Làm thế nào các protein thiết kế có thể ngăn chặn ung thư?
Các nhiễm sắc thể, hoặc các phân tử DNA được tìm thấy trong các tế bào mang vật chất di truyền, được “liên kết” bởi các telomere, điều này sẽ ngăn chúng “làm sáng tỏ”. Telomere cũng rất quan trọng trong quá trình tăng trưởng và lão hóa của tế bào, nhưng điều gì sẽ xảy ra khi ung thư “cướp” chúng, và điều này có thể ngăn chặn được không?
“Một tế bào bình thường phát triển trong một khoảng thời gian thích hợp cần thiết để chúng ta phát triển và duy trì cơ thể của mình,” phó giáo sư Oliver Rackham, Đại học Tây Úc ở Crawley giải thích.
Một số cơ chế phân tử nhất định được đặt ra trong các tế bào để “cho biết” chúng phát triển bao nhiêu và thời điểm ngừng phát triển.
Một trong những cơ chế như vậy liên quan đến các telomere, là các "nắp" ở các đầu của nhiễm sắc thể. Nhiễm sắc thể mang thông tin di truyền.
Telomere được “gắn” vào các sợi đơn của DNA được để lại “treo” ở các đầu tận cùng, hay còn gọi là termini, của nhiễm sắc thể, bảo vệ chúng như ban đầu.
“[Tế bào] kiểm soát sự phát triển của chúng bằng cơ chế đếm phân tử cho biết tế bào đó bao nhiêu tuổi. Điều này xảy ra trên các đầu của nhiễm sắc thể của chúng ta có rất ít nắp trên chúng, ”Rackham nói.
“Mỗi lần tế bào phân chia,” anh ấy tiếp tục, “một chút ở nắp nhiễm sắc thể sẽ biến mất. Một khi các nắp co lại đến một độ dài nhất định, tế bào biết rằng nó đã phân chia quá nhiều lần và sau đó nó sẽ ngừng phát triển hoặc chết đi ”.
Làm thế nào ung thư không quan tâm đến sự phát triển của tế bào
Nhưng vấn đề xảy ra khi các telomere không ngắn dần như chúng phải vậy. Trong suốt thời thơ ấu của một người, telomere tự nhiên “tồn tại lâu hơn” vì cá nhân đó vẫn cần tăng trưởng và phát triển.
Tuy nhiên, nếu ở tuổi trưởng thành, cơ chế điều chỉnh sự ngắn lại của các telomere và do đó quá trình lão hóa của tế bào bị gián đoạn và các telomere không ngắn lại, các tế bào sẽ tiếp tục phát triển bất thường.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng điều này xảy ra trong bệnh ung thư. Như Rackham đã nói, “Tế bào ancer [C] phá vỡ cơ chế đếm làm co các đầu mút của nhiễm sắc thể của chúng ta để tế bào ung thư tiếp tục tái tạo vô thời hạn.”
Làm thế nào để ung thư “chiếm đoạt” các telomere? Rackham giải thích: “[B] y sản xuất một loại enzyme gọi là telomerase mà chúng ta cần khi còn nhỏ và phát triển rất nhanh nhưng chúng ta sẽ ngừng sản xuất khi ngừng phát triển nhanh chóng.
Nhà nghiên cứu lưu ý, khoảng 90% tế bào ung thư có chứa telomerase, do đó phá vỡ cơ chế tự điều chỉnh bình thường của tế bào.
Các protein nhân tạo này là 'đầu tiên'
Rackham và một nhóm các chuyên gia từ Viện Nghiên cứu Y khoa Harry Perkins của Đại học Tây Úc đang làm việc để tìm ra một cách hiệu quả để ngăn chặn telomerase tạo điều kiện cho sự phát triển bất thường của các tế bào trong bệnh ung thư.
Enzyme này hoạt động bằng cách “kéo dài” các telomere ở các đầu của nhiễm sắc thể, thực tế là “đổi mới” thời gian tồn tại của chúng.
Như họ đã báo cáo trong một bài báo hiện đã được xuất bản trên tạp chí Nature Communications, nhóm nghiên cứu của Đại học Tây Úc đã phát triển các protein nhân tạo quấn quanh các đầu của nhiễm sắc thể, do đó ngăn chặn telomerase để “củng cố” các telomere.
“Những protein này”, Rackham giải thích, “khóa DNA [sợi đơn] [được bảo vệ bởi các telomere] để telomerase không thể chạm vào nó.”
“Phòng thí nghiệm của chúng tôi đã thiết kế các protein, lần đầu tiên, thực sự có thể nhận ra DNA sợi đơn và liên kết nó. Về cơ bản, chúng ta có thể lập trình các protein này để nhắm mục tiêu chúng, ”ông lưu ý.
Khi làm điều này, nhóm nghiên cứu đã tìm cách phá vỡ cơ chế phân tử mà ung thư sẽ “xâm nhập” để thúc đẩy sự phát triển không kiểm soát và do đó có hại của các tế bào.
Các nhà nghiên cứu đã bày tỏ sự phấn khích trước khám phá của họ, lập luận rằng sự phát triển của các protein có thể liên kết với DNA sợi đơn, trong tương lai, có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực điều trị quan tâm.
Các tác giả kết luận: “Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chỉ ra rằng chúng tôi có khả năng thiết kế các protein nhận biết các trình tự [DNA sợi đơn] cụ thể được quan tâm, với nhiều ứng dụng tiềm năng trong sinh học và công nghệ sinh học,” các tác giả kết luận.
