Giải mã căn bệnh đã cướp đi mạng sống bác học Stephen Hawking

Các nhà sinh học từ đại học tổng hợp Harvard đã phát hiện ra rằng có một loại gen quá hoạt tính dẫn đến gây căn bệnh khiến nhà vật lý thiên văn nổi tiếng người Anh Stephen Hawking phải chịu đựng khổ sở đến lúc rời bỏ cõi trần.

Mô tả về gen và phương thức có thể để điều trị chứng bệnh mà nó gây ra đã được giới thiệu trên tạp chí Nature Neuroscience.

Bệnh xơ cứng teo cơ một bên (ALS) là bệnh nan y nghiêm trọng của hệ thần kinh trung ương, dẫn đến tê liệt tứ chi và teo cơ. Cố gắng điều trị cũng chỉ có thể làm chậm sự tiến triển của bệnh.

Thông thường, bệnh nhân tử vong sau vài năm bị suy phổi. Chỉ có hai trường hợp chấm dứt được bệnh gần như hoàn toàn – nhà vật lý-thiên văn Stephen Hawking và nghệ sĩ guitare Jason Becker (cả hai đều là người Anh). Nhà khoa học đã chống lại căn bệnh quái ác trong hơn 50 năm, mất dần khả năng vận động cho đến khi ông qua đời hồi tháng 3 năm ngoái do ngừng thở.

Một nhóm các nhà sinh học phân tử và chuyên gia di truyền học từ đại học tổng hợp Harvard dưới sự lãnh đạo của ông Aaron Gitler đã khám phá và giải mã bí mật trong sự phát triển của căn bệnh này sau khi nghiên cứu cách thức hoạt động của gen trong các tế bào thần kinh của người khỏe mạnh và người mang ALS.

Nhiều nạn nhân của căn bệnh này là người mang một đột biến chung trong DNA – số lần lặp lại quá nhiều trong gen C9orf72. Phần DNA này chịu trách nhiệm lắp ráp một số protein liên quan đến việc truyền tín hiệu giữa tế bào thần kinh, xuất hiện các đoạn lặp này theo một cách nào đó góp phần vào sự phát triển của hai bệnh cùng lúc – ALS và một dạng lú lẫn suy giảm trí nhớ do tuổi già.

Chính gen này gắn với sự phát triển bệnh xơ cứng teo cơ một bên như thế nào thì các nhà khoa học còn chưa biết, mà họ cũng không hiểu vai trò của nó trong hoạt động não. Chuyên gia Gitler và các đồng nghiệp đã cố gắng thu nhận giải đáp cho câu hỏi này bằng cách nghiên cứu quá trình lắp ráp các phân tử protein liên quan đến gen C9orf72.

“Vấn đề bao hàm ở chỗ về nguyên tắc, những protein này không nên sinh sản. Những lặp lại chứa trong phần “rác thải” của gen và theo lý thuyết, chúng không mã hóa được chuỗi axit amin. Tuy nhiên, vì sao đó, các tế bào vẫn cứ đọc và sao chép các đoạn lặp lại này”, một đồng nghiệp của ông Gitler ở trường đại học là chuyên gia Shizuka Yamada giải thích.

Các nhà khoa học đã tìm thấy nguyên nhân của điều này ở một nơi hoàn toàn bất ngờ – trong các tế bào nấm men. Hóa ra DNA của các loại nấm đơn bào này cũng chứa các đoạn lặp tương tự, được đọc và xử lý bởi gen RPS25.

Phân đoạn DNA này chịu trách nhiệm về việc lắp ráp và vận hành protein cùng tên, nằm trong thành phần của cái gọi là ribosome – “nhà máy sản xuất protein” chính của tế bào.

Trước đây, RPS25 không phải là cái gì thu hút sự chú ý của các nhà khoa học, vì phần ribosome này không tham gia vào quá trình lắp ráp các phân tử protein “chuẩn” và về cơ bản chỉ liên quan chủ yếu đến những bệnh nhiễm virus khác nhau. Như thể hiện qua các thí nghiệm trên nấm men, việc loại bỏ hoặc ngăn chặn công việc của phần ribosome này sẽ triệt tiêu mạnh khả năng đọc các đoạn lặp lại và sản xuất protein gắn với nó, làm giảm nồng độ của chúng xuống 50%.

Thu được kết quả tương tự, các nhà khoa học đã kiểm tra xem điều gì sẽ xảy ra nếu như “chiến dịch” tương tự được thực hiện trong các tế bào của người mắc bệnh giống như Stephen Hawking. Để làm điều này, các nhà khoa học đã tạo ra một Retrovirus đặc biệt, loại bỏ RPS25 và chèn một đoạn DNA ngắn vào trong tế bào, tương tự như đoạn chính của gen C9orf72.

“Chúng tôi rất vui mừng khi thấy rằng việc phong tỏa RPS25 trong tế bào của người đã làm giảm đáng kể tốc độ tích lũy các mảnh vụn “rác thải” protein trong tế bào. Dù cấu trúc của các phần DNA khác gắn với protein độc hại không thay đổi, nhưng vô hiệu hóa phần genome này đã làm giảm mạnh hoạt tính của chúng”, – chuyên gia di truyền học nói tiếp.

Đồng thời có điều thú vị là các nhà khoa học không nhận thấy bất kỳ thay đổi có thể nhìn rõ nào khác trong quá trình lắp ráp protein bình thường và hoạt động sống của cả tế bào nấm men cũng như tế bào của người. Vì nguyên nhân này hiện còn khó nói việc loại trừ toàn bộ sao chép của RPS25 sẽ dẫn đến điều gì.

Dù sao chăng nữa, các thí nghiệm trên ruồi giấm bị mắc bệnh giống như ALS cho thấy sự giảm bớt hoạt tính đơn giản của RPS25 đã kéo dài đáng kể tuổi thọ của chúng. Điều này nói lên khả năng sử dụng cách tiếp cận tương tự để cứu mạng sống của những người mang mầm bệnh như của Stephen Hawking, các nhà khoa học kết luận.

M.P

Theo Sputnik