Khoa học tự nhiên

Phát hiện mới có thể đưa đến phương pháp làm chậm hoặc đảo ngược quá trình lão hóa (12/06/2015)

Một nghiên cứu liên kết quá trình lão hóa với sự suy thoái của các bó ADN cuộn chặt có thể đưa đến phương pháp phòng ngừa và điều trị các bệnh liên quan đến lão hóa như ung thư, tiểu đường và bệnh Alzheimer, được trình bày chi tiết trên tạp chí Science.

Các nhà nghiên cứu Viện Salk đã phát hiện ra một loại protein đột biến trong rối loạn lão hóa sớm được gọi là hội chứng Werner, đóng một vai trò quan trọng trong việc làm ổn định dị nhiễm sắc, một phần của ADN cuộn chặt. Những phát hiện này cho thấy việc làm mất ổn định dị nhiễm sắc có thể là động lực chính của sự lão hóa. Trong ảnh là các tế bào bình thường của người (trái) và các tế bào biến đổi gen được các nhà khoa học Salk phát triển để mô phỏng hội chứng Werner (phải) cho thấy các dấu hiệu.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học tại Viện Salk và Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát hiện ra rằng các đột biến di truyền tiềm ẩn hội chứng Werner, một rối loạn dẫn đến lão hóa sớm và tử vong, dẫn đến sự suy thoái các bó ADN được gọi là dị nhiễm sắc.

Phát hiện này, được thực hiện bằng cách kết hợp các công nghệ tế bào gốc và chỉnh sửa gen tiên tiến, có thể đưa đến phương pháp chống lại các suy giảm sinh lý liên quan đến tuổi tác bằng cách ngăn chặn hoặc đảo ngược tổn thương đối với dị nhiễm sắc.

“Phát hiện của chúng tôi cho thấy đột biến gen trong hội chứng Werner gây ra sự mất ổn định của dị nhiễm sắc và sự gián đoạn của phần đóng xoắn bình thường của ADN là động lực chính của sự lão hóa”, Juan Carlos Izpisua Belmonte, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. “Điều này có những hàm ý vượt ra ngoài hội chứng Werner, vì nó xác định một cơ chế trung tâm của sự lão hóa, sự mất ổn định của dị nhiễm sắc, đã được chứng minh là có thể đảo ngược”.

Hội chứng Werner là một rối loạn di truyền khiến cho người mắc bệnh già đi nhanh hơn bình thường. Nó ảnh hưởng đến khoảng một trên 200.000 người ở Hoa Kỳ. Những người bị rối loạn này bị các bệnh liên quan đến lão hóa sớm, bao gồm cả đục thủy tinh thể, tiểu đường typ 2, xơ cứng động mạch, loãng xương và ung thư, và hầu hết chết ở độ tuổi cuối 40 hay đầu 50.

Căn bệnh này là do đột biến gen WRN (Werner syndrome RecQ helicase-like) tạo ra  protein WRN. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng dạng thường thấy của protein này là một enzyme duy trì cấu trúc và tính toàn vẹn của ADN của một người. Khi protein này bị đột biến trong hội chứng Werner nó sẽ phá vỡ sự sao chép và sửa chữa ADN và sự biểu hiện của các gen, được cho là gây ra lão hóa sớm. Tuy nhiên, hiện chưa rõ chính xác protein WRN đột biến làm gián đoạn các quá trình tế bào quan trọng như thế nào.

Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học Salk đã tìm cách xác định chính xác làm thế nào protein WRN đột biến gây ra rất nhiều tình trạng lộn xộn của tế bào. Để làm được điều này, họ đã tạo ra một mô hình tế bào của hội chứng Werner bằng cách sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen tiên tiến để xóa gen WRN trong các tế bào gốc. Mô hình tế bào gốc này của hội chứng Werner đem lại cho các nhà khoa học khả năng chưa từng có để nghiên cứu các tế bào lão hóa nhanh trong phòng thí nghiệm. Các tế bào thu được bắt chước đột biến gen được thấy ở các bệnh nhân mắc hội chứng Werner trong thực tế, do đó các tế bào này bắt đầu lão hóa nhanh hơn bình thường. Kiểm tra kỹ hơn, các nhà khoa học phát hiện ra rằng việc xóa gen WRN cũng dẫn đến những gián đoạn trong cấu trúc của dị nhiễm sắc, các ADN cuộn chặt được tìm thấy trong nhân của một tế bào.

Bó ADN này đóng vai trò như một bảng chuyển mạch kiểm soát hoạt động của gen và điều khiển cỗ máy phân tử phức tạp của tế bào. Bên ngoài các bó dị nhiễm sắc là các nhãn đánh dấu hóa học, được gọi là thẻ biểu sinh, kiểm soát cấu trúc của dị nhiễm sắc. Ví dụ, những thay đổi đối với những chuyển mạch hóa học này có thể thay đổi cấu trúc của dị nhiễm sắc, làm cho các gen biểu hiện hay im lặng.

Các nhà nghiên cứu Salk phát hiện ra rằng việc xóa gen WRN dẫn đến sự mất ổn định của dị nhiễm sắc, cho thấy vai trò quan trọng của protein WRN trong việc duy trì dị nhiễm sắc. Trong các thí nghiệm tiếp theo, nhóm nghiên cứu cho thấy protein này tương tác trực tiếp với các cấu trúc phân tử được biết có chức năng làm ổn định dị nhiễm sắc - lần đầu tiên tiết lộ một bằng chứng liên kết trực tiếp protein WRN đột biến với sự mất ổn định dị nhiễm sắc.

“Nghiên cứu của chúng tôi kết nối mối quan hệ giữa hội chứng Werner và sự mất ổn định dị nhiễm sắc, phác thảo một cơ chế phân tử mà một đột biến di truyền dẫn đến sự gián đoạn chung của các quá trình tế bào bằng cách phá vỡ sự điều chỉnh biểu sinh”, Izpisua Belmonte nói. “Nói rộng hơn, nó cho thấy những thay đổi tích lũy trong cấu trúc của dị nhiễm sắc có thể là một nguyên nhân cơ bản chính gây ra lão hóa tế bào. Điều này đặt ra câu hỏi liệu chúng ta có thể đảo ngược những thay đổi này - giống như tu sửa một ngôi nhà hay một chiếc ô tô cũ - để ngăn chặn, hoặc thậm chí đảo ngược, các suy giảm và bệnh tật liên quan đến lão hóa”.

Izpisua Belmonte nói thêm rằng cần tiến hành thêm nghiên cứu để hiểu đầy đủ về vai trò của sự mất ổn định dị nhiễm sắc trong lão hóa, bao gồm cách nó tương tác với các quá trình tế bào khác liên quan đến lão hóa, chẳng hạn như thu ngắn đầu của các nhiễm sắc thể, được gọi là telomere. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu Izpisua Belmonte cũng đang phát triển công nghệ chỉnh sửa biểu sinh để đảo ngược những thay đổi biểu sinh đóng một vai trò trong quá trình lão hóa và bệnh tật của người.

Nguồn: vista.vn (Theo Sciencedaily)