Phát hiện bệnh tự kỷ liên quan đến đột biến gen từ nghiên cứu mô hình ruồi giấm

Trong một hội nghị quốc tế tổ chức tại Nhật Bản, công bố của các nhà khoa học ở Trường Đại học Y Hà Nội về những nghiên cứu mới trên ruồi giấm biến đổi gen đã gây sự chú ý của giới chuyên môn, khi chứng minh được bệnh tự kỷ liên quan đến gen.

Đây thực sự là một bước đột phá trong nghiên cứu điều trị căn bệnh tự kỷ, hé mở cánh cửa tương lai cho những người mắc bệnh này.

Trường Đại học Y duy nhất ở Việt Nam ứng dụng mô hình ruồi giấm

Với gần 4.000 công trình công bố quốc tế từ nghiên cứu sử dụng mô hình ruồi giấm mỗi năm, đã cho thấy vai trò rất quan trọng của ruồi giấm trong y học.

GS.TS. Tạ Thành Văn – Hiệu trưởng Trường Đại học Y Hà Nội, Giám đốc Trung tâm nghiên cứu Gen – Protein -cho biết, hiểu rõ được giá trị to lớn của ruồi giấm trong nghiên cứu khoa học, từ nhiều năm trước, Trường Đại học Y Hà Nội đã lựa chọn 5 nhà khoa học trẻ gửi sang Nhật để đào tạo tiến sĩ về ứng dụng mô hình ruồi giấm trong nghiên cứu y học.

GS.TS. Tạ Thành Văn – Hiệu trưởng Trường Đại học Y Hà Nội – (ngoài cùng bên trái) trao đổi với PGS.TS. Nguyễn Thị Hà, nguyên Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Y Hà Nội và TS. Nguyễn Trọng Tuệ (ngoài cùng bên phải) về kết quả nghiên cứu trên ruồi giấm.

Có nguồn nhân lực được đào tạo bài bản,lại xây dựng được mối quan hệ quốc tế, nên các nhà khoa học Nhật Bản sẵn sàng chuyển giao cho những chủng ruồi biến đổi gen để Việt Nam nghiên cứu. Tuy nhiên, việc nghiên cứu sử dụng mô hình này ở Việt Nam vẫn gặp nhiều khó khăn.

Theo GS.TS. Tạ Thành Văn, các trường đại học nổi tiếng trên thế giới đều có Trung tâm nghiên cứu ruồi giấm và đã đem lại nhiều g.iải t.hưởng Nobel, mới nhất là giải Nobel năm 2017 về phát hiện ra đồng hồ sinh học. Đại học Harvard có Trung tâm ruồi giấm dùng cho nghiên cứu để tìm ra cơ chế gây bệnh, như ung thư là do ảnh hưởng độc tố môi trường, hay tia X có hại cho di truyền.

Thế nhưng,ở Việt Nam, Trường Đại học Y Hà Nội là trường Y duy nhất nghiên cứu về ruồi giấm, nhưng được gắn vào Trung tâm nghiên cứu Gen – Protein chứ không có một trung tâm độc lập như các trường đại học y nổi tiếng trên thế giới.

Là đơn vị tiên phong trong lĩnh vực ứng dụng mô hình ruồi giấm trong nghiên cứu y học, nhưng tiếc là mảng nghiên cứu ứng dụng này chưa được quan tâm đầu tư kinh phí, nên đã bỏ phí những ứng dụng đơn giản nhưng mang lại hiệu quả nghiên cứu bệnh tật trên ruồi giấm, chưa bắt nhịp được cùng sự phát triển. Đó là lý do các nhà khoa học Việt Nam không đủ điều kiện để tiến hành những nghiên cứu dài hơi, do thiếu thốn những trang thiết bị hiện đại, những phòng lab đạt chuẩn quốc tế vv…

TS. Nguyễn Trọng Tuệ trong phòng nghiên cứu

Khó khăn bộn bề nhưng với niềm đam mê khoa học, khát vọng được cống hiến, các nhà khoa học của Trung tâm nghiên cứu Gen – Protein đã nỗ lực không ngừng để nghiên cứu về bệnh tự kỷ từ ruồi giấm.

TS. Nguyễn Trọng Tuệ – một trong 5 tiến sĩ đầu tiên của Trường Đại học Y Hà Nội được đưa sang Nhật đào tạo về ứng dụng mô hình ruồi giấm trong nghiên cứu y học- cho biết: Chúng tôi không chỉ được GS. Tạ Thành Văn – trong vai trò một nhà khoa học giàu kinh nghiệm định hướng nghiên cứu, mà còn được ông với tư cách Hiệu trưởng hỗ trợ tối đa bằng các chính sách ưu tiên của trường, đồng thời, đau đáu tìm nguồn kinh phí cho nghiên cứu với việc kêu gọi các tổ chức, đơn vị tài trợ để tăng kinh phí cho nhóm nghiên cứu, cùng với việc xúc tiến hợp tác với các viện để có kinh phí cho nghiên cứu cơ bản.

Nhà trường cũng đặc biệt quan tâm đến việc thương mại hóa các công trình nghiên cứu để đưa các kỹ thuật mới ứng dụng trong điều trị, chẩn đoán và công bố quốc tế.

GS.TS. Tạ Thành Văn và TS. Nguyễn Trọng Tuệ dự hội nghị khoa học quốc tế tại Nhật Bản.

Theo TS. Nguyễn Trong Tuệ, mô hình ruồi giấm chuyển gen mang lại những giá trị to lớn trong nghiên cứu bệnh học phân tử, với nhiều ưu điểm như vòng đời ngắn, sinh trưởng nhanh. Bản đồ hệ gen đã giải mã chi tiết cho thấy có khoảng 70% gen gây bệnh tương đồng với người, lại không bị các ràng buộc về pháp lý trong việc tiến hành các thử nghiệm, dễ tạo dòng, dễ chuyển gen và biểu hiện protein ngoại lai.

Cấu trúc và chức năng của hệ cơ, hệ thần kinh, hệ tiêu hoá…được bảo tồn giữa ruồi giấm và người, do đó ruồi giấm biến đổi gen thực sự là mô hình lý tưởng để nghiên cứu các bệnh lý ở người như bệnh về vận động, lão hoá, ung thư…., đặc biệt là các bệnh lý thần kinh.

Trên ruồi giấm biển đổi gen, các nhà khoa học dễ dàng theo dõi được các ảnh hưởng của biến đổi di truyền, bởi chúng có vòng đời ngắn và các biểu hiện cũng rất dễ đo lường. Nếu nghiên cứu trên chuột có thể mất cả năm mới có kết quả, trong khi thực hiện trên ruồi giấm thì chỉ cần 30 ngày là phát hiện được sự biến đổi gen.

Chi phí cho ruồi giấm thấp, lại dễ tạo ra được số lượng lớn, dễ nuôi trong phòng thí nghiệm. Ruồi giấm còn là sinh vật có đời sống cộng đồng rõ rệt, do vậy bất kỳ thay đổi nào trong hành vi tương tác cũng có thể cung cấp minh chứng hữu ích cho các nghiên cứu về bệnh thoái hoá thần kinh hay tự kỷ.

Không chỉ tại Việt Nam mà ngay cả các phòng thí nghiệm tiến tiến tại các nước phát triển cũng sử dụng mô hình này để tiếp cận các nghiên cứu ban đầu, trước khi triển khai trên động vật bậc cao, đặc biệt là xây dựng mô hình cho sàng lọc thuốc, sàng lọc dược liệu.

TS Nguyễn Trọng Tuệ và nhóm nghiên cứu thao tác thí nghiệm trên mô hình ruồi giấm chuyển gen.

Phát hiện mới, cung cấp thêm giải pháp điều trị

Theo con số ước tính của Cục Bảo trợ xã hội (Bộ LĐTB&XH), cả nước có hơn 230.000 người mắc bệnh tự kỷ. Trong khi đó, mỗi ngày, các bệnh viện lớn như Bệnh viện Nhi Trung ương, Bệnh viện Nhi đồng 1 TP. Hồ Chí Minh, Viện Sức khỏe tâm thần Quốc gia vẫn tiếp nhận hàng trăm trẻ đến khám bệnh tự kỷ. Thế nhưng hiện chưa có phương pháp điều trị bệnh tự kỷ hiệu quả.

Từ thực tế này, nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Trọng Tuệ đã ứng dụng mô hình ruồi giấm để tìm xem sự ảnh hưởng của yếu tố di truyền đến hội chứng tự kỷ, đồng thời, ứng dụng mô hình bệnh Alzheimer trong sàng lọc thuốc.

Theo TS. Tuệ, trong y học, tự kỷ là một bệnh lý rối loạn về phát triển thần kinh phức tạp ở t.rẻ e.m. Những rối loạn về hành vi thường phát triển trong những năm đầu tiên của cuộc đời. Đây là căn bệnh đang có xu hướng phát triển với tốc độ đáng báo động không chỉ ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới. Bệnh đặc trưng bởi tình trạng rối loạn thần kinh phức tạp, gồm những khiếm khuyết trong tương tác xã hội, phát triển ngôn ngữ và kỹ năng giao tiếp kết hợp với hành vi cứng nhắc, lặp đi lặp lại.

Mặc dù đã có nhiều giả thiết về sự biến đổi gen liên quan đến tự kỷ, nhưng rất ít nghiên cứu chứng minh được các biến đổi đó thực sự gây ra những thay đổi nào trong hành vi và biểu hiện của bệnh trên động vật cũng như trên người. Trên cơ sở có một chút dữ liệu về họ gen ABC có thể có liên quan đến hội chứng tự kỷ, nhóm nghiên cứu đã chọn gen dABCC4 để nghiên cứu.

“Đây là hướng nghiên cứu khá mới mẻ và kết quả cũng cho nhiều điều thú vị. Đó là nhóm ruồi giấm bệnh lý có mức độ tương tác với quần thể giảm rõ rệt, chúng không có xu hướng giao tiếp hay di chuyển thành nhóm như ở nhóm đối chứng. Đây cũng là một trong những đặc tính nổi bật của nhóm bệnh lý này. Ngoài ra, kết quả đ.ánh giá hành vi và nhịp sinh học cũng chứng minh rõ ràng về ảnh hưởng của gen nghiên cứu lên rối loạn nhịp sinh học, như hoạt động tăng cường bất thường vào các điểm thời gian cố định, và có sự rối loạn giấc ngủ. Những bằng chứng thu được này giúp khẳng định thêm về hướng nghiên cứu để chúng tôi tiếp tục theo đuổi” – TS. Nguyễn Trọng Tuệ chia sẻ.

Nhóm nghiên cứu được sự hỗ trợ chuyên môn từ GS. Masamitsu Yamaguchi – Học viện Công nghệ Kyoto, Nhật Bản.

Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học ở Đại học Y Hà Nội cho thấy, khi ruồi giấm mắc bệnh tự kỷ cũng giống như người, hạn chế giao tiếp với đồng loại. Sử dụng máy móc để đếm tần số một con ruồi giấm bình thường giao tiếp với các con khác, các nhà khoa học phát hiện khi bị đột biến gen tự kỷ,tần số giao tiếp của ruồi giấm giảm đi rất nhiều.

“Người tự kỷ có nhiều yếu tố gen và chúng tôi phải chứng minh yếu tố gen thực sự có vai trò với bệnh tự kỷ hay không. Những nghiên cứu trên các thiết bị ghi nhận đã cho thấy những con ruồi giấm tự kỷ bị rối loạn hành vi giao tiếp, rối loạn giấc ngủ. Từ việc nghi ngờ gen có liên quan đến bệnh tự kỷ, chúng tôi đã chứng minh được bằng việcloại các gen này ra khỏi ruồi giấm, sẽ khiến chúng có các biểu hiện đặc trưng của bệnh tự kỷ” – TS. Tuệ chia sẻ.

Sàng lọc thuốc điều trị bệnh tự kỷ

Khi tạo ra được mô hình bệnh thì các nhà khoa học tập trung vào nghiên cứu bệnh tự kỷ có can thiệp bằng thuốc được không. Và mô hình ruồi giấm trong nghiên cứu không chỉ phát hiện ra mối liên quan giữa bệnh tự kỷ với đột biến gen, mà còn được sử dụng để sàng lọc một số dược chất, hợp chất thiên nhiên Việt Nam có tác dụng cải thiện và điều trị hội chứng rối loạn tự kỷ. Điều này giúp rút ngắn khoảng cách nghiên cứu rất nhiều.

Theo TS. Tuệ, một số loại dược liệu có nguồn gốc thiên nhiên như chè đắng, ngũ gia bì hương, diệp hạ châu, … được xử lý dưới dạng cao chiết, sau đó trộn vào thức ăn của ruồi với liều lượng và nồng độ xác định, rồi đ.ánh giá tác dụng thông qua các thí nghiệm hành vi trên ruồi giấm. Những loại dược liệu có khả năng cải thiện tương tác xã hội và giảm mức độ rối loạn giấc ngủ của ruồi giấm sẽ được tiếp tục sử dụng cho những nghiên cứu sâu hơn, nhằm tìm ra hoạt chất chính có tác dụng điều trị bệnh.

“Kết quả bước đầu cho thấy, sau khi sử dụng các dược chất mới, ruồi giấm đỡ bị rối loạn giấc ngủ, đồng thời, tương tác với đồng loại nhiều hơn vv… Bên cạnh nghiên cứu ruồi giấm với bệnh tự kỷ, chúng tôi còn nghiên cứu bệnh Alzheimer trên ruồi giấm và cho hiệu quả điều trị khi phục hồi trí nhớ tốt, chống lại bệnh hay quên”- TS. Tuệ cho biết.

Kết quả nghiên cứu biến đổi gen trên ruồi giấmsẽ mang đếncho các bác sĩ giải pháp điều trị bệnh mới, là phương pháp “cá thể hóa”, thay vì điều trị cho tất cả các bệnh nhân phác đồ giống nhau như truyền thống. Bởi thực tế, có sự khác nhau trong đáp ứng với thuốc điều trị giữa các bệnh nhân, là do sự khác biệt về gen của từng người.

Hiện nay, các nhà khoa họccủa Trung tâm nghiên cứu Gen – Protein tiếp tục kết hợp với PGS. Phạm Nguyệt Hằng ở Viện Dược liệu Trung ương trong việc sử dụng mô hình ruồi giấm để sàng lọc dược liệu thiên nhiên Việt Nam, nhằm tìm ra loại thuốc có tác dụng cải thiện và điều trị các bệnh về thần kinh.

Không chỉ với bệnh tự kỷ, mà bệnh Alzheimer cũng đã có những kết quả rất khả quan, khi nhóm nghiên cứu đã tìm được một số dược chất có đáp ứng tích cực. Một trong những dược chất mà nhóm nghiên cứu đã công bố trong bài báo cáo gần đây là cao chiết từ cây chè đắng (tên khoa học là Ilex latifolia L.D.Kha). Cao chiết này làm tăng cướng trí nhớ ngắn hạn rõ rệt trên mô hình ruồi giấm, ngoài ra, còn có tác dụng cải thiện khả năng vận động và kéo dài t.uổi thọ trên nhóm đối tượng nghiên cứu. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang từng bước tìm thêm các dược chất khác từ nguồn nguyên liệu của Việt Nam.

Cần một trung tâm nghiên cứu ruồi giấm xứng tầm

Từng học tập tại nhiều nước phát triển và họ đều có trung tâm nghiên cứu ruồi giấm rất lớn để phục vụ các lĩnh vực, đặc biệt là Y- Dược, GS. Tạ Thành Văn-người học trò Việt Nam đầu tiên và xuất sắc của vị giáo sư lừng danh Tasuku Honjo, chủ nhân Giải Nobel Y học 2018–luôn khao khát có một Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng ruồi giấm biến đổi gen trong Y -Dược và môi trường tại Trường Đại học Y Hà Nội, để có thể nghiên cứu phát triển thuốc mới, bệnh học phân tử và độc chất học tại Việt Nam, đồng thời, phát triển thành một trung tâm đào tạo, chuyển giao công nghệ cao trong lĩnh vực Y-Dược và môi trường.

Theo GS. Tạ Thành Văn, khi Trung tâm nghiên cứu về ruồi giấm được thành lập, sẽ có nhiều nghiên cứu khoa học y học được tiến hành,các nhà khoa học sẽ nhanh chóng nắm bắt được các thay đổi di truyền và nghiên cứu được những thay đổi đó có gây bệnh hay không. Kết quả này sẽ mang lại lợi ích lớn lao cho ngành y tế, đặc biệt là người bệnh.

Trường Đại học Y Hà Nội vốn có đội ngũ các nhà khoa học giỏi, được đào tạo bài bản ở các nước có nền y học hiện đại,lại có Trung tâm nghiên cứu Gen – Protein là nơi nghiên cứu ứng dụng công nghệ y sinh học phân tử và tế bào hàng đầu Việt Nam, cũng là đơn vị tiên phong ở Việt Nam ứng dụng mô hình ruồi giấm trong y học, nhằm tìm ra cơ chế gây bệnh cho người để có phương pháp điều trị hiệu quả nhất.

Bên cạnh đó, các nhà khoa học Nhật Bản luôn sẵn sàng giúp đỡ Việt Nam xây dựng một Trung tâm nghiên cứu ruồi giấm hiện đại phục vụ y học. Vậy tại sao không đầu tư để Việt Nam có một trung tâm nghiên cứu về ruồi giấm xứng tầm ở ngôi trường đại học đầu tiên của nước ta?