Sinh vật nhỏ bé tiết lộ 'mã sinh tồn' giúp con người chống bức xạ và chữa ung thư?
Nghiên cứu mới của Đại học Iowa hé lộ cấu trúc và tiềm năng của protein Dsup – bí quyết giúp gấu nước chống chịu phóng xạ gấp 1.000 lần con người, mở ra ứng dụng trong y học và du hành vũ trụ.
Loài gấu nước có kích thước rất nhỏ nhưng ẩn chứa bí mật có thể giúp con người chống bức xạ. Ảnh: PM.
Không có loài vật nào trên Trái Đất – hay thậm chí ngoài không gian – giống với gấu nước (tardigrade). Ở một khía cạnh nào đó, điều này hoàn toàn đúng theo nghĩa đen, bởi gấu nước – được đặt tên như vậy bởi hình dáng mũm mĩm giống con gấu – thuộc về một ngành sinh học riêng biệt. Chúng cũng sở hữu những đặc điểm sinh học cực đoan nhất từng được ghi nhận trong thế giới động vật.
Chỉ dài chưa đến nửa milimét, gấu nước có thể chịu được giá lạnh và nhiệt độ cực cao, có thể bước vào trạng thái bảo vệ đặc biệt gọi là biostasis, và có thể sống sót trước lượng phóng xạ cao gấp 1.000 lần so với con người.
Chính đặc điểm cuối cùng này đã thu hút sự chú ý của ông Tyler Woodward, đến từ Đại học Iowa. Cùng với đồng tác giả Todd Washington, ông vừa công bố một nghiên cứu mới trên Tạp chí Sinh học Phân tử (Journal of Molecular Biology), trong đó giải mã cấu trúc và đặc tính sinh hóa của một trong những “vũ khí” phân tử mạnh mẽ nhất của gấu nước: protein ức chế tổn thương DNA, gọi là Dsup (Damage suppressor).
Bằng cách sử dụng hàng loạt kỹ thuật tiên tiến như quang phổ khối lượng, giao thoa sinh học lớp, tán xạ tia X góc nhỏ và phổ điều biến vi lưu, các tác giả phát hiện rằng protein này có khả năng gắn vào DNA và làm lỏng xoắn một phần, nhờ đó giảm khả năng DNA bị tổn thương.
“Dsup bám chặt vào DNA, không chỉ ở một điểm mà dọc theo toàn bộ phân tử”, ông Woodward viết trong một bài đăng gần đây trên The Conversation. “Dsup không có hình dạng cố định. Nó hoạt động như một sợi mì spaghetti trong nước, liên tục chuyển động, uốn cong và thay đổi hình dạng”.
Thực ra, Dsup không phải là phát hiện hoàn toàn mới bởi một nhóm các nhà khoa học Nhật Bản đã tìm ra protein này vào năm 2016. Theo ông Woodward, Dsup bắt nguồn từ một gen có trình tự chưa từng thấy trong tự nhiên, tạo ra một loại protein chỉ tồn tại ở gấu nước. Vì thế, không có gì lạ khi giới khoa học đang tìm cách nghiên cứu sâu hơn để xem liệu Dsup có thể giúp tăng cường khả năng chống chịu của con người hay không.
Dsup cũng được xem là ứng viên tiềm năng trong điều trị ung thư. Do tia phóng xạ là công cụ chủ chốt trong hầu hết các phương pháp trị liệu ung thư, nên việc phát triển một liệu pháp có chứa protein Dsup có thể giúp bảo vệ bệnh nhân khỏi các tác dụng phụ gây tổn thương tế bào do bức xạ.
Đầu năm nay, Đại học Iowa đã công bố một nghiên cứu khác trên tạp chí Nature Biomedical Engineering, cho thấy hạt nano polymer-lipid có thể truyền tải hướng dẫn mRNA để tạo ra protein Dsup. Các hạt nano này được thiết kế nhắm đến tế bào miệng và trực tràng của chuột – những tế bào thường bị tổn thương trong quá trình xạ trị – và kết quả cho thấy việc điều trị đã giúp sản sinh đủ lượng Dsup để bảo vệ tế bào khỏi hư hại do bức xạ.
“Đây là một phương pháp hoàn toàn mới để bảo vệ mô khỏe mạnh, và có thể giúp tối ưu hóa xạ trị cho bệnh nhân đồng thời giảm thiểu các tác dụng phụ suy nhượcˮ, ông James Byrne, đồng tác giả nghiên cứu thuộc Đại học Iowa, cho biết trong thông cáo báo chí.
Tuy nhiên, đây chỉ là một hướng nghiên cứu quan trọng trong tiềm năng khổng lồ của Dsup. Ông Woodward cho biết, các nhà khoa học cũng đang tìm cách ứng dụng protein này để giúp cây trồng kháng bức xạ và bảo vệ phi hành gia trong các chuyến du hành liên hành tinh. Suy cho cùng, gấu nước là loài duy nhất được biết đến có thể sống sót trong môi trường chân không ngoài vũ trụ.
Trong suốt 500 triệu năm, gấu nước đã tồn tại trên Trái Đất, kiên nhẫn chờ đợi cho đến khi một loài có bộ não phát triển như chúng ta nhận ra và khám phá những bí mật phi thường của chúng.
