TS. Hoàng Dương (thứ 4 từ trái qua) cùng nhóm nghiên cứu xuất sắc tại viện UC Berkeley’s Miller – Ảnh: NVCC

Tạp chí Nature ngày 26-4 vừa đăng tải công trình vẽ bản đồ enzym được cho là có khả năng ngăn chặn quá trình lão hoá thông qua chỉnh sửa nhiễm sắc thể ở thực vật, động vật và con người.

Đây là công trình kéo dài suốt 20 năm của nhóm nghiên cứu trường ĐH California – Berkeley (Hoa Kỳ) do GS. Kathleen Collins chuyên ngành sinh học phân tử phụ trách. Nữ TS Nguyễn Thị Hoàng Dương là một trong số ít nhà khoa học xuất sắc trên thế giới được chọn để tham gia.

Nghiên cứu tập trung vào cấu trúc Cryo-EM của holoenzyme telomerase (loại enzym phức hợp) được cho là có khả năng ngăn chặn quá trình lão hoá bằng cách chỉnh sửa phần đầu mút của nhiễm sắc thể (NST).

Công trình được đăng trên tạp chí Nature cho thấy nếu giải mã cấu trúc enzyme telomerase có thể tạo ra những dòng thuốc làm chậm hoặc ngăn chặn quá trình lão hoá, đồng thời tìm ra những cách điều trị mới cho ung thư.

“Tuy nhiên sẽ còn đoạn đường dài phía trước” – trưởng nhóm nghiên cứu GS. Collins cho biết.

Giải mã enzym telomerase có thể giúp can thiệp quá trình lão hoá và kéo dài sự sống của tế bào ung thư – Ảnh: TƯỜNG HÂN

Phát hiện này giúp giới khoa học hiểu thêm về những đột biến ở NST con người, mô tả các bước quan trọng trong phác đồ điều trị liên quan telomerase.

Telomerase là phần mút ngoài cùng trên NST có nhiệm vụ bảo đảm sự bền vững của NST, chống thoái hoá tế bào, chống tái tổ hợp sai lệch và có vai trò điều hoà gen.

Trước đó, giải Nobel Y học năm 2009 đã phát hiện telomerase cũng giống như phần mũi giày được làm từ nhựa để tránh sờn giày. Tuy nhiên đến lúc nào đó, mũi giày cũng trở nên bất lực.

Tương tự, khi tế bào phân chia, đầu telomerase bị mòn dần cho đến khi không bảo vệ nổi NST, tế bào ngừng phân chia và chết đi.

Enzym telomerase còn có khả năng đáng ngạc nhiên khi kéo dài đời sống của tế bào (thậm chí tế bào ung thư) bằng cách tái xây dựng chính nó nếu được bổ sung DNA, như cách chúng ta tái sử dụng vỏ xe tải cũ.

Đây là chìa khóa của sự trường thọ, thậm chí giải quyết bệnh tật, theo các nhà sinh học.

Sự thiếu hụt enzym có thể đẩy nhanh quá trình lão hoá và chết của tế bào. Tuy nhiên, quá nhiều telomerase khiến các tế bào tăng trưởng không kiểm soát như trường hợp bệnh ung thư. Việc phát triển thuốc để điều khiển enzym này trước nay bị cản trở bởi giới khoa học thiếu hiểu biết về dữ liệu cấu trúc.

Để giải mã telomerase, GS Collins và nhóm nghiên cứu sử dụng một kính hiển vi điện tử hiện đại (Cryo-EM) để xem enzym hoạt động ở kích thước 7Å (1 phần tỉ mét) tương đương 0.7nm. Kính hiển vi giúp giải mã cấu trúc phân tử của các hợp chất không thể chụp bằng tia X.

Nữ tiến sĩ Nguyễn Thị Hoàng Dương – Ảnh: NVCC

“Quan sát dưới kính hiển vi tới cột mốc đó, tôi ngỡ ngàng khi thấy tất cả 11 thành phần của enzym. Đó là bức tranh giúp chúng ta hiểu rõ cấu trúc trật tự của telomerase liên quan đến ung thư, lão hoá và một số bệnh tật khác ở độ phân giải dưới nanomet”, TS. Hoàng Dương cho biết.

Nghiên cứu khác năm 2010 cũng chỉ ra quá trình lão hoá có thể đảo ngược ở chuột khi điều trị bằng telomerase. Và trong năm 2011, các nhà khoa học đã tìm ra cách để biến đổi các tế bào bị lão hoá từ những người trên 90 tuổi thành các tế bào gốc trẻ hoá như những tế bào được tìm thấy trong phôi thai.