Chín năm trước, Sadek và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng tim chuột có thể tự tái tạo nếu bị tổn thương trong vài ngày đầu khi mới sinh ra, nhờ sự phân chia tế bào cơ tim (là các tế bào chịu trách nhiệm cho lực co bóp của tim). Tuy nhiên, khả năng này đột ngột biến mất sau 7 ngày, khi sự phân chia của các tế bào chậm lại đáng kể và các tế bào tự tăng kích thước. Lúc bấy giờ, họ không thể lý giải vì sao các tế bào này dần chậm lại và ngừng phân chia.
Năm 2013, Sadek và nhóm của ông đã phát hiện một protein có tên Meis1, thuộc nhóm các yếu tố phiên mã điều chỉnh hoạt động của gene, đóng vai trò chính trong việc ngăn chặn sự phân chia tế bào tim. Tuy nhiên, ông cho biết, mặc dù việc loại bỏ gene này ở chuột giúp tăng cơ hội phân chia tế bào tim, nhưng nó chỉ có tính tạm thời - các tế bào tim thiếu gene này cuối cùng vẫn sẽ giảm tốc độ nhân lên và rồi ngừng hẳn.
Do đó, các nhà nghiên cứu đã tự hỏi, liệu có tồn tại một cơ chế dự phòng nào ngăn chặn sự phân chia tế bào tim ngay cả khi Meis1 đã bị loại bỏ? Để có lời giải, họ đã tìm hiểu xem có yếu tố phiên nào mã khác phối hợp hoạt động với Meis1 trong tế bào tim, khiến chúng giảm tốc độ phân chia trong những ngày sau sinh hay không. Họ nhanh chóng phát hiện ra một yếu tố trùng khớp với đặc điểm kể trên – Hoxb13. Các protein khác trong họ Hox, Sadek lưu ý, đã được chứng minh đóng vai trò như ‘bạn đồng hành’ cùng Meis1 trong các loại tế bào khác, hỗ trợ đưa Meis1 vào nhân tế bào.
Để hiểu rõ hơn về vai trò của Hoxb13 trong các tế bào tim, các nhà nghiên cứu đã biến đổi gene chuột bằng cách loại bỏ gene mã hóa Hoxb13. Tình trạng của chúng cũng tương tự như những con chuột bị loại bỏ gene Meis 1 trước đó: sự phân bào diễn ra nhanh chóng, nhưng dừng hẳn trong vài tuần. Đối với chuột trưởng thành, sự phân bào chỉ diễn ra trong một khoảng thời gian ngắn ngủi, đủ để làm chậm tiến triển suy tim, nhưng không đủ để thúc đẩy quá trình phục hồi tim.
Tuy nhiên, khi các nhà nghiên cứu loại bỏ cả Meis1 và Hoxb13, các tế bào tim ở những con chuột này dường như trở lại giai đoạn phát triển trước đó, chúng đều giảm kích thước và nhân lên nhiều hơn. Sau khi trải qua một cơn đau tim, tim chuột dần phục hồi, lượng máu được đẩy đi sau mỗi nhịp tim được cải thiện nhanh chóng. Chức năng tim của chúng gần như trở lại bình thường.
Hình ảnh tim chuột trưởng thành, trong đó các gene Hoxb13 và Meis1 đã bị loại bỏ. Ảnh:medicalxpress
Rõ ràng Meis1 và Hoxb13 đã phối hợp với nhau nhằm ngăn chặn sự phân chia tế bào tim trong quãng thời gian sau khi sinh ra. Sadek và các đồng nghiệp đã tìm kiếm phương án điều chỉnh các protein này. Kết quả thí nghiệm cho thấy, chìa khóa nằm ở calcineurin – một loại protein chịu trách nhiệm điều chỉnh hoạt động của các protein khác bằng cách loại bỏ nhóm phosphate của chúng.
Calcineurin đóng vai trò quan trọng trong y tế, liên quan đến thấp khớp, tâm thần phân liệt, tiểu đường, ghép tạng; một số loại thuốc đã tồn tại trên thị trường đều liên quan đến loại protein này. Theo Sadek, có thể hình dung trong tương lai, chúng ta sẽ phát triển các loại thuốc nhắm đến Meis1 và Hoxb13. Các nhà nghiên cứu cuối cùng cũng có thể khởi động quá trình phân chia tế bào tim, nhờ một loại thuộc hoặc một phương thức nào khác tương tự, ông nói thêm.
“Thông qua hành trình khám phá cơ chế phân bào và những yếu tố ngăn chặn quá trình này diễn ra”, Sadek nói, “chúng ta hiện đang tiến gần hơn tới việc cứu sống những người mắc các bệnh tim mạch.”
Bên cạnh tác giả liên hệ là GS.TS Hesham A. Sadek, thông tin từ bài báo trên tạp chí Nature cho biết, tác giả thứ nhất của nghiên cứu là TS Nguyễn Ngọc Uyên Nhi. Chị từng theo học tại ĐH Y Dược TPHCM và ĐH Công nghệ TP HCM. Chị cũng đã có thời gian làm việc ở Bệnh viện Từ Dũ và Trung tâm Kiểm chuẩn Xét nghiệm TPHCM. Hiện chị là nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ tại Trung tâm Y tế UT Southwestern (Texas, Mỹ).
|
Nguồn: