Nghiên cứu ung thư: Gen zombie và voi
Tìm hiểu sâu về di truyền học của voi giúp giải thích tại sao chúng ít bị ung thư hơn con người. Câu trả lời xuất hiện dưới dạng một “gen thây ma” được kích hoạt lại.
Khoảng 17% số người chết vì ung thư, nhưng căn bệnh này không phải là vấn đề chỉ giới hạn ở con người; nó ảnh hưởng đến một loạt các loài.
Từ chó mèo đến cá và quỷ Tasmania - thậm chí cả khủng long mỏ vịt dường như đã bị ảnh hưởng.
Điều thú vị là dưới 5% số voi bị nuôi nhốt chết vì ung thư. Điều này thật đáng ngạc nhiên vì chúng sống trung bình 70 năm và có số lượng tế bào nhiều gấp 100 lần.
Sống lâu và có nhiều tế bào hơn có thể làm cho ung thư dễ xuất hiện hơn. Điều này là do thực tế là mỗi lần tế bào phân chia, DNA của nó được sao chép, điều này làm tăng khả năng xảy ra sai sót. Khi những sai sót này tích tụ trong một thời gian dài, ung thư có nhiều khả năng phát triển hơn.
Bạn càng có nhiều tế bào, càng có nhiều cơ hội bị ung thư. Ví dụ, những người cao hơn có nguy cơ ung thư cao hơn một chút so với những người thấp hơn, và tổng số tế bào trong cơ thể của họ có thể là một phần lý do tại sao.
Vì thế, trong một loài, số lượng tế bào tương quan với nguy cơ ung thư lớn hơn, nhưng giữa loài, mối tương quan này không xuất hiện. Đây được gọi là nghịch lý Peto, được đặt theo tên của nhà dịch tễ học ung thư Richard Peto, người đầu tiên mô tả câu hỏi hóc búa này vào những năm 1970.
Hiểu được điều gì làm cho các loài lớn hơn có khả năng chống chọi với bệnh ung thư là điều vừa thú vị vừa quan trọng; nếu chúng ta có thể hiểu cách tế bào voi vượt qua các khối u, có lẽ chúng ta có thể sử dụng kiến thức đó để giúp giảm tỷ lệ mắc bệnh ung thư của nhân loại.
Kiểm soát thiệt hại DNA của voi
Năm 2015, các nhà khoa học làm việc độc lập tại Đại học Chicago ở Illinois và Đại học Utah ở Thành phố Salt Lake đã tạo ra một bước đột phá trong việc tìm hiểu khả năng phục hồi của loài voi đối với bệnh ung thư.
Ở người và nhiều loài động vật khác, một gen được gọi là p53 hoạt động như một chất ức chế khối u; nó xác định các tổn thương DNA chưa được sửa chữa và gây ra cái chết của tế bào. Bằng cách này, các tế bào có khả năng trở thành giả mạo sẽ được bắt đầu từ trong trứng nước.
Khi các nhà khoa học xem xét bộ gen của voi, họ phát hiện ra rằng chúng mang ít nhất 20 bản sao của p53. Để so sánh, hầu hết các loài động vật, bao gồm cả chúng ta, chỉ mang một bản sao. Các bản sao bổ sung của voi có nghĩa là các tế bào có DNA bị hư hỏng được xác định và phá hủy nhanh chóng và hiệu quả hơn.
Muốn xây dựng dựa trên phát hiện đáng ngạc nhiên này, một nhóm từ Đại học Chicago gần đây đã xuất bản một bài báo mới trên tạp chí Báo cáo di động. Nghiên cứu phác thảo phần thứ hai của câu đố, giải thích thêm về việc voi xuất hiện như thế nào để có thể ngăn ngừa sự phát triển của bệnh ung thư.
Các tác giả của nó mô tả một gen chống ung thư đã quay trở lại từ người chết. Như tác giả nghiên cứu cao cấp Vincent Lynch, Tiến sĩ, một trợ lý giáo sư về di truyền học của con người, giải thích, “Các gen luôn sao chép. Đôi khi họ mắc lỗi, tạo ra các phiên bản không có chức năng được gọi là giả tạo. Chúng tôi thường coi những gen này một cách miễn cưỡng là những gen đã chết ”.
Sự gia tăng của gen zombie
Khi điều tra p53 ở voi, họ phát hiện ra rằng một gen giả được gọi là yếu tố ức chế bệnh bạch cầu 6 (LIF6) không còn là gen giả nữa và đã “sống lại”; nó đã "phát triển một công tắc bật mới."
Chức năng được hồi sinh của LIF6 đã cung cấp một phần khác của câu đố; một khi được kích hoạt bởi p53, LIF6 có thể đáp ứng với DNA bị hư hỏng bằng cách tấn công và giết chết tế bào. Nó thực hiện điều này bằng cách tạo ra một loại protein chọc thủng màng ty thể, do đó phá hủy nguồn cung cấp năng lượng của tế bào và giết chết nó nhanh chóng.
“Gien chết này đã sống lại. […] Điều này có lợi vì nó hoạt động để đối phó với những sai lầm di truyền, những lỗi được tạo ra khi DNA đang được sửa chữa. Loại bỏ tế bào đó có thể ngăn ngừa ung thư tiếp theo. "
Vincent Lynch, Ph.D.
Gien thây ma này dường như đã giúp voi tránh khỏi bệnh ung thư trong một thời gian dài: từ 25–30 triệu năm trước. Lynch giải thích: “Chúng ta có thể sử dụng các thủ thuật của quá trình tiến hóa để tìm ra khi nào gen không còn tồn tại này hoạt động trở lại.
Họ phỏng đoán rằng gen LIF6 được bật trở lại gần đúng thời điểm các họ hàng xa của voi có kích thước bằng con thỏ đất bắt đầu phát triển về tầm vóc. Những đột biến gen như vậy có thể đã giúp voi tiến hóa thành những con vật khổng lồ như ngày nay.
Đồng tác giả nghiên cứu Juan Manuel Vazquez giải thích: “Những động vật lớn, sống lâu phải có cơ chế tiến hóa mạnh mẽ để ngăn chặn hoặc loại bỏ tế bào ung thư để có thể sống lâu và đạt đến kích thước trưởng thành.
Những phát hiện thật hấp dẫn; chúng không chỉ cung cấp cái nhìn mới về bệnh ung thư, chúng còn cho chúng ta cái nhìn sơ lược về quá trình tiến hóa của loài voi. Tiếp theo, nhóm có kế hoạch điều tra LIF6, tập trung vào chính xác cách nó kích hoạt quá trình chết rụng.
