Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Tim mạch Quốc gia Carlos III (CNIC) và Viện Nghiên cứu Y sinh (IRB Barcelona) đã chỉ ra rằng các ty thể hoạt động giúp duy trì tế bào tua (dendritic cells) — “lính gác” của hệ miễn dịch — ở trạng thái “sẵn sàng phản ứng”, qua đó liên kết chuyển hóa tế bào với điều hòa gen và kích hoạt tế bào T.

Kết quả nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Cell Metabolism, mở ra những hướng đi mới nhằm cải thiện vaccine và liệu pháp miễn dịch điều trị ung thư.

Nghiên cứu do Tiến sĩ David Sancho (CNIC) và Stefanie K. Wculek (IRB Barcelona) dẫn đầu, với đóng góp chính của Tiến sĩ Ignacio Heras Murillo, tác giả đầu tiên tại CNIC.

Tế bào tua đóng vai trò trung tâm trong hệ miễn dịch: chúng phát hiện mối đe dọa và kích hoạt tế bào T để chống lại nhiễm trùng và khối u. Việc hiểu cách các tế bào này được điều hòa là rất quan trọng để tăng cường đáp ứng miễn dịch cũng như khắc phục rối loạn chức năng của chúng trong các bệnh như ung thư.

Nghiên cứu cho thấy một quá trình cụ thể trong ty thể — dòng electron đi qua chuỗi hô hấp — là yếu tố thiết yếu giúp duy trì trạng thái “sẵn sàng” của các tế bào này. Điều này thách thức quan điểm lâu nay cho rằng ty thể chỉ đóng vai trò nhỏ trong quá trình hoạt hóa tế bào tua.

“Phát hiện của chúng tôi cho thấy ty thể không chỉ sản xuất năng lượng mà còn giữ cho tế bào tua ở trạng thái ‘sẵn sàng’, cho phép chúng phản ứng nhanh trước các mối đe dọa như khối u,” Tiến sĩ Sancho giải thích.

Tập trung vào một phân nhóm chuyên biệt gọi là cDC1 — có khả năng kích hoạt mạnh các tế bào T tiêu diệt khối u — các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình chuột biến đổi gen và tế bào tua người để phân tích chức năng của ty thể. Điều đáng ngạc nhiên là trạng thái sẵn sàng miễn dịch không phụ thuộc chủ yếu vào việc sản xuất năng lượng (ATP), mà vào việc duy trì dòng electron qua chuỗi hô hấp của ty thể.

“Điều đáng chú ý là quá trình này không liên quan trực tiếp đến sản xuất năng lượng, mà là duy trì sự cân bằng nội tại của tế bào, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến cách gen phản ứng với tín hiệu nguy hiểm,” Tiến sĩ Heras Murillo cho biết.

Dòng electron này giúp duy trì cân bằng hóa học bên trong tế bào, bao gồm trạng thái oxy hóa–khử (redox) và mức độ các chất chuyển hóa. Hợp tác với các chuyên gia về biểu sinh học, nhóm nghiên cứu cho thấy việc phá vỡ cân bằng này làm thay đổi mô hình methyl hóa DNA tại các vùng điều hòa quan trọng — những “công tắc phân tử” cho phép kích hoạt gen nhanh chóng. Enzyme TET2 được xác định là yếu tố then chốt, và việc kích hoạt enzyme này (ví dụ bằng vitamin C) giúp tăng cường chức năng của tế bào tua trong các mô hình thí nghiệm.

Về mặt chức năng, việc suy giảm dòng electron gây ra hậu quả nghiêm trọng: tế bào tua giảm khả năng hoạt hóa, giảm di chuyển đến các hạch bạch huyết và suy yếu khả năng kích thích tế bào T. Kết quả là đáp ứng miễn dịch chống khối u bị suy giảm.

“Những kết quả này nhấn mạnh vai trò của chuyển hóa như một yếu tố điều hòa quan trọng của chức năng miễn dịch và gợi ý các chiến lược mới để tăng cường hoạt động của tế bào tua trong ung thư và các bệnh khác,” Tiến sĩ Wculek bổ sung.

Quan trọng hơn, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng việc khôi phục dòng electron có thể đảo ngược những khiếm khuyết này. Bằng cách đưa vào một enzyme thay thế (AOX), họ phục hồi chức năng ty thể mà không làm tăng sản xuất năng lượng, từ đó khôi phục khả năng kích hoạt tế bào T và kiểm soát sự phát triển khối u ở chuột.

Những phát hiện này xác định một “điểm kiểm soát dòng electron” chưa từng được biết đến, đóng vai trò điều chỉnh trạng thái sẵn sàng của tế bào miễn dịch. Việc nhắm vào con đường chuyển hóa này có thể giúp nâng cao hiệu quả các liệu pháp dựa trên tế bào tua, đặc biệt trong các loại ung thư mà phản ứng miễn dịch bị suy giảm.

Nghiên cứu cũng nhấn mạnh chuyển hóa là một “đòn bẩy” mạnh mẽ để điều chỉnh tinh vi đáp ứng miễn dịch, mở đường cho các chiến lược mới trong liệu pháp miễn dịch và phát triển vaccine.