Cá voi lưng gù (bowhead whale) sống hơn 2 thế kỷ và nặng hàng chục nghìn kilogram, thách thức nghịch lý Peto về mối liên hệ giữa kích thước cơ thể, tuổi thọ và tỷ lệ ung thư. Một nghiên cứu đột phá mới đã tiết lộ khả năng sửa chữa DNA vượt trội của loài vật này, mở ra những hướng đi đầy hứa hẹn cho công cuộc điều trị và phòng ngừa ung thư ở con người.
Cá voi lưng gù là một trong những loài sinh vật sống sót đáng chú ý nhất của tự nhiên. Chúng sống được hơn 2 thế kỷ và nặng hơn 80.000 kilogram. Điều này thách thức một trong những câu hỏi dai dẳng nhất của sinh học: Tại sao các loài động vật lớn và sống lâu lại không phải đối mặt với tỷ lệ ung thư cao hơn? Mâu thuẫn rõ ràng này, được biết đến là nghịch lý Peto, từ lâu đã làm khó các nhà khoa học nghiên cứu về lão hóa và bệnh tật.
Một nghiên cứu gần đây được công bố trên Tạp chí Nature đã đưa ra những câu trả lời mới. Các nhà nghiên cứu phát hiện, tuổi thọ phi thường của cá voi lưng gù có thể không đến từ nhiều gen ức chế khối u hơn. Thay vào đó, nó đến từ khả năng sửa chữa DNA bị hư hỏng đặc biệt của chúng. Những phát hiện này hiện đang thu hút sự chú ý toàn cầu vì tiềm năng truyền cảm hứng cho những hướng đi mới trong nghiên cứu và điều trị ung thư.
Ung thư về cơ bản là một căn bệnh của các đột biến. Một sinh vật sống càng lâu, tế bào của nó càng có nhiều cơ hội tích lũy tổn thương di truyền. Tuy nhiên, cá voi lưng gù dường như né tránh được rủi ro này. Bằng cách kiểm tra các tế bào nguyên bào sợi của cá voi và so sánh chúng với tế bào của người và chuột, các nhà nghiên cứu đã phát hiện các tế bào của cá voi không có khả năng kháng biến đổi cao hơn. Thay vào đó, chúng hiệu quả hơn trong việc duy trì tính toàn vẹn di truyền.
Nghiên cứu tiết lộ, các tế bào cá voi cần ít “tác động” hay đột biến hơn để trở thành ác tính so với tế bào người. Đây là một phát hiện ban đầu có vẻ phản trực giác. Tuy nhiên, chính những tế bào này cũng thể hiện các cơ chế sửa chữa DNA được tăng cường đáng kể. Chúng sửa chữa các lỗi trước khi chúng có thể tích lũy thành các đột biến gây ung thư. Sự cân bằng giữa tính dễ bị tổn thương và khả năng sửa chữa này có thể giải thích cách cá voi lưng gù duy trì một cuộc sống lâu dài và khỏe mạnh. Điều này diễn ra bất chấp kích thước cơ thể khổng lồ và tuổi thọ của chúng.
Đối với các nhà khoa học nghiên cứu ung thư, cái nhìn sâu sắc này định hình lại cách hiểu về khả năng phục hồi của tế bào. Thay vì chỉ đơn giản loại bỏ các tế bào bị hư hỏng như nhiều sinh vật khác, cá voi lưng gù dựa vào việc bảo tồn và sửa chữa chúng. Điều này có thể chỉ ra những cách an toàn hơn và hiệu quả hơn để duy trì sức khỏe mô theo thời gian. Đây là một nguyên tắc có ý nghĩa rõ ràng đối với việc lão hóa và phòng ngừa ung thư.
Chìa khóa cho sự bền bỉ của tế bào cá voi nằm ở các quá trình sửa chữa DNA vượt trội của chúng. Đặc biệt, đó là khả năng sửa chữa các đứt gãy sợi kép, một trong những dạng tổn thương di truyền nguy hiểm nhất. Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các tế bào cá voi lưng gù vượt trội hơn tế bào người và chuột trong cả hai con đường sửa chữa DNA chính. Đó là ghép nối không tương đồng (non-homologous end joining) và tái tổ hợp tương đồng (homologous recombination).
Trung tâm của khả năng này là một loại protein có tên là protein gắn RNA cảm ứng lạnh, hay CIRBP. Phân tử này được tìm thấy với số lượng đặc biệt cao trong các tế bào và mô của cá voi lưng gù.
CIRBP hoạt động như một chất ổn định phân tử, giúp các enzyme sửa chữa tìm và khắc phục DNA bị hư hỏng. Khi các nhà khoa học biểu hiện quá mức phiên bản CIRBP của cá voi lưng gù trong tế bào người, nó đã cải thiện đáng kể độ chính xác sửa chữa DNA. Đồng thời, nó cũng làm giảm các bất thường nhiễm sắc thể và làm chậm quá trình biến đổi ác tính. Nói cách khác, các tế bào người trở nên ổn định hơn và ít có khả năng thay đổi giống ung thư hơn.
Các thí nghiệm sâu hơn trên ruồi giấm đã ủng hộ những phát hiện này. Chúng cho thấy việc biểu hiện quá mức CIRBP đã làm tăng tuổi thọ và tăng cường khả năng kháng bức xạ. Bằng chứng này cho thấy chức năng của CIRBP, bảo vệ tính toàn vẹn của DNA, có thể là một cơ chế được bảo tồn qua quá trình tiến hóa. Nó góp phần vào tuổi thọ và khả năng kháng ung thư trên các loài.
Hiểu rõ cách CIRBP hoạt động có thể mang lại những ý nghĩa biến đổi cho nghiên cứu ung thư. Các liệu pháp điều trị ung thư hiện tại, như hóa trị và xạ trị, nhằm mục đích tiêu diệt các tế bào ung thư bằng cách gây tổn thương DNA. Tuy nhiên, chúng cũng gây hại cho các mô khỏe mạnh, thường dẫn đến tác dụng phụ và các rủi ro thứ cấp. Những hiểu biết từ cá voi lưng gù gợi ý một cách tiếp cận mới: Thay vì tập trung vào sự phá hủy, các liệu pháp trong tương lai có thể tăng cường khả năng tự sửa chữa DNA của cơ thể. Điều này sẽ ngăn chặn các đột biến ác tính hình thành ngay từ đầu.
Khả năng sửa chữa DNA được tăng cường cũng có thể đóng vai trò trong can thiệp ung thư sớm. Nếu các nhà nghiên cứu có thể mô phỏng sự chính xác của cá voi trong việc duy trì sự ổn định của bộ gen, có thể ngăn chặn các tế bào tiền ung thư phát triển thành khối u. Điều này có thể cách mạng hóa ngành ung thư học phòng ngừa, đặc biệt đối với những người có các điểm yếu di truyền bẩm sinh hoặc sự suy giảm khả năng sửa chữa liên quan đến tuổi tác.
Hơn nữa, việc phát hiện ra rằng lượng CIRBP tăng lên dưới tác động của lạnh phù hợp với nghiên cứu mới nổi về cách nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất và sửa chữa của tế bào. Điều này mở ra cánh cửa để khám phá các can thiệp dựa trên môi trường hoặc lối sống. Chúng có thể kích thích các phản ứng phân tử tương tự ở người. Mặc dù các ứng dụng thực tế vẫn còn xa, nghiên cứu đã giới thiệu một mô hình sinh học mới. Nó kết nối sinh học phân tử, ung thư học và khoa học lão hóa.
Chiến lược sửa chữa DNA của cá voi lưng gù không chỉ mang đến cái nhìn thoáng qua về một kỳ quan tiến hóa. Nó còn giới thiệu một bản thiết kế tiềm năng để bảo vệ các tế bào người khỏi đột biến và lão hóa. Hầu hết các sinh vật dựa vào quá trình apoptosis, hay chết tế bào theo chương trình, để loại bỏ các tế bào bị hư hỏng. Mặc dù hiệu quả trong thời gian ngắn, quá trình apoptosis quá mức có thể góp phần gây thoái hóa mô theo thời gian. Giải pháp thay thế của cá voi là sửa chữa thay vì loại bỏ. Điều này bảo tồn chức năng tế bào trong khi duy trì sự ổn định của bộ gen. Đây có thể là chìa khóa cho cả tuổi thọ và khả năng kháng ung thư.
Những phát hiện của nghiên cứu cung cấp nền tảng cho nghiên cứu trong tương lai về cách các tế bào người có thể được định hướng về mặt di truyền hoặc dược lý để đạt được hiệu quả sửa chữa tương tự. Nếu các nhà khoa học có thể xác định các hợp chất giúp tăng cường hoạt động giống CIRBP hoặc ổn định các con đường sửa chữa DNA, một ngày nào đó họ có thể phát triển các liệu pháp giảm nguy cơ ung thư. Đồng thời, các liệu pháp này không làm tổn hại chức năng tế bào bình thường.
Những ý nghĩa này mở rộng ra ngoài lĩnh vực ung thư học. Khi dân số già đi, gánh nặng của các bệnh liên quan đến tổn thương DNA, từ rối loạn thoái hóa thần kinh đến suy giảm miễn dịch, tiếp tục gia tăng. Cá voi lưng gù chứng minh rằng việc duy trì tính toàn vẹn của bộ gen trong hàng thế kỷ là khả thi về mặt sinh học. Sinh học của chúng cuối cùng có thể truyền cảm hứng cho khoa học y tế. Nó sẽ định nghĩa lại cách chúng ta nhìn nhận sự lão hóa, không phải là sự suy giảm không thể tránh khỏi. Thay vào đó, nó là một tình trạng có thể được kiểm soát bằng cách bảo vệ chính cấu trúc của các tế bào chúng ta.
(Nguồn: Times of India)
