Ngăn chặn quá trình ’tự diệt’ ở tế bào khoẻ

APOPTOSIS

Quả là không hoàn toàn thoải mái khi biết rằng các tế bào của chúng ta được thiết lập để tự hủy hoại bản thân. Nhưng giống như tất cả mọi thứ, nó là một câu hỏi về sự cân bằng tự nhiên.

Được biết đến như là apoptosis, quá trình chết tế bào được lập trình này là điều cần thiết để giữ cho cơ thể khỏe mạnh. Nó kích hoạt khi các tế bào bị già và bệnh cũng như trong quá trình phát triển.

Trong bụng mẹ, các ngón tay trên một bàn tay của thai nhi lúc đầu dính vào nhau. Nhờ apoptosis chỉ đạo mà tế bào giữa các ngón tay chết đi, từ đó mỗi ngón tay mới thành hình riêng.

Các tế bào phát triển nhanh như da và niêm mạc ruột của chúng ta cũng phải đối mặt với axit tiêu hóa mạnh, được thay thế thường xuyên nhất. Con người trưởng thành trung bình mất từ 50 đến 70 tỷ tế bào mỗi ngày do quá trình tự hủy.

Bởi vì cái chết của tế bào được lập trình là không thể đảo ngược một khi nó đã bắt đầu, apoptosis được điều chỉnh chặt chẽ bởi cơ thể, và đó là trọng tâm của nhiều nghiên cứu vì nó liên quan đến sự tiến triển của nhiều bệnh.

Apoptosis quá mức có thể làm cho các mô bị lãng phí hoặc bị teo trong các tình trạng như loạn dưỡng cơ, trong khi một lượng không đủ có thể gây ra sự tăng sinh hoặc tăng trưởng tế bào không kiểm soát được, dẫn đến ung thư.

Một số protein gọi là caspase được kích hoạt để thúc đẩy quá trình apoptosis, nhưng bước then chốt này được kiểm soát bởi các thành viên của họ protein BCL-2.

Họ protein này là trọng tâm của 11 năm nghiên cứu hợp tác tại Viện nghiên cứu y khoa Walter and Eliza Hall, dẫn đầu bởi giáo sư David Huang, giáo sư Guillaume Lessene và giáo sư Benjamin Kile (hiện thuộc Đại học Monash), với sự tài trợ của chính phủ và nhiều tổ chức y tế khác.

Nhóm nghiên cứu gần đây đã công bố kết quả tiền lâm sàng trên tạp chí Nature Chemical Biology, nhấn mạnh khám phá của họ về một hợp chất độc đáo có thể giữ cho các tế bào sống và hoạt động khi chúng sẽ chết.

ĐIỂM HẾT LỐI LÙI

Trong họ protein BCL-2, một số protein thúc đẩy sự sống của tế bào, trong khi những loại khác làm chết tế bào.

Các protein được gọi là BAK và BAX có liên quan đến một bước quan trọng của sự chết tế bào được gọi là ‘điểm không thể lùi về’ (point of no return) vì các tế bào được cam kết sẽ chết khi BAK hoặc BAX được kích hoạt.

Vì vậy, chìa khóa cho nghiên cứu của nhóm là hiểu cách chặn sự kích hoạt BAK. Họ đã sàng lọc một tập hợp khổng lồ gồm 250.000 phân tử dược liệu có tiềm năng cho việc ngăn chặn apoptosis.

"Thí nghiệm của chúng tôi đã đẩy các tế bào đến bờ vực của cái chết và tìm kiếm các hợp chất giải cứu nó," giáo sư Lessene giải thích. "Kết quả tìm thấy là khi một hợp chất mà chúng tôi đặt tên là WEHI-9625 liên kết với protein VDAC2 trong lộ trình apoptosis, thì BAK không còn có thể kích hoạt sự chết tế bào nữa," ông nói.

"Điều đó hơi giống như khi một người bị bắt phải còng tay với một sĩ quan cảnh sát để không thể chạy trốn hoặc làm bất cứ gì có hại".

Hợp chất WEHI-9625 hiện được coi là một loại thuốc chứng minh và bước tiếp theo của nhóm là tìm hiểu cách thức nó tương tác với VDAC2 và BAK ở cấp độ phân tử.

Loại thuốc mới được nhắc đến như một phương thức "ngăn chặn tế bào tự chết," giúp giảm thiểu những tổn thương ở cấp độ tế bào sau các biến chứng y khoa như đau tim.

CAN THIỆP TRƯỚC KHI QUÁ MUỘN

"Phát hiện này có thể cung cấp cho các bác sĩ lâm sàng khả năng can thiệp và ngăn chặn sự chết của tế bào," giáo sư Lessene nói. ’Công cụ chặn chết tế bào mới này là một cuộc cách mạng trong khả năng giữ cho các tế bào sống và khỏe mạnh trong phòng thí nghiệm,’ ông nói.

Đây sẽ là một thay đổi lớn cho các trường hợp cấp cứu và thủ tục y tế, chẳng hạn như giảm thiểu tổn thương tế bào sau các cơn đau tim, hoặc bảo quản các bộ phận dành cho cấy ghép.

Giáo sư Kile, Trưởng phòng Giải phẫu và Sinh học Phát triển tại Viện Khám phá Sinh học Monash, nói rằng "WEHI-9625 là hợp chất đầu tiên được xác định là ngăn chặn thành công apoptosis và giữ cho các tế bào hoạt động."

"Chúng tôi đã chỉ ra rằng có thể ngăn chặn dòng thác sinh hóa gây ra sự chết tế bào, ngay tại thời điểm nó bắt đầu."

VÔ GIÁ ĐỐI VỚI TƯƠNG LAI CỦA Y HỌC

Với khả năng giúp các tế bào chống lại quy trình "tự diệt" thông thường để tiếp tục sống sót và hoạt động, loại thuốc mới được nhắc đến như một phương thức "ngăn chặn tế bào tự chết," giúp giảm thiểu những tổn thương ở cấp tế bào sau các biến chứng y khoa như đau tim. Ngoài ra, loại thuốc mới còn có thể giúp bảo quản các nội tạng lâu hơn để phục vụ các bệnh nhân cấy ghép.

Giáo sư Huang, người đứng đầu phòng thí nghiệm thuộc bộ phận Tế bào máu và Ung thư máu của Viện, cho biết thêm rằng khả năng ngăn chặn cái chết tế bào không mong muốn có thể là vô giá đối với tương lai của ngành chăm sóc y tế.

"Chấn thương cấp tính có thể khiến các tế bào chết nhanh chóng dẫn đến mất và suy yếu các mô và cơ bắp. Trong những trường hợp như vậy, việc có thể ngăn chặn sự chết tế bào không được kiểm soát có thể cải thiện sự phục hồi của bệnh nhân, hoặc thậm chí là cơ hội sống sót của họ," ông nói.

"Việc nghiên cứu về sự chết tế bào đã kéo dài hơn 30 năm, bắt đầu với phát hiện mang tính bước ngoặt vào cuối những năm 1980 rằng protein BCL-2 có thể cho phép sự sống của tế bào ung thư kéo dài. Khám phá quan trọng này đã giúp chúng tôi thông báo về sự phát triển của một phương pháp điều trị chống ung thư cho bệnh nhân mắc bệnh bạch cầu."

"Nghiên cứu mới nhất của chúng tôi đã làm sáng tỏ mặt khác của cùng một đồng xu, mang đến hy vọng rằng một ngày nào đó các loại thuốc can thiệp thành công để ngăn chặn apoptosis có thể được sử dụng để điều trị các bệnh như bệnh tim mạch và rối loạn thoái hóa."

Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm cách áp dụng kiến thức để phát triển các chất ngăn chặn tế bào tự chết sao cho được hiệu quả và an toàn ở người.

Giáo sư Huang cho biết các bước tiếp theo cũng sẽ liên quan đến việc áp dụng kiến thức cho các mô hình bệnh phức tạp hơn.

"Có thể có những ứng dụng để giữ cho các tế bào sống để ngăn ngừa các bệnh thoái hóa," ông nói.

NCCong dịch