Lao màng não là thể lao nặng và nguy hiểm nhất. Dù được điều trị, bệnh vẫn có tỷ lệ tử vong cao từ 20–50%, và khoảng một nửa số bệnh nhân sống sót phải chịu các di chứng thần kinh suốt đời.
Đến nay, phần lớn nghiên cứu về lao màng não tập trung vào mẫu máu để giải trình tự và phân tích chức năng tế bào, trong khi các nghiên cứu sử dụng dịch não tủy (CSF), chất dịch bao quanh não và tủy sống, vẫn còn rất hiếm. Nguyên nhân chủ yếu là do thách thức về mặt kỹ thuật: việc lấy mẫu dịch não tủy là một thủ thuật xâm lấn, số lượng tế bào thu được thấp và dễ nhiễm máu. Tuy vậy, để cải thiện điều trị, các nhà khoa học cần hiểu rõ hơn về những gì diễn ra ngay tại ổ nhiễm: não bộ.
Tại OUCRU, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng kỹ thuật giải trình tự RNA đơn bào (single-cell RNA sequencing – scRNA-seq), một công nghệ tiên tiến, để tìm hiểu hoạt động của tế bào miễn dịch trong dịch não tủy. Theo chúng tôi được biết, đây là lần đầu tiên trên thế giới, scRNA-seq được sử dụng để nghiên cứu mẫu CSF trên bệnh nhân bệnh lao màng não trưởng thành.
Giải trình tự RNA đơn bào (scRNA-seq) đã làm thay đổi nghiên cứu y sinh học toàn cầu. Công nghệ này cho phép phân tích hàng nghìn tế bào miễn dịch đơn lẻ cùng lúc, vẽ nên bức tranh chi tiết hơn về đáp ứng miễn dịch. Quan trọng hơn, scRNA-seq vẫn hoạt động hiệu quả với chỉ vài nghìn tế bào, giúp vượt qua một trong những thách thức lớn nhất trong nghiên cứu lao màng não: số lượng tế bào thu được từ mẫu dịch não tủy còn hạn chế. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể xác định được những tế bào miễn dịch chuyên biệt trong não thúc đẩy phản ứng viêm, mở ra tiềm năng cải thiện chẩn đoán lao màng não và định hướng điều trị nhắm trúng đích nhằm giảm tổn thương não do miễn dịch.
Trong một nghiên cứu thí điểm vừa được công bố trên The Journal of Immunology, các nhà khoa học tại OUCRU đã phân tích cặp mẫu dịch não tủy và máu lấy trước điều trị từ 4 bệnh nhân lao màng não, cùng mẫu máu từ 3 người khỏe mạnh. Kết quả 15 nhóm tế bào chính và 29 phân nhóm được xác định trong cả dịch não tủy và máu, tuy nhiên có sự khác biệt rõ rệt về số lượng và chức năng tế bào giữa hai loại mẫu này.
Dịch não tuỷ (CSF) chứa nhiều các tế bào miễn dịch có khả năng gây viêm, bao gồm đại thực bào giống tế bào vi thần kinh đệm (microglia-like macrophages), tế bào T nhớ CD8+ biểu hiện gen GZMK, và tế bào giết tự nhiên (natural killer) biểu hiện mạnh CD56 (CD56bright NK). Ngược lại, máu lại chứa nhiều hơn các tế bào gây độc như : tế bào T nhớ CD8+ biểu hiện gen GNLY và tế bào NK biểu hiện thấp CD56(CD56dim NK). Các con đường tín hiệu gây viêm, bao gồm đáp ứng interferon, hoạt động mạnh hơn trong các tế bào ở dịch não tuỷ; trong khi quá trình phosphoryl và oxy hoá – một con đường chuyển hoá năng lượng dựa vào oxy – lại bị suy giảm.
Sự thay đổi chuyển hóa này nhất quán với bằng chứng trước đó: trong lao màng não, tế bào miễn dịch chuyển cơ chế tạo năng lượng từ hô hấp hiếu khí sang đường phân kỵ khí, chuyển hóa lactat, tương tự “hiệu ứng Warburg” trong ung thư. Các nhà nghiên cứu giả thuyết rằng chiến lược này có thể giúp tăng tốc đáp ứng miễn dịch, song cũng góp phần thúc đẩy tình trạng viêm phá hủy mô não.
Bằng việc xây dựng bản đồ tham chiếu chi tiết về trạng thái tế bào miễn dịch trong dịch não tủy và máu của bệnh nhân lao màng não trưởng thành, nghiên cứu thí điểm này mang lại nguồn dữ liệu quan trọng cho cộng đồng nghiên cứu lao màng não. Đồng thời, nó khẳng định scRNA-seq là phương pháp khả thi và giàu giá trị trong nghiên cứu cơ chế bệnh sinh miễn dịch, ngay cả với mẫu khó thu thập như dịch não tủy.
Việc thiết lập quy trình lấy mẫu và phân tích song song máu – dịch não tủy cũng đặt nền móng cho các nghiên cứu quy mô lớn hơn, nhằm khám phá cơ chế bệnh và phát triển các chiến lược điều trị mới cho lao màng não cũng như các bệnh nhiễm trùng hệ thần kinh khác.
Tiến sĩ Trịnh Thị Bích Trâm, tác giả chính, chia sẻ: “Mặc dù scRNA-seq đã được sử dụng ở quốc tế gần 10 năm qua, OUCRU mới triển khai kỹ thuật này tại Việt Nam cách đây hai năm với sự hỗ trợ từ Oxford. Nghiên cứu thí điểm này gặp phải rất nhiều thách thức, từ việc lấy mẫu dịch não tủy chất lượng cao với đủ tế bào miễn dịch sống đến xử lý phân tích khối dữ liệu phức tạp. Hoàn thành nó là một bước tiến quan trọng cho nghiên cứu bệnh lao màng não tại Việt Nam, và tôi vô cùng tự hào về những kết quả nhóm Nghiên cứu Lao tại OUCRU đã đạt được.”
Bài báo “Single-cell profiling of blood and cerebrospinal fluid in tuberculous meningitis” được công bố trên The Journal of Immunology.
