Loài kỳ nhông giúp giới khoa học giải mã bí ẩn tái sinh chi thể ở sinh vật sống

Việc nghiên cứu cách axit retinoic truyền tín hiệu ở loài kỳ nhông sống dưới nước với “nụ cười thân thiện” này có thể giúp các nhà khoa học phát triển những phương pháp chữa bệnh mới và mở ra tiềm năng ứng dụng trong liệu pháp gen cho con người. (Nguồn: Đại học Northeastern)

Loài kỳ nhông có tên Axolotl có tua mềm mại, “nụ cười thân thiện” và làn da phát sáng có khả năng tự mọc lại tay chân sau tổn thương đang mở ra hy vọng mới cho ngành y học tái tạo.

Nhóm các nhà nghiên cứu do Giáo sư James Monaghan, Giám đốc Viện Hình ảnh Hóa học - Sinh học thuộc Đại học Northeastern dẫn đầu đã đi sâu nghiên cứu nhằm giải mã cơ chế sinh học đằng sau “siêu năng lực” này.

Trong nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí khoa học Nature Communications, nhóm đã phát hiện vai trò then chốt của một phân tử quen thuộc là axit retinoic. Đây là hợp chất thường thấy trong các sản phẩm trị mụn chứa retinol, nhưng cũng chính là tín hiệu quyết định việc các tế bào bị tổn thương ở kỳ nhông axolotl sẽ mọc lại bộ phận nào.

Theo Giáo sư James Monaghan, acid retinoic cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của phôi người, giúp định hình các bộ phận như đầu, tay, chân. Tuy nhiên, vì lý do chưa xác định, những tế bào trong cơ thể người dường như mất khả năng “lắng nghe” các tín hiệu tái sinh từ phân tử này ngay từ khi còn nằm trong bào thai.

Để tìm hiểu kỹ hơn, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các cá thể kỳ nhông Axolotl biến đổi gen để chúng phát sáng màu xanh huỳnh quang tại các điểm mà acid retinoic được kích hoạt trong quá trình tái sinh.

Phương pháp ban đầu là tiêm vào cơ thể kỳ nhông một lượng lớn axit retinoic để quan sát phản ứng. Kết quả, tại vị trí bị cắt cụt, các cá thể này không chỉ mọc lại bàn tay mà mọc cả cánh tay, cho thấy các tín hiệu phân tử đã bị “nhiễu loạn”.

PGS. Catherine McCusker, đến từ Đại học Massachusetts Boston, một nhà sinh học cũng thực hiện nghiên cứu về quá trình tái tạo chi ở kỳ nhông, nhận định, “khi bơm quá nhiều acid retinoic vào vết thương, hàng loạt gene kể cả những gene không cần thiết cho quá trình mọc lại cũng sẽ bị kích hoạt”.

Chính vì thế, nhóm của GS. Monaghan đã chuyển hướng sang phân tích cách cơ thể kỳ nhông có thể điều chỉnh lượng axit retinoic tự nhiên. Họ phát hiện một enzyme có tên CYP26B1 đảm nhận nhiệm vụ phân hủy phân tử này.

Khi enzyme bị ức chế, hiện tượng mọc thừa (như tay biến thành cả cánh tay) lại xảy ra. Điều này chứng minh cơ thể Axolotl sở hữu một cơ chế kiểm soát nội sinh rất tinh vi để giới hạn phạm vi tái sinh phù hợp.

Một điểm đặc biệt khác là khả năng “khử biệt hóa” của tế bào Axolotl. Khi bị tổn thương, tế bào của chúng có thể quay lại trạng thái nguyên thủy như tế bào phôi, từ đó tiếp nhận các tín hiệu của acid retinoic để xây dựng lại chi thể. Trong khi đó, tế bào người lại phản ứng với tổn thương bằng cách tạo sẹo, sản sinh collagen rồi dừng lại.

Dù khả năng cơ thể người tự tái sinh các bộ phận như tay, chân vẫn còn là điều xa vời, nhưng việc nghiên cứu cách acid retinoic truyền tín hiệu ở loài lưỡng cư này có thể mở đường cho các phương pháp chữa lành mới trong y học tái tạo và ứng dụng trong liệu pháp gene ở người.

Theo PGS. Catherine McCusker, việc hiểu được cơ chế của axit retinoic trong việc hướng dẫn tái tạo sẽ là bước đệm quan trọng để phát triển phương pháp làm lành vết thương, hạn chế sẹo, thậm chí khôi phục các bộ phận đã mất.

“Chúng ta cần tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu sinh học cơ bản… Chính những khám phá tưởng như xa vời lại có thể mở ra những cách tiếp cận hoàn toàn mới, những điều mà y học hiện nay chưa thể hình dung”, bà nói.

TH