Tìm ra bí quyết trường thọ có tiềm năng áp dụng trên người

Loài chuột dũi trụi lông (Heterocephalus glaber) từ lâu đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học bởi bộ gen có nhiều điểm tương đồng với con người hơn là với chuột.

Loài chuột dũi trụi lông (Heterocephalus glaber), sinh sống ở vùng Sừng châu Phi và một phần Kenya, từ lâu đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học bởi bộ gen có nhiều điểm tương đồng với con người hơn là với chuột, khiến chúng trở thành mô hình lý tưởng để nghiên cứu quá trình lão hóa và tuổi thọ. Loài gặm nhấm này có thể sống tới 30 năm, gấp nhiều lần tuổi thọ của các loài cùng kích thước.

Một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Science cho thấy 4 đột biến nhỏ trong enzyme cGAS (cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase) có thể giúp loài chuột này sửa chữa tổn thương DNA hiệu quả hơn, làm chậm quá trình lão hóa. Ở người và chuột, enzyme này thường làm giảm khả năng sửa chữa DNA.

Loài chuột dũi trụi lông (Heterocephalus glaber). Ảnh: dnazoo.

Tác giả đồng nghiên cứu Zhiyong Mao, nhà sinh học phân tử tại Đại học Đồng Tế (Thượng Hải, Trung Quốc), cho biết tích tụ đột biến di truyền và tổn thương DNA trong quá trình phân chia tế bào là nguyên nhân chính dẫn tới lão hóa và các bệnh liên quan tuổi tác. Quá trình tái tổ hợp tương đồng (homologous recombination - HR) là cơ chế then chốt để sửa chữa DNA, và khi nó bị lỗi, cơ thể dễ mắc bệnh ung thư hoặc lão hóa sớm.

Ở người và chuột, enzyme cGAS thường bị “kéo” ra khỏi vùng DNA bị tổn thương bởi một loại protein khác, khiến việc sửa chữa bị gián đoạn. Tuy nhiên, ở chuột dũi trụi lông, nhóm nghiên cứu phát hiện 4 thay thế amino acid đặc biệt giúp cGAS ổn định hơn sau tổn thương DNA, nhờ đó duy trì tương tác lâu hơn với các protein sửa chữa khác, tăng khả năng khôi phục vật chất di truyền của tế bào.

Khi nhóm nghiên cứu loại bỏ enzyme cGAS khỏi tế bào chuột chũi bằng công cụ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9, tổn thương DNA tích tụ nhanh chóng. Ngược lại, khi đưa phiên bản cGAS mang bốn đột biến đặc trưng của chuột chũi vào ruồi giấm, các cá thể này sống lâu hơn đáng kể so với ruồi mang enzyme cGAS người thông thường.

Tác giả Mao cho biết: “Nghiên cứu chứng minh vai trò tích cực của cGAS trong việc kéo dài tuổi thọ. Enzyme này có thể trở thành mục tiêu tiềm năng để tăng cường khả năng sửa chữa bộ gen ở người”.

Ông Lindsay Wu, nhà sinh học phân tử tại Đại học New South Wales (Australia), nhận định cơ chế HR có thể là chìa khóa để làm chậm quá trình lão hóa, nhưng cảnh báo rằng kết quả này vẫn còn cách xa việc ứng dụng trên người.

Ông lưu ý thêm rằng các thí nghiệm sử dụng biến thể cGAS người vốn có khả năng làm giảm phản ứng miễn dịch bẩm sinh - yếu tố cũng góp phần vào quá trình lão hóa. Ông nhận định: “Công trình tập trung vào sửa chữa DNA, nhưng cần xem xét thêm tác động của phản ứng viêm do tổn thương di truyền”.

Nghiên cứu này mở ra hướng hiểu mới về cách tự nhiên phát triển cơ chế bảo vệ tế bào vượt trội, có thể giúp con người trong tương lai tìm ra các chiến lược làm chậm hoặc đảo ngược tiến trình lão hóa.