Trẻ mãi: tìm ra gốc rễ của tế bào gốc

Khả năng độc nhất của tế bào gốc để phát triển thành bất cứ một dạng tế bào nào - một tính chất được gọi là đa năng - đã thể hiện sự hứa hẹn trong lĩnh vực y tế của chúng. Các nhà nghiên cứu cho rằng tính chất này một ngày nào đó có thể dẫn tới việc tạo ra, ví dụ như, những mô và cơ quan được phát triển trong phòng thí nghiệm rất hữu ích để làm các mô cấy. 

Các nhà khoa học đã đặt ra mục tiêu là xác định xem những gen nào xác định một tế bào gốc. Laurie A. Boyer ở Viện Whitehead ở Cambridge, Mỹ, cho rằng nếu như các nhà khoa học có thể khám phá ra những gen này, thì họ sẽ hiểu được tính chất đa năng của tế bào gốc được thiết lập nên như thế nào. Với kiến thức về những cơ chế của tính đa năng, các nhà khoa học có thể sẽ học được cách tái lập trình một gen trưởng thành để cho nó cũng có tính đa năng như của một tế bào gốc.

Boyer và các cộng sự đã khảo sát 3 protein được biết là nắm vai trò quyết định trong việc giữ cho các tế bào gốc không phát triển thành một dạng tế bào chuyên biệt. Những protein này, được gọi là Oct4, Sox2 và Nanog, được xếp vào dạng các nhân tố sao chép. Như vậy, chúng liên kết với những gen chuyên biệt và điều chỉnh hoạt động của những gen này. Các nhà khoa học không biết ba nhân tố sao chép này duy trì tính đa năng tế bào gốc như thế nào.

Để hiểu được điều này, các nhà nghiên cứu xác định những gen mà Oct4, Sox2 và Nagog liên kết với nó. Họ đã ghi được rằng ba nhân tố sao chép này gắn với một vùng của bộ gen chứa những gen mà những nhà nghiên cứu khác đã chứng minh là điều khiển sự phát triển của tế bào. ít nhất một nhân tố liên kết với mỗi một trong số 2.260 gen.

Các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy 1.303 trong số những gen đó hoạt hóa trong tế bào gốc và đến lượt mình, các sản phẩm protein của một số gen này lại hoạt hóa thêm nhiều gen.

Đồng thời, 3 nhân tố này ngăn chặn rất nhiều gen cần thiết cho tế bào gốc để phân hóa thành các dạng tế bào chuyên biệt trong suốt quá trình phát triển của phôi. Những khám phá gợi ra rằng Oct4, Sox2 và Nanog là những “chiếc máy điều chỉnh thông minh”. Boyer cho biết, cả ba protein này “tắt” sự phân hóa và cho phép có một trạng thái đa chức năng.

Bên cạnh việc phát hiện ra vai trò quan trọng của những máy điều chỉnh này, các nhà nghiên cứu còn phác họa ra cơ chế sinh học phân tử đằng sau tính đa năng. Bởi vì tất cả ba protein điều chỉnh này đều liên kết với 353 trong số các gen, các nhà nghiên cứu kết luận rằng những protein điều chỉnh hoạt động liên kết với nhau để giữ cho một tế bào gốc không bị phân hóa. Nghiên cứu cũng gợi ý rằng Oct4, Sox2 và Nanog tương tác theo một phương pháp phức tạp, phương pháp này điều khiển mức độ thể hiện của các protein này trong tế bào. Công trình nghiên cứu của nhóm Boyer đã xác định một đội ngũ những gen là mục tiêu của những protein điều chỉnh thông minh. Đây là bước khởi đầu để thử nghiệm thêm những khía cạnh của hệ thống điều chỉnh tế bào gốc.

Để làm rõ những chi tiết phân tử bổ sung, nhóm nghiên cứu dự định làm xáo trộn các protein và các gen thể hiện hành vi của tế bào gốc và quan sát xem các tế bào phản ứng lại như thế nào. Nhóm nghiên cứu dự đoán, công việc này sẽ mở rộng tầm nhìn vừa về tính đa năng trong tế bào và về quá trình đáng lưu ý mà qua đó một tế bào phát triển trở thành một cơ quan hoàn chỉnh

Nguồn: Tri thức và phát triển, số 43/2005