Giải mã hoạt động điện của tinh trùng

Các nhà nghiên cứu tại Viện Y học Howard Hughes và Bệnh viện Nhi khoa Boston lần đầu tiên nắm bắt được hoạt động điện của một tinh trùng đơn. Phương pháp mới và khó thực hiện trên phương diện kỹ thuật, được đăng tải trên tờ Naturengày 9/2/2006, cho phép thực hiện lần đầu tiên phép đo các dòng điện đi ngang qua lớp vỏ bên ngoài của tinh trùng.

Khả năng đo được dòng điện tinh trùng cũng cho phép các nhà nghiên cứu chỉ ra vai trò của một protein nang tên CatSper - có ý nghĩa sống còn đối với việc thụ tinh ở đàn ông. CatSper được xem như một mục tiêu cho việc nghiên cứu chế tạo viên thuốc ngừa thai trên nam giới, thậm chí đưa ra nhiều phương pháp ngừa thai cho đàn ông.

CatSper, được phát hiện năm 2001 tại phòng thí nghiệm của tiến sĩ y khoa David Clapham thuộc Bệnh viện Nhi khoa Boston , chỉ có trong đuôi tinh trùng trưởng thành. Những con chuột thiếu CatSper hoàn toàn vô sinh: Tinh trùng của chúng bơi rất kém và không thể vượt qua lớp rào cản bảo vệ quanh noãn (trứng). Biết là vậy, nhưng không ai biết chắc vai trò của CatSper là gì, và nó hoạt động như thế nào.

Bằng cách đo trực tiếp hoạt động điện, các thí nghiệm mới do các đồng nghiệp của David Clapham là Betsy Navarro và Yuriy Kirichok thực hiện giúp chứng minh rằng CatSper là một kênh chủ đạo, mà thông qua nó các ion canxi đi vào đuôi tinh trùng. Dòng chảy canxi, có thể đo được như đo dòng điện, "siêu kích hoạt" các protein vận động của đuôi, cho tinh trùng cái gọi là sinh lực bơi cần thiết để thâm nhập vào trứng. Dòng điện ấy chỉ có thể đo ở tinh trùng của chuột bình thường, ở chuột thiếu CatSper không thể đo được.

Công ty công nghệ sinh học Hydra Biosciences (ở Cambridge, Massachusetts) của tiến sĩ Clapham (ông là nhà đồng sáng lập), đang theo đuổi việc phát triển một dược phẩm ức chế CatSper. Thách đố lớn nhất là làm sao có thể ức chế chỉ CatSper mà thôi, vì còn rất nhiều kênh canxi đang vận hành chức năng khác có mặt khắp cơ thể.

Từ lâu, hoạt động điện được biết là quan trọng trong các tế bào tinh trùng, và các nhà khoa học đã cố tìm cách đo dòng điện trong tinh trùng kể từ năm 1985 nhưng tất cả đều thất bại. Kirichok cho biết, vì lớp vỏ ngoài của tinh trùng gắn kết chặt chẽ với các cấu trúc rắn bên trong tế bào, cho nên các nhà khoa học (trong đó có cả Kirichok và Navarro) không thể thực hiện việc đo dòng điện.

Nhưng sau đó, thông qua việc nghiên cứu ảnh tinh trùng qua kính hiển vi điện tử, Kirichok nhận ra một bọt bóng nhỏ trên đuôi tinh trùng, không xa đầu. Chưa ai rõ chức năng của nó, nhưng các nhà khoa học tin rằng bọt bóng đó sẽ "tự rụng" khi tinh dịch bắn ra. Kirichok nhận thấy bọt bóng ấy nhận một lực nào đó để tạo thành một dạng tiếp xúc chặt chẽ với ống đo, nhờ đó mà ông có thể đo dòng điện trên tế bào tinh trùng, một kỹ thuật gọi là "kẹp chặt miếng dán" (patch-clamping).

Kỹ thuật mới giúp các nhà khoa học nghiên cứu thêm các kênh khác điều phối hành vi tinh trùng. Chẳng hạn đầu tinh trùng cũng có chứa các kênh canxi, cho phép tinh trùng nhả enzyme ra làm tan những rào cản quanh noãn.

Nguồn: KH&ĐS; vnexpress.net 24/3/2006