Phát hiện cơ chế tế bào giúp làm trì hoãn và sữa lỗi những hư tổn DNA có thể dẫn đến ung thư
- Thứ ba - 02/04/2019 16:36
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Các nhà nghiên cứu đại học Copenhagen vừa xác định một cơ chế đặc trưng giúp bảo vệ các tế bào của chúng ta khỏi những lỗi sai DNA tự phát – một dạng 'hiểm họa từ bên trong' ...
Các nhà nghiên cứu đại học Copenhagen vừa xác định một cơ chế đặc trưng giúp bảo vệ các tế bào của chúng ta khỏi những lỗi sai DNA tự phát – một dạng 'hiểm họa từ bên trong' – có thể phá hủy vĩnh viễn mã di truyền và tăng nguy cơ gây bệnh ung thư. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Cell Biology vào tháng 02 năm 2019, một trong các tạp chí có tầm ảnh hưởng lớn nhất hiện nay.
Các nhà khoa học tại đại học Copenhagen đã khám phá ra cơ chế giúp các tế bào người ngăn chặn các nhóm tế bào bị đột biến nhân đôi và phân chia trong cơ thể. Phát hiện trên chứng tỏ tính hữu ích trong việc phát triển những phương pháp chữa trị mới chống lại những biến đổi DNA như ở bệnh ung thư.
Để hạn chế những biến đổi bất lợi trong mã di truyền nguy cơ gây bệnh, các tế bào trong cơ thể chúng ta lệ thuộc vào cơ chế đối kháng tự nhiên. Nghiên cứu mới cho thấy cách thức các protein bao vây và bảo vệ những DNA bị hư hại và “hộ tống” chúng cho đến khi các hư tổn này được sữa chữa. Các nhà khoa học khám phá rằng quy trình này phụ thuộc vào thời gian chính xác và sự điều hòa phức tạp trong nội tại tế bào.
'Chúng tôi đã phát hiện một cơ chế đặc trưng trong tế bào người làm chậm sự hư tổn của DNA trong quá trình phân chia thế hệ các tế bào. Khám phá này giúp chúng ta hiểu rõ làm thế nào cơ thể chúng ta tự bảo vệ bản thân khỏi nhiều loại bệnh ung thư', Giáo sư Jiri Lukas, Trưởng nhóm nghiên cứu Chromosome Stability and Dynamics Group và là Giám đốc Tổ chức Novo Nordisk Foundation - Trung tâm nghiên cứu Protein tại Đại học Copenhagen, cho biết.
Đấu tranh chống lại mối hiểm họa từ bên trong
Bệnh ung thư thông thường phát triển từ những tế bào có DNA bị hư tổn. Các tác nhân phổ biến như khói thuốc lá hay tia cực tím gây bệnh ung thư phổi hay ung thư da đều do khả năng làm hư hại DNA của chúng. Vì vậy, hy vọng rằng khi chúng ta cảnh giác trước những nguy cơ bắt nguồn từ môi trường sống trên như từ bỏ thuốc lá hay tránh ánh sáng mặt trời sẽ giúp giảm đáng kể nguy cơ gây ung thư.
Điều chúng ta ít biết đến là quá trình nhân lên của các DNA bị hư hại. Điều này không thể tránh khỏi vì đây là hoạt động mặc định ở mỗi lần phân bào. Mức độ của nghiêm trọng này có thể được mô tả như cơ thể chúng ta được phân chia thành tỷ tỷ tế bào từ một tế bào trứng được thụ tinh. Mỗi ngày, một phần tư tỷ tỷ tế bào trong cơ thể một người trưởng thành tiếp tục phân chia để thay thế những mô cũ và bị tổn thương. Trong vô số và hư tổn DNA xảy ra trong mỗi lần tế bào nhân đôi, loại gây nguy hiểm đó là những dạng có thể truyền từ tế bào mẹ sang các tế bào con. DNA hư hại được thừa hưởng chính là “mối hiểm họa từ bên trong” lại không thể đơn giản tránh khỏi bằng cách thay đổi lối sống.
DNA hư tổn được thừa hưởng là nguồn gốc gây ung thư
Phát hiện mới này là thành quả của nhiều năm nghiên cứu và bắt nguồn từ một khám phá cách đây tám năm của cùng nhóm nghiên cứu (cũng đăng trên tạp chí Nature Cell Biology). Năm 2011, nhóm của Jiri Lukas tìm thấy hư tổn DNA được thừa hưởng gây ra trong quá trình nhân đôi được bảo vệ bởi một bào quan chuyên biệt (hay 'cơ quan nhỏ (small organs)'; có chức năng đặc trưng) gọi là các thể nhân '53BP1.
Trong nghiên cứu mới này, các nhà khoa học đã nhân cơ hội đánh dấu các thể nhân 53BP1 trong tế bào sống của người bằng thuốc nhuộm huỳnh quang và sau đó theo dõi chúng sau vài thế hệ bằng kính hiển vi. Điều này cho phép chúng ta lần đầu tiên quan sát trực tiếp hành trình của các DNA bị hư tổn trong suốt thời gian thế hệ từ tế bào mẹ sang tế bào con. Đây thật sự là một thành tựu, việc theo dõi tế bào sống dưới kính hiển vi trong nhiều giờ đồng hồ, thậm chí nhiều ngày, là một công việc vô cùng thử thách, mà chỉ có một số phòng thí nghiệm trên thế giới có khả năng làm được.
Các nhà khoa học nhận thấy các tế bào đời con được trang bị rất kỹ lưỡng và các thể nhân di động 53BP1 này đã “hộ tống” các DNA khiếm khuyết đến tận các chu kỳ phân chia cuối khi mà các DNA này sẵn sàng có cơ hội cuối để sữa lỗi.
Các nhà khoa học cũng tìm thấy mấu chốt của “công cụ sữa lỗi” này là một enzyme mang tên RAD52, một phát hiện mới trong nghiên cứu này, là một thành viên thuộc họ protein ức chế khối u, bảo vệ DNA khỏi các đột biến có nguy cơ gây ung thư.
"Các thể nhân 53BP1 làm trì hoãn sự nhân đôi của tế bào con để chúng có thêm thời gian giúp sữa lỗi DNA mà tế bào mẹ chúng đã không thể thực hiện được. Cơ hội thứ hai này có ý nghĩa sống còn vì đó cũng là cơ hội cuối cùng. Chúng tôi đã dự đoán điều này và kiểm chứng thông qua các thí nghiệm cho thấy nếu cơ hội thứ hai này bị thất bại, DNA sẽ bị sai vĩnh viễn. Sự tích lũy của những tế bào mang lỗi sai DNA sau cùng sẽ dẫn đến việc phát bệnh, trong đó có bệnh ung thư", Phó Giáo sư Kai John Neelsen ở Tổ chức Novo Nordisk - Trung tâm nghiên cứu Protein cho biết.
Hiểu biết này có thể chứng minh tầm quan trọng trong nâng cao hiệu quả liệu pháp chữa ung thư. Vì nhiều thuốc chữa ung thư có tác dụng phá hủy DNA của các tế bào ung thư phân chia nhanh chóng, hiểu được thời gian và cơ chế sửa chữa DNA là một điều cần thiết trong phát triển những loại thuốc mới và giảm thiểu tác dụng phụ của thuốc.
"Nghiên cứu của chúng tôi lần đầu tiên đã giúp khám phá những cách tế bào xử lý các tổn thương DNA của chúng. Với việc xác định các protein chủ chốt điều khiển quy trình này, chúng tôi đã thiết lập một nền tảng cho những nghiên cứu sâu hơn về các liệu pháp chữa bệnh tiềm năng", Julian Spies nghiên cứu sinh hậu tiến sỹ Tổ chức Novo Nordisk - Trung tâm nghiên cứu Protein tại Đại học Copenhagen kết luận.
Nguồn: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-02/uoct-rdc022719.php
Các nhà khoa học tại đại học Copenhagen đã khám phá ra cơ chế giúp các tế bào người ngăn chặn các nhóm tế bào bị đột biến nhân đôi và phân chia trong cơ thể. Phát hiện trên chứng tỏ tính hữu ích trong việc phát triển những phương pháp chữa trị mới chống lại những biến đổi DNA như ở bệnh ung thư.
Để hạn chế những biến đổi bất lợi trong mã di truyền nguy cơ gây bệnh, các tế bào trong cơ thể chúng ta lệ thuộc vào cơ chế đối kháng tự nhiên. Nghiên cứu mới cho thấy cách thức các protein bao vây và bảo vệ những DNA bị hư hại và “hộ tống” chúng cho đến khi các hư tổn này được sữa chữa. Các nhà khoa học khám phá rằng quy trình này phụ thuộc vào thời gian chính xác và sự điều hòa phức tạp trong nội tại tế bào.
'Chúng tôi đã phát hiện một cơ chế đặc trưng trong tế bào người làm chậm sự hư tổn của DNA trong quá trình phân chia thế hệ các tế bào. Khám phá này giúp chúng ta hiểu rõ làm thế nào cơ thể chúng ta tự bảo vệ bản thân khỏi nhiều loại bệnh ung thư', Giáo sư Jiri Lukas, Trưởng nhóm nghiên cứu Chromosome Stability and Dynamics Group và là Giám đốc Tổ chức Novo Nordisk Foundation - Trung tâm nghiên cứu Protein tại Đại học Copenhagen, cho biết.
Đấu tranh chống lại mối hiểm họa từ bên trong
Bệnh ung thư thông thường phát triển từ những tế bào có DNA bị hư tổn. Các tác nhân phổ biến như khói thuốc lá hay tia cực tím gây bệnh ung thư phổi hay ung thư da đều do khả năng làm hư hại DNA của chúng. Vì vậy, hy vọng rằng khi chúng ta cảnh giác trước những nguy cơ bắt nguồn từ môi trường sống trên như từ bỏ thuốc lá hay tránh ánh sáng mặt trời sẽ giúp giảm đáng kể nguy cơ gây ung thư.
Điều chúng ta ít biết đến là quá trình nhân lên của các DNA bị hư hại. Điều này không thể tránh khỏi vì đây là hoạt động mặc định ở mỗi lần phân bào. Mức độ của nghiêm trọng này có thể được mô tả như cơ thể chúng ta được phân chia thành tỷ tỷ tế bào từ một tế bào trứng được thụ tinh. Mỗi ngày, một phần tư tỷ tỷ tế bào trong cơ thể một người trưởng thành tiếp tục phân chia để thay thế những mô cũ và bị tổn thương. Trong vô số và hư tổn DNA xảy ra trong mỗi lần tế bào nhân đôi, loại gây nguy hiểm đó là những dạng có thể truyền từ tế bào mẹ sang các tế bào con. DNA hư hại được thừa hưởng chính là “mối hiểm họa từ bên trong” lại không thể đơn giản tránh khỏi bằng cách thay đổi lối sống.
DNA hư tổn được thừa hưởng là nguồn gốc gây ung thư
Phát hiện mới này là thành quả của nhiều năm nghiên cứu và bắt nguồn từ một khám phá cách đây tám năm của cùng nhóm nghiên cứu (cũng đăng trên tạp chí Nature Cell Biology). Năm 2011, nhóm của Jiri Lukas tìm thấy hư tổn DNA được thừa hưởng gây ra trong quá trình nhân đôi được bảo vệ bởi một bào quan chuyên biệt (hay 'cơ quan nhỏ (small organs)'; có chức năng đặc trưng) gọi là các thể nhân '53BP1.
Trong nghiên cứu mới này, các nhà khoa học đã nhân cơ hội đánh dấu các thể nhân 53BP1 trong tế bào sống của người bằng thuốc nhuộm huỳnh quang và sau đó theo dõi chúng sau vài thế hệ bằng kính hiển vi. Điều này cho phép chúng ta lần đầu tiên quan sát trực tiếp hành trình của các DNA bị hư tổn trong suốt thời gian thế hệ từ tế bào mẹ sang tế bào con. Đây thật sự là một thành tựu, việc theo dõi tế bào sống dưới kính hiển vi trong nhiều giờ đồng hồ, thậm chí nhiều ngày, là một công việc vô cùng thử thách, mà chỉ có một số phòng thí nghiệm trên thế giới có khả năng làm được.
Các nhà khoa học nhận thấy các tế bào đời con được trang bị rất kỹ lưỡng và các thể nhân di động 53BP1 này đã “hộ tống” các DNA khiếm khuyết đến tận các chu kỳ phân chia cuối khi mà các DNA này sẵn sàng có cơ hội cuối để sữa lỗi.
Các nhà khoa học cũng tìm thấy mấu chốt của “công cụ sữa lỗi” này là một enzyme mang tên RAD52, một phát hiện mới trong nghiên cứu này, là một thành viên thuộc họ protein ức chế khối u, bảo vệ DNA khỏi các đột biến có nguy cơ gây ung thư.
"Các thể nhân 53BP1 làm trì hoãn sự nhân đôi của tế bào con để chúng có thêm thời gian giúp sữa lỗi DNA mà tế bào mẹ chúng đã không thể thực hiện được. Cơ hội thứ hai này có ý nghĩa sống còn vì đó cũng là cơ hội cuối cùng. Chúng tôi đã dự đoán điều này và kiểm chứng thông qua các thí nghiệm cho thấy nếu cơ hội thứ hai này bị thất bại, DNA sẽ bị sai vĩnh viễn. Sự tích lũy của những tế bào mang lỗi sai DNA sau cùng sẽ dẫn đến việc phát bệnh, trong đó có bệnh ung thư", Phó Giáo sư Kai John Neelsen ở Tổ chức Novo Nordisk - Trung tâm nghiên cứu Protein cho biết.
Hiểu biết này có thể chứng minh tầm quan trọng trong nâng cao hiệu quả liệu pháp chữa ung thư. Vì nhiều thuốc chữa ung thư có tác dụng phá hủy DNA của các tế bào ung thư phân chia nhanh chóng, hiểu được thời gian và cơ chế sửa chữa DNA là một điều cần thiết trong phát triển những loại thuốc mới và giảm thiểu tác dụng phụ của thuốc.
"Nghiên cứu của chúng tôi lần đầu tiên đã giúp khám phá những cách tế bào xử lý các tổn thương DNA của chúng. Với việc xác định các protein chủ chốt điều khiển quy trình này, chúng tôi đã thiết lập một nền tảng cho những nghiên cứu sâu hơn về các liệu pháp chữa bệnh tiềm năng", Julian Spies nghiên cứu sinh hậu tiến sỹ Tổ chức Novo Nordisk - Trung tâm nghiên cứu Protein tại Đại học Copenhagen kết luận.
Nguồn: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-02/uoct-rdc022719.php