Thông tin di truyền đóng vai trò kết nối & giúp thấu hiểu những bước phát triển của tế bào phôi.
Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của microRNA trên khía cạnh hiểu biết của chúng ta về ung thư ở người. Biểu hiện của microRNA phản ánh mạnh mẽ trạng thái biệt hóa của các khối u, khi các microRNA trở nên quá tích cực sẽ giúp duy trì sự sống lâu hơn cho các tế bào ung thư.
Những mẩu thông tin vật chất di truyền có mối liên hệ đến bệnh ung thư cũng như đóng vai trò quyết định trong quá trình phát triển bình thường của tế bào phôi ở loài chuột, theo bài báo mới được các nhà sinh vật học thuộc Học viện công nghệ Massachusetts (MIT) công bố.
Theo bài báo trên Tạp chí Tế bào vào ngày 7 tháng 3, nhóm microRNA giúp bảo vệ tế bào phôi chuột trong suốt quá trình phát triển & giữ chúng trưởng thành bình thường. Nhưng vai trò bảo vệ của microRNA có thể bị ngăn chặn, theo giả thuyết của các nhà nghiên cứu, khi các microRNA trở nên quá tích cực (cường hóa - overactive), chúng có thể giúp duy trì sự sống lâu hơn cho các tế bào ung thư - mở ra triển vọng về phương pháp điều trị bệnh ung thư bằng microRNA.
10 năm trước đây các nhà khoa học đã phát hiện ra khi các microRNA được sinh ra, chúng sẽ nằm kẹt giữa các RNA vận chuyển (mRNA), ngăn chặn hình thành protein cho mục đích nhân bào, nhờ đó mà kiềm chế vai trò điều khiển của gen. Tuy nhiên cách thức các microRNA thực hiện được điều này vẫn còn là một bí ẩn.
RNA là chất biên dịch mã di truyền của DNA thành protein. Về mặt cấu trúc, RNA là một chuỗi các phân tử phosphate, đường và nucleotide. mRNA là dạng phổ biến nhất của RNA, chứa hàng ngàn nucleotide và là sơ đồ kế hoạch di truyền được tế bào sử dụng để kết hợp axit amin tạo thành protein. MicroRNA là phân tử RNA dây đơn không mang mật mã & bao gồm chỉ khoảng 20 nucleotide. Tất cả các microRNA “điều hoà giảm” quá trình tạo ra các protein nhất định bằng sự gây rối mRNA theo một số cách & được tổng hợp bằng cùng một cơ chế để sản xuất các loại RNA khác nhau trong tế bào. Khi vừa được tạo thành, microRNA gắn vào RNA thông tin và giống như một tờ giấy nhàu nát bị kẹt trong máy in, ngăn cản sự hình thành protein. Do đó, miRNA có thể can thiệp vào tiến trình giải mã (điều hòa sự thể hiện gen), đôi khi có ảnh hưởng gây thoái hóa gen mục tiêu.
Sơ đồ mối quan hệ giữa các loại RNA. (Ảnh: Nature.com)
"Cộng đồng các nhà khoa học đang nỗ lực cố gắng để hiểu được những chức năng sinh học đặc biệt mà các microRNA có thể tác động", Andrea Ventura, người hướng dẫn công trình nghiên cứu hiện đang làm nghiên cứu sinh hậu tiến sỹ tại Trung tâm nghiên cứu ung thư (Viện nghiên cứu Ung thư Koch) thuộc MIT cho biết.
Venture đồng thời là giám đốc Viện Koch kiêm thành viên phòng thí nghiệm Tyler Jacks & các đồng nghiệp của cô đã tiến hành nghiên cứu chức năng của họ microRNA được biết đến với tên gọi nhóm miR-17~92.
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra miR-17~92 có thể được cường hóa trong một vài loại bệnh ung thư, nhất là trong dạng ung thư phổi & ung thư tế bào bạch huyết cầu - loại tế bào B (B cells).
B cells là những tế bào loại B có sẵn trong bạch huyết cầu, cùng với tế bào loại T làm nhiệm vụ thường trực bảo vệ cơ thể khỏi những xâm nhập của vi trùng hay kháng nguyên lạ. Mặc dù cả hai loại tế bào này đều có thể phát triển thành tế bào ung thư, nhưng ung thư hạch loại tế bào B thường xảy ra hơn là loại tế bào T. Trong các ung thư hạch bạch huyết loại không - Hodgkin, loại tế bào B chiếm 85% và loại tế bào T chiếm 15%. Tế bào B và T có nhiệm vụ khác nhau trong hệ thống miễn nhiễm của cơ thể. Tế bào B giúp bảo vệ cơ thể chống lại các mầm bệnh như vi trùng hay vi khuẩn bằng cách sinh ra các kháng thể. Các kháng thể này bám vào vỏ của vi trùng hay vi khuẩn, và lôi cuốn được các tế bào khác của hệ thống miễn nhiễm bao bọc và tiêu hóa các vi trùng hay vi khuẩn đã được kháng thể bám lấy. Các kháng thể này cũng lôi cuốn được một vài loại chất đạm trong máu có thể hủy diệt vi trùng.
Nhóm tác giả công trình nghiên cứu chứng minh microRNA giữ vai trò duy trì quá trình phát triển bình thường ở tế bào phôi chuột. Từ phải qua trái, Amanda Young - nghiên cứu sinh ngành sinh vật học, Monte Winslow nghiên cứu sinh hậu tiến sỹ, Laura Lintault – kỹ thuật viên phòng thí nghiệm Tyler Jacks và Andrea Ventura – nghiên cứu sinh hậu tiến sỹ. (Ảnh: web.mit.edu) |
Để hiểu rõ hơn vai trò của microRNA trong các dạng bệnh ung thư, nhóm đã nghiên cứu chức năng thông thường của chúng. Bằng cách bẻ gãy chuỗi microRNA làm chúng bị hư hại & mất tác dụng, dẫn đến vai trò của microRNA bị cô lập khỏi gen. Thông qua quan sát những tác động manh mối có thể xảy ra, nhóm nghiên cứu hiểu được vai trò của microRNA khi khối u ở tình trạng quá biểu hiện (overexpressed).
Họ nhận thấy khi hoạt động của miR-17~92 trong tế bào phôi chuột bị cô lập sẽ làm chuột con sau khi sinh bị chết nhanh hơn, có thể do phổi của chúng quá nhỏ hơn so với thông thường. Kết quả tương tự với tế bào loại B (một loại tế bào miễn dịch), chúng bị chết đi ở giai đoạn đầu của sự phát triển tế bào.
Điều này cho thấy miR-17~92 đóng vai trò quyết định đến tiến trình phát triển bình thường của các tế bào phổi & tế bào loại B. Trong tế bào loại B, microRNA dường như đóng vai trò thúc đẩy sự tồn tại của các tế bào bởi khả năng ngăn chặn hoạt động thanh lọc tế bào của gen, Ventura cho biết.
Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết cho rằng khi miR-17~92 hoạt động tích cực trong các tế bào ung thư, sẽ giúp các tế bào này đương đầu được với quá trình lập trình sẵn cho cái chết để sống xót lâu hơn.
Khối các microRNA hoạt động tích cực được coi như một triển vọng hứa hẹn trong phép điều trị bệnh ung thư. Nghiên cứu đang hướng đến tìm hiểu các phân tử cho phép ngăn chặn các microRNA liên kết với các mRNA mục tiêu.
Cần rất nhiều những nghiên cứu mới có thể cho ra những chất kiềm chế tin cậy & phân rã kèm với thuốc uống vào, đó là điều có khả năng thực hiện được trong tương lai xa, Ventura cho biết.
Chính xác, các nhà khoa học vẫn chưa biết được những gen nào bị chi phối bởi miR-17~92, nhưng gen được nghi ngờ nhiều nhất có tên gọi là Bim, có nhiệm vụ thúc đẩy quá trình các tế bào chết đi. Tuy nhiên một microRNA đơn lẻ có thể nhắm tới nhiều mục tiêu, vì vậy dường như sẽ có nhiều gen bị kiềm chế bởi microRNA.
Hình bên trái cho thấy phổi ở loài chuột phát triển bình thường. Hình bên phải cho thấy phổi teo đi khi cô lập hoạt động của nhóm microRNA khỏi bộ gene, dẫn đến chuột con sau khi sinh bị chết nhanh chóng. (Ảnh: web.mit.edu) |
Các nhà nghiên cứu cũng tìm hiểu về những tác động khi cô lập 2 nhóm microRNA khác, có họ gần gũi với miR-17~92 nhưng nằm ở những vị trí khác trong bộ gen. Họ thấy rằng khi chỉ cô lập 2 nhóm microRNA này (nhóm miR-17~92 không bị can thiệp) thì phôi chuột vẫn phát triển như thường lệ. Tuy nhiên nếu miR-17~92 bị cô lập cùng với bất kỳ một trong 2 nhóm RNA kia thì phôi chuột sẽ bị chết trước khi sinh. Điều đó cho thấy có những tác động đồng vận giữa các nhóm microRNA.
Đồng tác giả của công trình này có nghiên cứu sinh ngành sinh vật học Amanda Young; Monte Winslow, nghiên cứu sinh hậu tiến sỹ tại Trung tâm Ung thư (CCR); Laura Lintault, thành viên của CCR; Alex Meissner, giảng viên giảng dạy tại Viện MIT & Harvard; Jamie Newman, nghiên cứu sinh ngành sinh vật học; Denise Crowley, thành viên của CCR; Rudolf Jaenisch, giáo sư sinh vật học kiêm thành viên của Viện nghiên cứu thuốc sinh học Whitehead; Phillip Sharp, giáo sư tại MIT; và Jacks, giáo sư sinh vật học.
Nghiên cứu được tài trợ bởi Viện sức khỏe quốc gia & Viện ung thư quốc gia (Mỹ).
Nam Hy Hoàng Phong (Dịch & chú thích theo Anne Trafton, MIT News)