"Đảo ngược đồng hồ sinh học", phục hồi thị lực ở chuột già

07/12/2020, 10:44

TNNN - Các nhà nghiên cứu ở Trường Y Harvard mới đây đã phục hồi thành công thị lực ở chuột già và chuột bị tổn thương dây thần kinh võng mạc bằng cách ‘tái lập trình’ tế bào.

Nghiên cứu được xuất bản vào ngày 2/12 trên tạp chí Nature, gợi ý một cách tiếp cận mới: đảo ngược sự suy giảm chức năng do tuổi tác bằng cách lập trình lại một số tế bào về trạng thái 'trẻ hơn' để chúng có khả năng sửa chữa hoặc thay thế các mô bị tổn thương.

"Đây là một bước ngoặt lớn," Juan Carlos Izpisua Belmonte, nhà sinh vật học phát triển tại Viện Nghiên cứu Sinh học Salk ở La Jolla, California, người không tham gia vào nghiên cứu, bình luận. "Những kết quả này cho thấy rõ ràng rằng có thể tăng cường quá trình tái tạo mô ở động vật có vú".

Nhưng các nhà nghiên cứu cũng cảnh báo rằng nghiên cứu này cho đến nay mới chỉ được thực hiện trên chuột, và vẫn còn phải xem liệu phương pháp này có áp dụng sang người hay sang các mô và cơ quan khác, ngoài mắt, bị suy giảm theo thời gian hay không.

Đảo ngược đồng hồ sinh học

Lão hóa ảnh hưởng đến cơ thể theo nhiều cách - trong số đó là thêm, bớt hoặc thay đổi các nhóm hóa học như methyls trên DNA. Những thay đổi 'biểu sinh' này ngày càng tích tụ nhiều khi một người già đi, một số nhà nghiên cứu đề xuất theo dõi chúng như một đồng hồ phân tử để đo tuổi sinh học, đánh giá hao mòn sinh học và không nhất thiết trùng khớp với tuổi tác tính theo thời gian thông thường.

"Chúng tôi đặt ra một câu hỏi: nếu những thay đổi biểu sinh là nguyên nhân dẫn đến lão hóa, bạn có thể thiết lập lại biểu sinh không?" David Sinclair, nhà di truyền học tại Trường Y Harvard, Boston, Massachusetts, là đồng tác giả của nghiên cứu trên Nature, nói: "Liệu có thể đảo ngược đồng hồ sinh học?".

Những con chuột bị tổn thương dây thần kinh võng mạc có thể được phục hồi thị lực thông qua "lập trình lại" tế bào.

Phương pháp này có thể có tác dụng: vào năm 2016, Belmonte và các đồng nghiệp đã báo cáo tác động của việc kích hoạt 4 gen ở chuột. Các gen này khi được kích hoạt có thể khiến các tế bào mất đi bản sắc phát triển của chúng - những đặc điểm khiến một tế bào có hình dạng và hoạt động nhất định - và trở lại trạng thái giống như tế bào gốc. Nhưng thay vì kích hoạt gen và cứ để như vậy, nhóm Belmonte chỉ giữ trạng thái kích hoạt trong vài ngày, sau đó lại tắt các gen này đi, với hy vọng chuyển các tế bào về trạng thái 'trẻ hơn' mà không chuyển hẳn về tế bào gốc.

Kết quả là những con chuột già đi chậm hơn, có các dấu hiệu biểu sinh của những con chuột trẻ. Nhưng kỹ thuật này có nhược điểm: nếu các gen trùng lặp hoặc được kích hoạt quá lâu, một số con chuột sẽ phát triển các khối u.

Bước tiến mới

Phòng thí nghiệm của Sinclair tìm kiếm một cách an toàn hơn để trẻ hóa các tế bào. Nhóm đã loại bỏ 1 trong 4 gen được sử dụng bởi nhóm của Belmonte - gen có liên quan đến ung thư - và "nhồi nhét" 3 gen còn lại vào một loại virus có thể đưa chúng vào tế bào. Nhóm Sinclair thiết kế thử nghiệm để các gen này chỉ được kích hoạt khi chuột uống một loại thuốc đặc biệt và khi ngừng uống thuốc, gen sẽ lại bị tắt.

Vì động vật có vú không có khả năng tái tạo các thành phần của hệ thần kinh trung ương trong giai đoạn phát triển sớm, Yuancheng Lu, đồng tác giả nghiên cứu và các đồng nghiệp của ông đã quyết định thử nghiệm phương pháp tiếp cận của họ trên chuột trong giai đoạn này. Họ chọn vị trí gây tổn thương là các dây thần kinh võng mạc của mắt. Virus mang 3 gen được tiêm vào mắt chuột để xem việc kích hoạt 3 gen có giúp tái tạo các dây thần kinh bị thương hay không - điều mà chưa có phương pháp điều trị nào làm được.

Lu nhớ lại lần đầu tiên nhìn thấy một dây thần kinh tái sinh từ các tế bào mắt bị thương. "Giống như một con sứa mọc ra từ chỗ bị thương, thật là ngoạn mục".

Nhóm nghiên cứu tiếp tục chứng minh rằng hệ thống của họ có thể cải thiện thị lực ở những con chuột bị mất thị lực do tuổi tác hoặc tăng nhãn áp. Phương pháp này cũng đưa các mẫu biểu sinh ở chuột và tế bào người được nuôi trong phòng thí nghiệm về trạng thái trẻ trung hơn.

Sinclair cho biết nhóm vẫn chưa biết bằng cách nào các tế bào vẫn lưu giữ ký ức về trạng thái biểu sinh trẻ hơn để có thể chuyển đổi ngược về, nhưng ông và các đồng nghiệp đang cố gắng tìm hiểu.

Theo Sinclair: "Công ty Life Biosciences ở Boston đã được cấp phép để thực hiện các đánh giá an toàn tiền lâm sàng đối với công nghệ này theo hướng sử dụng cho con người".

Botond Roska, Giám đốc Viện Nhãn khoa Phân tử và Lâm sàng ở Basel, Thụy Sĩ, cho biết, đây là một cách tiếp cận sáng tạo trong việc điều trị chứng mất thị lực, nhưng có lẽ vẫn cần được cải tiến đáng kể trước khi có thể triển khai an toàn trên người.

California, nói: "Ngoài ra, phương pháp này cũng cần được các nhóm nghiên cứu khác thực hiện lại và/hoặc thực hiện trên các cơ quan khác bị ảnh hưởng bởi quá trình lão hóa, chẳng hạn như tim, phổi và thận - Judith Campisi, nhà sinh học tế bào tại Viện Nghiên cứu lão hóa Buck ở Novato".

Sẽ sớm có các thử nghiệm như vậy, Campisi dự đoán. “Chúng ta nên hy vọng, nhưng giống như mọi thứ khác, phương pháp này cần được thử lại và mở rộng”.

Nguồn: Khoa học & Phát triển