Bằng cách ức chế một loạt phản ứng hóa học được gọi là con đường truyền tín hiệu mTOR, khoa học đã tìm ra cách nhấn nút "tạm dừng" đối với sự phát triển của cơ thể con người để điều trị nhiều bệnh lý nan y.
Nghiên cứu của các nhà khoa học đến từ Phòng thí nghiệm Aydan Bulut-Karslıoglu thuộc Viện Di truyền học Phân tử Max Planck ở Berlin (Đức) và Viện Công nghệ Sinh học Phân tử (IMBA) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Áo vừa được công bố trên tạp chí Cell của Hà Lan số cuối tháng 9/2024.
Nghiên cứu xác định rằng, các cơ chế phân tử kiểm soát thời kỳ ngủ đông của phôi mà khoa học có thể tác động được trong các tế bào của con người.
Ở một số loài động vật có vú, thời điểm phát triển phôi liên tục có thể được thay đổi để cải thiện cơ hội sống sót cho cả phôi và mẹ. Cơ chế này làm chậm quá trình phát triển tạm thời, được gọi là trạng thái ngủ đông của phôi, thường xảy ra ở giai đoạn phôi nang, ngay trước khi phôi làm tổ trong tử cung.
Việc tìm ra nút “tạm dừng” giúp chúng ta hiểu thêm nhiều điều bí ẩn về cơ thể con người.
Trong thời kỳ ngủ đông, phôi vẫn trôi nổi tự do và thai kỳ được kéo dài. Trạng thái ngủ đông được duy trì trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng trước khi quá trình phát triển được tiếp tục, khi các điều kiện thuận lợi.
Mặc dù không phải tất cả các loài động vật có vú đều sử dụng chiến lược sinh sản này nhưng khả năng tạm dừng phát triển có thể được kích hoạt bằng thực nghiệm. Liệu các tế bào của con người có thể phản ứng với các tác nhân gây ra trạng thái ngủ đông hay không vẫn là một câu hỏi chưa có lời giải.
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã không tiến hành thí nghiệm trên phôi người mà sử dụng tế bào gốc của người và các mô hình phôi nang dựa trên tế bào gốc được gọi là phôi nang. Những phôi nang này là một giải pháp thay thế về mặt khoa học và đạo đức cho việc sử dụng phôi để nghiên cứu.
Nghiên cứu phát hiện thấy việc điều chỉnh một chuỗi phân tử cụ thể, con đường truyền tín hiệu mTOR, trong các mô hình tế bào gốc này gây ra trạng thái ngủ đông rất giống với thời kỳ ngủ đông.
"Con đường mTOR là một chất điều hòa chính cho sự phát triển và tiến triển ở phôi chuột. Khi chúng tôi xử lý tế bào gốc và phôi người bằng chất ức chế mTOR, quan sát thấy sự chậm phát triển, nghĩa là tế bào người có thể triển khai bộ máy phân tử để tạo ra phản ứng giống như thời kỳ ngủ đông", Aydan Bulut-Karslioglu, thành viên nhóm nghiên cứu cho hay.
Trạng thái ngủ đông này được đặc trưng bởi sự phân chia tế bào giảm, phát triển chậm hơn và khả năng bám vào niêm mạc tử cung giảm. Điều quan trọng là khả năng bước vào giai đoạn ngủ đông dường như bị giới hạn trong một giai đoạn phát triển ngắn.
"Thời gian phát triển của phôi có thể kéo dài xung quanh giai đoạn phôi nang. Đây chính xác là giai đoạn mà thời kỳ ngủ đông diễn ra ở hầu hết các loài động vật có vú. Chưa hết, tình trạng ngủ đông này có thể đảo ngược và phôi tiếp tục phát triển bình thường khi con đường mTOR được kích hoạt trở lại. Khả năng thay đổi thời gian phát triển phôi có ý nghĩa đối với IVF", Nicolas Rivron, trưởng nhóm nghiên cứu, cho hay.
Cũng theo Nicolas Rivron, giống như các loài động vật có vú khác, cơ thể con người sở hữu một cơ chế vốn có để tạm thời làm chậm quá trình phát triển của chúng, mặc dù cơ chế này có thể không được sử dụng trong thời kỳ mang thai.
"Tiềm năng này là tàn dư của quá trình tiến hóa mà chúng ta không còn sử dụng nữa. Mặc dù chúng ta đã mất khả năng tự nhiên đi vào trạng thái ngủ đông, nhưng những thí nghiệm cho thấy, chúng ta vẫn giữ được khả năng bên trong và cuối cùng, có thể giải phóng nó", Nicolas Rivron cho biết thêm.
Đối với nghiên cứu cơ bản, câu hỏi đặt ra là liệu các tế bào của con người và các động vật có vú khác có đi vào trạng thái ngủ đông thông qua con đường tương tự hoặc thay thế và sử dụng nó cho cùng một mục đích hay không, ví dụ như tạm dừng hoặc định thời gian phát triển và cấy ghép của chúng.
Trong khi các nhà nghiên cứu lạc quan về cách mà công trình có thể được áp dụng trong tương lai thì hiện tại, nhờ nghiên cứu, chúng ta lại có thể khám phá thêm nhiều điều kỳ lạ về cơ thể con người.