Các nhà khoa học phát hiện ra tiềm năng chống lão hóa trong loại thuốc cũ
Các thử nghiệm lâm sàng đang được tiến hành để kiểm tra xem liệu rapamycin, một loại thuốc đã được sử dụng như một chất ức chế miễn dịch trong nhiều thập kỷ, cũng có thể điều trị ung thư và thoái hóa thần kinh. Các nhà khoa học cũng quan tâm đến việc khám phá các đặc tính chống lão hóa của nó.
Rapamycin lấy tên từ Rapa Nui, thuật ngữ bản địa của Đảo Phục sinh. Vào những năm 1960, các nhà khoa học đã đến hòn đảo này để tìm kiếm các chất kháng khuẩn mới. Họ phát hiện ra rằng đất của hòn đảo này chứa vi khuẩn có chứa "một hợp chất có đặc tính kháng nấm, ức chế miễn dịch và kháng u đáng chú ý."
Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã tin rằng rapamycin phát huy hầu hết tác dụng của nó bằng cách ngăn chặn mục tiêu cơ học được đặt tên thích hợp của rapamycin (mTOR). Tuy nhiên, họ cũng nghi ngờ rằng loại thuốc này có thể hoạt động không chỉ qua con đường truyền tín hiệu tế bào này.
Giờ đây, bằng cách phát hiện ra mục tiêu tế bào thứ hai cho rapamycin, một nghiên cứu gần đây cung cấp những hiểu biết có giá trị về tiềm năng của thuốc như một chất bảo vệ thần kinh, chống lão hóa.
Mục tiêu thứ hai là một protein được gọi là mucolipin 1 tiềm năng thụ thể thoáng qua (TRPML1). Nhắm mục tiêu TRPML1 dường như thúc đẩy một quá trình tái chế ngăn chặn các tế bào bị tắc nghẽn bởi chất thải và protein bị lỗi.
Sự tích tụ của các protein bị lỗi trong tế bào là một đặc điểm của quá trình lão hóa. Nó cũng là dấu hiệu nhận biết bệnh Alzheimer, Parkinson, và các bệnh thoái hóa thần kinh khác.
Nghiên cứu là công trình của các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan ở Ann Arbor và Đại học Công nghệ Chiết Giang ở Trung Quốc. Họ báo cáo những phát hiện của họ trong một PLOS Sinh học giấy.
Người điều tra nghiên cứu chính là Haoxing Xu, người giám sát một phòng thí nghiệm tại Khoa Sinh học Phân tử, Tế bào và Phát triển, tại Đại học Michigan.
“Việc xác định mục tiêu mới của rapamycin cung cấp một cái nhìn sâu sắc trong việc phát triển thế hệ rapamycin tiếp theo, sẽ có tác dụng cụ thể hơn đối với bệnh thoái hóa thần kinh,” đồng tác giả nghiên cứu Wei Chen, người làm việc tại phòng thí nghiệm của Xu cho biết.
Rapamycin và autophagy
Kể từ khi phát hiện ra rapamycin, các công dụng khác nhau của nó như một chất ức chế miễn dịch đã mở rộng từ việc ngăn chặn sự từ chối miễn dịch của việc cấy ghép nội tạng đến lớp phủ của stent hỗ trợ mở động mạch vành.
Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) cũng đã phê duyệt một số dẫn xuất rapamycin, hoặc “rapalogs”, cho các thử nghiệm lâm sàng để đánh giá hiệu quả của chúng trong việc nhắm mục tiêu các tế bào ung thư và điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh. Ngoài ra, các nghiên cứu ở động vật có vú, ruồi và các sinh vật khác đã chỉ ra rằng rapamycin có thể kéo dài tuổi thọ.
Khi rapamycin ngăn chặn mTOR, nó sẽ ngăn chặn sự phát triển của tế bào. Đó là lý do tại sao các nhà phát triển thuốc quan tâm đến tiềm năng của nó như một chất chống ung thư bởi vì sự phát triển không kiểm soát của các tế bào là một đặc điểm chính của bệnh ung thư.
Tuy nhiên, việc chặn mTOR cũng đặt tính năng autophagy trong chuyển động. Autophagy là một quá trình tế bào khác loại bỏ và tái chế các thành phần tế bào bị hư hỏng và các protein có hình dạng sai và không hoạt động chính xác.
Autophagy phụ thuộc vào các ngăn tái chế tế bào được gọi là lysosome để phân hủy các chất thải thành các khối xây dựng phân tử mà tế bào có thể sử dụng lại.
“Chức năng chính của lysosome là duy trì trạng thái khỏe mạnh của tế bào bởi vì nó phân hủy các chất độc hại bên trong tế bào,” đồng tác giả nghiên cứu Xiaoli Zhang, người cũng làm việc trong phòng thí nghiệm của Xu, giải thích.
“Trong điều kiện căng thẳng,” cô ấy nói thêm, “autophagy có thể dẫn đến […] sự tồn tại của tế bào bằng cách làm suy giảm các thành phần rối loạn chức năng và cung cấp các khối xây dựng của tế bào, chẳng hạn như axit amin và lipid.”
TRPML1 và lysosome
TRPML1 là một protein nằm trên bề mặt của lysosome và hoạt động như một kênh dẫn các ion canxi. Nó truyền các tín hiệu kiểm soát chức năng của các lysosome.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng “kẹp miếng dán lysosome” để điều tra vai trò của TRPML1. Kỹ thuật rất phức tạp này cho phép các nhà nghiên cứu quan sát hoạt động của kênh. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mẫu tế bào của động vật có vú và người trong nghiên cứu của họ.
Sử dụng kẹp miếng dán, nhóm nghiên cứu có thể chỉ ra rằng rapamycin có thể mở kênh TRPML1 trong lysosome của tế bào một cách độc lập với mTOR. Không quan trọng việc mTOR đang hoạt động hay không hoạt động; hiệu quả là như nhau.
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng rapamycin không thể kích hoạt quá trình tự động ở các tế bào thiếu TRPML1. Điều này cho thấy rằng rapamycin cần TRPML1 để tăng cường khả năng tự động.
Các tác giả kết luận rằng “việc xác định TRPML1 như một mục tiêu [rapamycin] bổ sung, độc lập với mTOR, có thể dẫn đến hiểu biết cơ học tốt hơn về tác dụng của [rapamycin] đối với sự thanh thải của tế bào.”
Chen nói: “Chúng tôi nghĩ rằng lysosome TRPML1 có thể đóng góp đáng kể vào tác dụng bảo vệ thần kinh và chống lão hóa của rapamycin.
“Nếu không có kênh này, bạn sẽ bị thoái hóa thần kinh. Nếu bạn kích thích kênh, đó là chất chống thoái hóa thần kinh. "
Haoxing Xu
