Chỉnh sửa gen giúp các nhà khoa học tăng 500% tuổi thọ của giun, tương đương 400 năm ở con người

Thoạt nhìn, Caenorhabditis elegans không giống chúng ta là Homo sapiens. Những con giun chỉ dài khoảng một milimét và bạn cần kính hiển vi để nhìn rõ chúng.

Nhưng sâu bên trong bộ gen của chúng, C. elegans có chung nhiều thông tin di truyền với con người, bao gồm các gen thúc đẩy quá trình lão hóa. Hiện nay, một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc và Mỹ đã tìm thấy hai con đường tế bào bắt nguồn từ các gen này và họ đã có thể sửa đổi chúng để kéo dài tuổi thọ của giun C. elegans lên 500 phần trăm.

Thật trùng hợp, hai gen mà chúng ta đang nói đến ở đây, IIS và TOR, cũng có ở người. Liệu đây có phải là cơ hội để chúng ta tăng gấp năm lần tuổi thọ của mình không? Liệu các kỹ thuật chỉnh sửa gen như CRISPR có thể giúp người đầu tiên sống đến 500 tuổi không?

Bằng cách chỉnh sửa hai gen trong một loài giun, các nhà khoa học đã tăng tuổi thọ của nó lên 500%

C. elegans là một sinh vật sống trong đất phát triển tốt nhất dưới các lớp vật chất thực vật đang phân hủy. Chia sẻ nhiều gen với con người và chỉ sống trung bình 3-4 tuần, những con giun tròn này thường được sử dụng trong các thí nghiệm thao túng gen để tác động đến tuổi thọ.

Trong nghiên cứu mới nhất do Phòng thí nghiệm MDI thuộc Viện nghiên cứu lão khoa Buck ở Hoa Kỳ và Đại học Nam Kinh ở Trung Quốc thực hiện, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng hai mã gen của C. Elegans là IIS và TOR được bảo tồn trong quá trình tiến hóa và được truyền lại cho con người.

IIS là một gen cho phép sinh vật phản ứng với các yếu tố môi trường, chẳng hạn như sự sẵn có của thức ăn, để phối hợp phản ứng dưới tế bào giữa các mô khác nhau của sinh vật, các đồng tác giả nghiên cứu Jarod A. Rollins, Tiến sĩ và Aric N. Rogers, Tiến sĩ, cho biết trong một thông cáo báo chí.

IIS cũng chịu trách nhiệm về tín hiệu insulin. Khi được nhắm mục tiêu và chỉnh sửa bằng CRISPR, giun C. elegans đột biến IIS có tuổi thọ tăng 100%.

Trong khi đó, TOR cũng là một gen cảm biến chất dinh dưỡng cho phép các tế bào phản ứng với những thay đổi về khả năng cung cấp thức ăn. Con đường và cơ chế hoạt động của TOR thậm chí còn cổ xưa hơn cả tín hiệu hormone.

Các nhà nghiên cứu cho biết gen này rất cần thiết trong quá trình tiến hóa của các loài đơn bào thành loài đa bào và khi được tác động riêng lẻ, TOR có thể giúp sinh vật sống lâu hơn tới 30%.

Tuy nhiên, những gì họ tìm thấy trong nghiên cứu của mình là việc thao túng cả gen IIS và TOR cùng một lúc không có hiệu ứng 1+1=2. Bằng cách giảm hoạt động của cả hai gen, giun C. elegans đã ngừng phản ứng tăng trưởng và chuyển sang trạng thái duy trì cơ thể.

Điều này dẫn đến tuổi thọ tăng gấp năm lần, 500%, so với 100% và 30% đạt được bởi các chỉnh sửa gen riêng lẻ. Hiệu ứng này được các nhà khoa học gọi là hiệu ứng hiệp đồng.

Sâu trong bộ gen của mình, C. elegans có nhiều dữ liệu di truyền giống với con người, bao gồm các gen thúc đẩy quá trình lão hóa.

Tiến sĩ Rollins cho biết: “Kết quả kéo dài tuổi thọ từ hiệu ứng hiệp đồng thật đáng kinh ngạc”. “Hiệu ứng này không phải là một cộng một bằng hai, mà là một cộng một bằng năm. Những phát hiện của chúng tôi chứng minh rằng không có gì trong tự nhiên tồn tại riêng lẻ. Để phát triển các phương pháp điều trị chống lão hóa hiệu quả nhất, chúng ta phải xem xét các mạng lưới chứ không phải các con đường riêng lẻ dẫn đến tuổi thọ dài hơn”.

Vậy câu hỏi bây giờ là liệu chúng ta có thể áp dụng điều tương tự cho con người để đạt được kết quả tương tự không? Trên thực tế, giun tròn C. elegans có chung nhiều gen và con đường với chúng ta, bao gồm IIS và TOR.

Dựa trên nghiên cứu cho đến nay, các nhà khoa học tin rằng tuổi thọ của chúng ta được quyết định bởi ty thể. Ty thể là bào quan chịu trách nhiệm chuyển đổi năng lượng để cung cấp năng lượng cho tế bào và sự rối loạn chức năng của chúng có liên quan đến lão hóa.

Cùng với giả thuyết này, nghiên cứu mới giúp giải thích tại sao các nhà khoa học không thể tìm ra một gen duy nhất giúp chúng ta sống lâu và khỏe mạnh.

“Việc khám phá ra sự tương tác hiệp đồng giữa [giữa hai gen IIS và TOR] có thể dẫn đến các liệu pháp kết hợp, mỗi liệu pháp ảnh hưởng đến một con đường khác nhau. [lão hóa] những cách khác nhau để kéo dài tuổi thọ của con người theo cách tương tự như chúng ta sử dụng liệu pháp kết hợp để điều trị ung thư và HIV.”

Với những kết quả hiện tại, các nhà nghiên cứu cho biết có thể hình dung ra một tương lai mà con người có thể kéo dài tuổi thọ của mình lên gấp năm lần. “Điều đó chắc chắn là có thể, có rất nhiều ví dụ trong tự nhiên về các sinh vật sống rất lâu”, họ nói. “Tuy nhiên, trọng tâm thực sự của lĩnh vực này là giúp mọi người sống khỏe mạnh nhất có thể, lâu nhất có thể bằng cách ngăn ngừa sự suy giảm sức khỏe liên quan đến lão hóa”.

Điều đó có nghĩa là tuổi thọ không phải là ưu tiên hàng đầu trong tương lai gần, điều các nhà khoa học quan tâm ở đây là tăng thời gian sống khỏe mạnh.

Tiến sĩ Jarod A. Rollins, tác giả nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm sinh học MDI.

“Việc điều chỉnh các gen tương tự ở người bằng thuốc hoặc các liệu pháp khác hiện nay có thể không kéo dài tuổi thọ của con người thêm 500 phần trăm. [ngay lập tức]nhưng nó có thể tạo ra một loại phản ứng hiệp đồng tương tự khi cả hai con đường gen được nhắm mục tiêu cùng một lúc,” Tiến sĩ Rollins và Rogers giải thích.

“Bằng cách mô tả những tương tác này, các nhà khoa học của chúng tôi đang mở đường cho các liệu pháp rất cần thiết để kéo dài tuổi thọ khỏe mạnh cho nhóm dân số đang già đi nhanh chóng của chúng ta.”

Khi nhiều quốc gia phải đối mặt với tình trạng dân số già hóa và chi phí chăm sóc sức khỏe tăng vọt, đã đến lúc tất cả chúng ta cần nghiêm túc áp dụng các biện pháp chăm sóc sức khỏe phòng ngừa rộng rãi để giảm tỷ lệ mắc và mức độ nghiêm trọng của các bệnh liên quan đến tuổi tác.

Nghiên cứu mới của họ vừa được công bố trên tạp chí Cell Report.

Tham khảo Iflscience