Thách thức sự lão hóa

Các nhà nghiên cứu đã tìm được lời giải cho câu hỏi: làm thế nào mà loài sán dẹp vượt qua quá trình lão hóa để trở thành bất tử.

Phát hiện này của các chuyên gia thuộc Đại học Nottingham (Anh) có thể làm sáng tỏ khả năng giảm thiểu sự lão hóa và những đặc điểm liên quan đến tuổi tác trong tế bào con người.

Sán dẹp (Planarian worm) đã làm cho giới khoa học ngạc nhiên về khả năng tái sinh dường như vô hạn của chúng. Các chuyên gia đã nghiên cứu khả năng của chúng trong việc thay thế các mô và tế bào già cỗi hoặc bị tổn thương để hiểu được cơ chế đằng sau sự trường thọ của chúng.

Tiến sĩ Aziz Aboobaker (Trường Sinh học thuộc Đại học Nottingham) cho biết: “Chúng tôi đã nghiên cứu 2 loại sán dẹp; một loại sinh sản hữu tính như chúng ta, và một loại sinh sản vô tính, tức chỉ cần phân chia thành hai. Cả hai loại dường như tái sinh vô thời hạn bằng cách phát triển cơ mới, da mới, ruột mới và thậm chí cả bộ não mới một cách liên tục”.

Theo ông Aboobaker, thường khi các tế bào gốc phân chia - nhằm chữa lành vết thương, hoặc trong quá trình sinh sản hay để tăng trưởng - chúng bắt đầu có dấu hiệu của sự lão hóa. Điều này có nghĩa các tế bào gốc không thể phân chia được nữa và vì thế ít có khả năng thay thế những tế bào chuyên biệt đã mệt mỏi trong mô của cơ thể chúng ta. Da của chúng ta bị lão hóa là ví dụ dễ thấy nhất của hiệu ứng này. Thế nhưng, sán dẹp và tế bào gốc của chúng ở một chừng mực nào đó tránh được quá trình lão hóa và giữ cho các tế bào tiếp tục phân chia.

Một trong những sự kiện liên quan đến sự lão hóa của tế bào là do chiều dài telomere. Để phát triển và hoạt động bình thường, các tế bào trong cơ thể chúng ta phải tiếp tục phân chia để thay thế các tế bào bị mòn hoặc hư hỏng. Trong quá trình phân chia này, các bản sao của vật liệu di truyền phải truyền lại cho thế hệ tiếp theo của tế bào. Các thông tin di truyền bên trong tế bào được sắp xếp trong những sợi xoắn ADN gọi là nhiễm sắc thể. Cuối những sợi này là một đầu bảo vệ gọi là telomere.

Sán dẹp có khả năng tái sinh dường như vô hạn - Ảnh: Red Orbit

Mỗi lần tế bào phân chia thì đầu bảo vệ telomere ngắn lại. Khi chúng quá ngắn thì tế bào mất khả năng đổi mới và phân chia. Do đó ở một động vật “bất tử”, giới nghiên cứu cho rằng các tế bào có thể vẫn duy trì chiều dài telomere một cách vô thời hạn để chúng có thể tiếp tục phân chia. Ông Aboobaker dự đoán sán dẹp chủ động duy trì phần cuối của nhiễm sắc thể trong tế bào gốc trưởng thành, dẫn đến sự bất tử.

Tiến sĩ Thomas Tan, một cộng sự của Aboobaker, đã thực hiện một số khám phá thú vị cho công trình nghiên cứu này. Ông đã tiến hành một loạt thí nghiệm để giải thích sự bất tử của loài sán này. Với sự hỗ trợ của các thành viên trong nhóm nghiên cứu, ông đã tìm ra một số cách để hiểu được “mánh khóe” cho phép các tế bào tiếp tục phân chia một cách vô hạn định mà không bị rút ngắn đầu nhiễm sắc thể.

Nghiên cứu trước đây, vốn đã được tôn vinh bằng giải thưởng Nobel Y học năm 2009, cho thấy telomere có thể được duy trì bằng hoạt động của một enzyme gọi là telomerase. Ở hầu hết các sinh vật sinh sản hữu tính, enzyme này chỉ hoạt động nhiều nhất trong quá trình phát triển ban đầu. Vì vậy khi chúng ta già đi, các telomere bắt đầu giảm chiều dài. Nghiên cứu mới xác định một phiên bản mã hóa gien cho enzyme này và giảm bớt hoạt động của nó. Điều này dẫn đến độ dài telomere giảm và chứng tỏ đây là gien đúng. Sau đó nhóm nghiên cứu đo hoạt động của nó cũng như chiều dài của telomere và nhận thấy những con sán sinh sản vô tính tăng đáng kể hoạt động của gien này khi chúng tái sinh, cho phép tế bào gốc duy trì telomere khi chúng phân chia để thay thế mô bị mất.

Tuy nhiên, điều làm cho nhóm nghiên cứu bối rối là sán dẹp sinh sản hữu tính dường như duy trì chiều dài telomere không theo cùng cách này. Sự khác biệt mà họ nhìn thấy giữa loài sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính là một điều đáng ngạc nhiên, khi cả hai dường như có khả năng tái sinh vô thời hạn. Các nhà nghiên cứu tin rằng những con sán sinh sản hữu tính có thể sử dụng một cơ chế khác để duy trì telomere mà không liên quan đến enzyme telomerase.

Giới nghiên cứu cho rằng phát hiện trên đóng góp đáng kể vào sự hiểu biết cơ bản của chúng ta về một số quá trình liên quan đến lão hóa, đồng thời tạo cơ sở vững chắc cho việc cải thiện sức khỏe và tuổi thọ ở các sinh vật khác, kể cả con người.

Khang Huy