn khả năng lây nhiễm.

Khi các túi này tiếp xúc với tế bào khỏe mạnh, virus có thể xâm nhập và gây nhiễm mới, cho thấy virus đã biết cách lợi dụng chính cơ chế tự nhiên của tế bào để lan truyền.

Nhà nghiên cứu chính, tiến sĩ Stephanie Rutter, chia sẻ: "Chúng tôi biết rằng cơ thể có cơ chế loại bỏ xác tế bào để ngăn ngừa viêm và bệnh tự miễn như lupus ban đỏ. Tuy nhiên, phát hiện rằng virus có thể ẩn nấp trong các túi này và tiếp tục lây nhiễm là điều thật bất ngờ".

Theo tiến sĩ Georgia Atkin-Smith, đồng tác giả nghiên cứu hiện công tác tại Viện Nghiên cứu Y khoa Walter và Eliza Hall (WEHI), phát hiện này cho thấy ngay cả khi đã chết, các tế bào vẫn có thể "nói chuyện" với môi trường xung quanh. "Những tế bào sắp chết dường như vẫn gửi đi tín hiệu từ trong 'mộ', ảnh hưởng đến hoạt động của các tế bào miễn dịch khác", bà nói.

Dù mang tính đột phá, nghiên cứu vẫn có một số giới hạn. Phần lớn thí nghiệm được thực hiện trong môi trường nuôi cấy tế bào, nên chưa thể kết luận chắc chắn FOOD hoạt động như thế nào trong cơ thể sống.

Ngoài ra, hiện tượng này chủ yếu được quan sát ở các tế bào bám dính, còn với những tế bào trôi nổi tự do như tế bào máu thì cơ chế có thể khác. Các nhà khoa học cũng chưa rõ "tuổi thọ" của các dấu chân này trong mô sống, liệu chúng tồn tại lâu dài hay nhanh chóng bị phân hủy.

Dẫu vậy, tiềm năng ứng dụng của phát hiện này vẫn rất lớn. FOOD có thể là chìa khóa để hiểu vì sao một số virus vẫn tồn tại dai dẳng trong mô ngay cả sau khi tế bào bị tiêu diệt. Đồng thời, việc tận dụng cơ chế "dấu chân" này có thể giúp y học phát triển các liệu pháp hỗ trợ tái tạo mô, giảm viêm hoặc tăng cường khả năng dọn dẹp tế bào chết của hệ miễn dịch.

Tiến sĩ Rutter kết luận: "Càng hiểu rõ điều gì xảy ra khi tế bào chết, chúng ta càng có cơ hội phát hiện các phương pháp điều trị mới cho những căn bệnh mà hiện nay y học vẫn đang loay hoay tìm lời giải".

Phát hiện về "Dấu chân tử thần" không chỉ làm thay đổi cách con người hiểu về cái chết của tế bào, mà còn mở ra hướng tiếp cận hoàn toàn mới trong nghiên cứu miễn dịch học và virus học. Bởi đôi khi, ngay cả sau khi chết, một tế bào vẫn có thể để lại dấu ấn sống động, vừa là lời nhắn gửi của sự sống, vừa là con đường âm thầm để "tử thần" lây lan.