Loài voi có thể giữ "chìa khóa" chữa bệnh ung thư

Theo thông cáo báo chí của Đại học Oxford, một nhóm nhà khoa học từ 7 tổ chức nghiên cứu khác nhau đã sử dụng mô hình thông tin sinh học để kiểm tra các kết nối phân tử protein P53, vốn được biết là có khả năng bảo vệ cơ thể chống lại bệnh ung thư.

Cấu trúc gen P53

"Chìa khóa" do loài voi nắm giữ?

Các nhà nghiên cứu đã tiết lộ 20 phân tử khác nhau chỉ có ở voi được kích hoạt để tăng độ nhạy phản ứng chống lại các tế bào gây ung thư. Nghiên cứu được công bố trên tập san khoa học Molecular Biology and Evolution của Hội Sinh học Phân tử và Tiến hóa Hoa Kỳ. Những khám phá chuyên sâu này có thể mang lại nhiều ý nghĩa đối với các phương pháp điều trị ung thư ở người.

Mỗi khi phân chia, những tế bào mới sẽ thay thế các tế bào cũ bằng các bản sao của DNA. Mặc dù, các tế bào mới này là bản sao chính xác của những tế bào cũ nhưng đột biến có thể xảy ra và được tự sửa chữa nhanh chóng. Tuy nhiên, yếu tố di truyền và môi trường đều có tác động đến số lượng đột biến và chất lượng tự sửa chữa của tế bào.

Lão hóa, căng thẳng, điều kiện sống không lành mạnh và các chất độc hại đều có thể đẩy nhanh tốc độ đột biến. Ung thư phát triển khi các tế bào phân chia không kiểm soát và xâm lấn các mô lân cận. Bên cạnh đó, các khối u do tích tụ đột biến gen cũng có nguy cơ phát triển theo tuổi tác. Tuy nhiên, khi nói đến loài voi nổi tiếng với thân hình đồ sộ và tuổi thọ tương đương con người, chúng dường như bất chấp xu hướng này.

Trên thực tế, số voi bị chết vì ung thư ít hơn 5%, còn ở con người lên đến 25% trong số bị mắc. Theo các nhà khoa học, voi có kháng thể tự nhiên này là nhờ 20 bản sao của gen P53, trái ngược với bản sao duy nhất được thấy ở các loài động vật có vú khác.

Theo các nhà khoa học, gen P53 rất quan trọng trong việc kiểm soát các tế bào tự sửa chữa DNA và ngăn chặn sự phát triển không kiểm soát của chúng. Khi DNA bị hư hỏng, protein sẽ kích hoạt và hỗ trợ phản ứng làm ngừng quá trình sao chép, sửa chữa mọi bản sao không chính xác của tế bào.

Những DNA chưa bị phá hủy hay bị ức chế bởi một protein khác có thể sản sinh tế bào ung thư (MDM2). Loài voi sở hữu tới 40 phiên bản từ 20 gen P53 nhưng mỗi gen lại khác nhau một chút về thể chất. Điều này cho phép voi có phổ tương tác phân tử chống ung thư rộng hơn đáng kể so với con người, chỉ với hai phiên bản từ một gen duy nhất.

Ở những công trình mới đây, các nhà khoa học cũng phát hiện ra sự khác biệt quan trọng trong tương tác ban đầu giữa nhiều đồng dạng P53 của voi và tế bào ung thư nhờ những nghiên cứu sinh hóa và mô phỏng máy tính.

Một gen đặc biệt ở loài voi có thể giữ chìa khóa chữa trị bệnh ung thư

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng do những thay đổi trong trình tự mã hóa và cấu trúc phân tử, một số gen P53 đã tránh được sự tương tác với MDM2. Điều này rất quan trọng vì những phát hiện chỉ ra không giống như ở người, MDM2 không làm suy giảm hoặc bất hoạt nhiều đồng dạng P53 được thấy ở voi. Hơn nữa, hiểu thêm về P53 có thể giúp các nhà khoa học phát triển những liệu pháp điều trị bằng thuốc nhằm chống lại căn bệnh thế kỷ ở người .

“Đây là sự phát hiện thú vị đối với những hiểu biết của con người về cách gen P53 góp phần ngăn ngừa sự phát triển ung thư” đồng tác giả nghiên cứu - Giáo sư Robin Fåhraeus ở Đại học Oxford giải thích và cho biết thêm: "Ở con người cũng có một loại protein P53 chịu trách nhiệm quyết định các tế bào nên tiếp tục phát triển hay đi vào giai đoạn thoái hóa. Tuy nhiên, điều này rất khó làm sáng tỏ. Sự tồn tại của một số đồng dạng gen P53 ở voi có khả năng tương tác với MDM2 khác nhau và chúng có thể ức chế hoạt động của khối u". Đó là lý do tại sao DNA của voi có thể giúp chúng tránh được hầu hết các loại bệnh ung thư mà các loài động vật có vú và con người mắc phải.

P53 - "người bảo vệ bộ gen"

Gen P53 (hay còn gọi là Tumor protein P53) là một protein quan trọng nằm trong điều hòa chu kỳ tế bào - gọi là gen áp chế khối u P53. Khi có tổn thương ở DNA, P53 làm ngừng chu kỳ tế bào cho đến khi DNA bị tổn thương được sửa chữa hoặc có thể làm cho tế bào chết theo lập nếu không còn khả năng sửa chữa DNA.

Những đột biến mất chức năng P53 làm tăng tính bất ổn định di truyền và làm giảm chết tế bào theo lập trình. Người ta phát hiện thấy trên 50% người mắc các bệnh về ung thư (như ung thư vú, ung thư đại tràng, ung thư phổi, ung thư gan…) đều có những điểm khác biệt trên gene mã hoá P53 so với người bình thường.

Các gen ức chế khối u có liên quan đến các quá trình phân chia tế bào khác nhau như quy định biểu hiện gen, kiểm soát chu kỳ tế bào, lập trình tế bào chết và ổn định hệ gen.

Sự bất hoạt của các gen này làm chúng không có khả năng phản ứng với cơ chế kiểm soát điều chỉnh sự phân chia tế bào; Do đó có sự gia tăng không kiểm soát được của tế bào, đôi khi dẫn đến sự phát triển của các khối u.

P53 thuộc nhóm gen liên quan đến sự kiểm soát chu trình tế bào. Gen này có nhiều chức năng liên quan đến sự kiểm soát của chu kỳ tế bào trong sự toàn vẹn của DNA; Kiểm soát các tế bào tiếp xúc với tác nhân gây tổn thương DNA.

Sự thay đổi gen P53 gây ra nguy cơ cao phát triển ung thư và đột biến của nó là một trong những thay đổi gen thường gặp nhất trong ung thư ở người.

Các gen ức chế khối u có liên quan đến một số quá trình phân chia tế bào như điều hòa phiên mã, kiểm soát chu kỳ tế bào, chết tế bào lập trình và sự ổn định hệ gen. Các gen này bất hoạt khiến không có khả năng đáp ứng với cơ chế kiểm soát điều chỉnh sự phân chia tế bào, do đó sự tăng sinh tế bào không kiểm soát được là nguyên nhân dẫn đến sự phát triển của ung thư.

Gen ức chế khối u P53 có thể kiểm soát sự tiến triển của chu kỳ tế bào, tính toàn vẹn DNA và sự tồn tại của các tế bào tiếp xúc với tác nhân gây tổn thương DNA. Sự thay đổi gen P53 gây ra nguy cơ cao phát triển ung thư và đột biến của nó là một trong những thay đổi di truyền thường gặp nhất ở người.