Khám phá “công tắc trong tế bào”, phương pháp mới thúc đẩy tế bào chết, ứng dụng cho điều trị bệnh

0
713

Theo Science daily (11/ 03/ 2010), một nhóm nghiên cứu của Đại học Colorado tại Boulder vừa khám phá ra một “công tắc” trong tế bào chưa từng biết trước đây, công tắc này đã cung cấp cho các nhà nghiên cứu một phương tiện mới để thúc đẩy tế bào chết theo chương trình, phát hiện này có liên quan tới việc ứng dụng chữa trị ung thư.

Giáo sư Ding Xue thuộc Đại học Colorado tại Boulder phát biểu: những kết quả mới là một bước tiến lớn để hiểu cái chết của tế bào theo chương trình, hay apoptosis. Tế bào chết theo chương trình có liên quan tới một loạt các sự kiện sinh hóa gây ra những thay đổi như: tế bào co lại, ti thể bị phá hủy, nhiễm sắc thể phân mảnh. Giáo sư Xue – tác giả dẫn đầu của nghiên cứu mới này nói rằng: không giống như sự hoại tử tế bào do tổn thương, tế bào chết theo chương trình là 1 quá trình xảy ra tự nhiên trong sự phát triển của động vật, có thể giúp ngăn các bệnh ở người như ung thư và các rối loạn tự miễn.

Trong phát hiện mới này, Xue và cộng sự đã tìm ra một phân tử caspase- được biết như là “enzyme đao phủ” (executioner enzyme) của quá trình apoptosis do vai trò chủ yếu của nó trong việc cắt và tiêu diệt các protein tế bào, nhưng có một tác động hoàn toàn khác trên enzyme Dicer. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra khi caspase cắt Dicer, nó không tiêu diệt Dicer nhưng lại làm thay đổi chức năng của Dicer làm Dicer cắt nhiễm sắc thể – sợi DNA cuộn xoắn chứa hàng ngàn gen – và giết tế bào chứa chúng.

Theo giáo sư Xue, phát hiện này hoàn toàn ngoài mong đợi “Chúng tôi tin tưởng rằng nhờ sự hiểu biết về cơ chế này, chúng tôi có khả năng phát triển một phương pháp mới để thúc đẩy tế bào chết theo con đường có kiểm soát như một cách để chữa trị bệnh.” Một công trình liên quan đã được công bố trên tạp chí Science  12/03.

Chức năng bình thường của Dicer là để cắt mạch RNA thành những mảnh nhỏ gắn với các phân tử mRNA mang thông tin di truyền DNA từ  nhân của tế bào để tổng hợp các protein chuyên biệt trong tế bào chất – và làm im lặng hoạt động của chúng. Nhưng khi caspase đến tiếp xúc với Dicer, làm mất hoạt tính cắt RNA của Dicer, cắt và phá hủy nhiễm sắc thể chứa DNA.   

Các thử nghiệm được thực hiện trên giun tròn Caenorhabditis elegans,  một động vật thí nghiệm phổ biến cho các nghiên cứu y sinh và di truyền. Nghiên cứu cái chết của tế bào ở C. elegans cung cấp thông tin quan trọng cho các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu cơ chế chết tế bào ở người và tìm ra phương pháp chống lại các bệnh ở người do “quá trình apoptosis không thích hợp”.

Trưởng bộ môn sinh học MCD Đại học Colorado tại Boulder là Tom Blumenthal. Ông không tham gia nghiên cứu này nhưng là người nghiên cứu về các quá trình trên RNA của C. elegans  phát biểu, “ có nhiều enzym có vai trò cắt RNA, và nhiều enzym khác cắt DNA. Nhưng đây là nghiên cứu đầu tiên cho thấy có thể cắt 1 enzym cắt RNA và chuyển enzym này thành enzym cắt DNA.”

Giáo sư Xue cho biết rằng, nhóm nghiên cứu đã tiến hành knock out gen mã hóa cho enzym Dicer trên C. elegans.  Sự loại bỏ gen thỏa hiệp với quá trình apoptosis và khóa sự phân mảnh nhiễm sắc thể. Nghiên cứu về di truyền trên C. elegans được nhận diện trên nhiều gen đóng vai trò quan trọng trong 5 bước giải mã cái chết theo chương trình của tế bào, bao gồm: đặc tính của tế bào sẽ chết, sự kích hoạt tế bào chết theo chương trình, giai đoạn khởi sự chương trình giết tự nhiên, giai đoạn “xác” tế bào, và giai đoạn tiêu hủy các mảnh vỡ tế bào. Nhóm đã nghiên cứu dự án trong 5 năm. “Các phát hiện của chúng tôi được cho là rất tốt. Chúng tôi đã nhìn nhận kết quả trên khía cạnh di truyền, sinh học tế bào, sinh hóa. Thậm chí chúng tôi đã rút ra 1 kết luận logic duy nhất.”

Theo ông Blumenthal, đây là một phát hiện mới hoàn hảo. “ Giây phút tôi xem kết quả, tôi biết đây là 1 khám phá rất rất quan trọng có nhiều ứng dụng rộng rãi”. Tế bào không thể chết theo chương trình là 1 trong những yếu tố đóng góp chính gây phát triển khối u. Nhiều nhà nghiên cứu y sinh tin rằng, sự hiểu biết sâu hơn về cái chết theo chương trình của tế bào có thể đưa ra liệu pháp tiềm năng cho những người bị bệnh gây ra bởi apoptosis bất thường. Tiềm năng y sinh ở đây là các nhà nghiên cứu có khả năng chuyển 1 enzym thúc đẩy sự sống (pro-survival enzyme) thành 1 enzym thúc đẩy tế bào chết (pro-death enzyme)”, giáo sư Xue nói.

Hiện tại, các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu liệu các tế bào người có những cơ chế để chuyển chức năng của enzyme Dicer như của tế bào C. elegans. Gần một nửa các gen tìm thấy ở C. elegans được cho là có các thành phần tương ứng giống ở người.  

C. elegans là 1 sinh vật chủ yếu được các nhà khoa học sử dụng nghiên cứu vì một số lý do: C. elegans là sinh vật đầu tiên có bộ gen được giải mã hoàn chỉnh, và có đặc tính trong suốt dưới kính hiển vi cho phép các nhà khoa học nghiên cứu nhiều khía cạnh sinh học tế bào, phát triển và di truyền. Giải Nobel cho nghiên cứu y sinh trên C. elegans được trao vào năm 2002, 2006, và 2008.  

Nghiên cứu của Xue và cộng sự được hỗ trợ bởi quỹ Burroughs Wellcome và Viện sức khỏe quốc gia.

(Theo http://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100311141205.htm)