Nghiên cứu giun không máu để chữa chứng thiếu sắt

 

Iqbal Hamza, trợ giảng các ngành khoa học về chim và động vật, cùng với nhóm của ông  nhờ sử dụng loài giun C. elegans, một loài giun sống dưới đất, đã xác định được những protein, trước đây chưa được biết đến, có vai trò thiết yếu giúp vận chuyển heme, phân tử tạo ra hemoglobin trong máu và vận chuyển sắt. Đây là một bước quan trọng trong việc tìm hiểu quá trình cơ thể xử lý sắt. Kết quả được đăng tải trên ấn bản trực tuyến số ngày 16 tháng 04 của tờ Nature.

 

Hamza cho biết “Cấu trúc hemoglobin được tinh thể hóa nhiều lần" nhưng chưa một ai biết làm cách nào heme vào được bên trong globin hoặc làm cách nào con người hấp thụ sắt dưới dạng heme. "Để tìm hiểu những vấn đề tiềm ẩn của nguyên nhân di truyền và dinh dưỡng của chứng thiếu sắt, chúng tôi đang làm việc với các phân tử và cơ chế liên quan đến quá trình hấp thụ heme. Một khi ta hiểu rõ quá trình vận chuyển của heme, ta có thể giúp cơ thể hấp thụ sắt tốt hơn thông qua ruột."

 

 

Heme là một phân tử tối quan trọng đối với sức khỏe của tất cả các loài eukaryotes, những sinh vật có tế bào tổ chức thành những cấu trúc phức tạp nằm bên trong lớp màng. Eukaryotes bao gồm các loài từ con người cho đến men. Heme khiến cho máu có màu đỏ và gắn với oxy hoặc các khí khác rất cần cho sự sống của chúng ta.

 

Heme được hình thành bên trong ti lạp thể, sau đó di chuyển bằng những con đường nối các tế bào khác, nơi chúng được tổng hợp để tạo máu. Tuy nhiên, bản thân heme lại là một chất độc. “Chúng tôi muốn tìm ra làm cách nào heme được vận chuyển bên trong tế bào và giữa các tế bào với nhau.”

 

 

Một con giun C. elegans biểu thị protein huỳnh quang xanh lục và phân tử heme huỳnh quang đỏ trong ruột. (Ảnh: Jason Sinclair and Iqbal Hamza)

Việc tạo ra heme đòi hỏi phải qua 8 bước khiến cho công trình nghiên cứu tìm ra hướng điều khiển những cách vận chuyển heme trở nên khó khăn. Hamza phát hiện ra điều này khi ông khảo sát đầu tiên trên vi khuẩn và chuột.

 

Vì vậy Hamza đã chọn một đối tượng khác không theo cảm tính. Ông chọn thử nghiệm trên một loài không sản sinh heme, nhưng rất cần chất này để sinh tồn. Loài này thậm chí không có máu, nhưng lại chia sẻ một số gien với con người. Đó là giun C. elegans, một loài giun thân tròn đơn giản.

 

 

C. elegans tạo ra heme bằng cách ăn vi khuẩn trong đất nơi chúng sống. “C. elegans tiêu thụ heme và vận chuyển chúng vào trong ruột. Vậy là hiện nay chúng ta đã có một loại van xuất sắc có thể điều khiển lượng heme mà con vật thấy và tiêu hóa thông qua thức ăn của nó.”

 

Nghiên cứu vận chuyển heme trên C. elegans mang lại nhiều ích lợi. Nhóm của Hamza có thể khống chế lượng heme mà đám giun ăn vào. Chỉ có một van điều khiển sự vận chuyển heme, các nhà khoa học biết chính xác heme đi vào ruột giun rồi được hấp thụ ở vị trí nào, tương tự như ở người. Và C. elegans có cơ thể trong suốt, vì vậy dưới kính hiển vi các nhà nghiên cứu có thể thấy sự di chuyển của heme khi loài giun này tiêu hóa.

 

 

Công trình này cũng đưa ra vài phát hiện có thể dẫn đến phương pháp trị liệu mới cho chứng thiếu hụt sắt. Một trong những khám phá đó là những gien liên quan đến sự vận chuyển heme. Nhóm của Hamza phát hiện ra rằng những gien HRG-1, xuất hiện ở cả người và giun C. elegans, khá quan trọng đối với sự điều hòa vận chuyển heme trong giun.

 

Để kiểm tra những phát hiện của mình ở động vật, nhóm nghiên cứu tách gien HRG-1 ở loài cá ngựa vằn. Con cá sau đó bị di chứng não và xương, gần giống như di chứng bẩm sinh. Tách gien này cũng gây ra chứng thiếu máu nghiêm trọng thường do thiếu sắt.

 

Khi họ thay thế gien của cá ngựa vằn bằng gien HRG-1 của giun, con cá trở lại bình thường, cho thấy cá và giun có gien có thể trao đổi cho nhau, không liên quan đến khả năng tạo máu của hai loài.

 

Họ cũng nhận thấy quá ít hoặc quá nhiều heme có thể giết chết loài C. elegans, kết quả này có thể giúp các nhà nghiên cứu tìm cách chữa trị cho những người bị chứng thiếu sắt do giun ký sinh gây ra.

 

Hamza cho biết “Hơn hai tỉ người bị giun sán ký sinh. Giun móc tiêu thụ một lượng lớn hemoglobin và heme của vật chủ. Nếu chúng ta có thể hiểu được cùng lúc cách vận chuyển heme ở cả người và giun, ta có thể tận dụng gien vận chuyển gien để đưa thuốc giả dạng heme đến giết vật ký sinh mà vẫn không làm hại vật chủ.”