Tế bào người 80 tuổi trẻ hóa hơn 60 năm bằng cách nào?

Tuổi tác khiến chức năng tế bào suy giảm, đồng thời làm tăng nguy cơ mắc các bệnh như Alzheimer và Parkinson. Vì vậy, tìm hiểu cách tế bào lão hóa và liệu những thay đổi này có thể đảo ngược hay không đang là hướng nghiên cứu được giới khoa học quan tâm.

Mới đây, các nhà khoa học Đại học Bonn và Bệnh viện Đại học Bonn (Đức) đã tái lập trình tế bào tiền thân hồng cầu của người hiến cao tuổi thành tế bào gốc thần kinh trong phòng thí nghiệm. Đáng chú ý, những tế bào được tạo ra mang các dấu hiệu biểu sinh tương ứng với độ tuổi dưới 20, dù người hiến đã 80 tuổi.

Công trình được công bố trên tạp chí khoa học Aging Cell, cung cấp thêm một cách tiếp cận để nghiên cứu những thay đổi liên quan đến lão hóa ở tế bào thần kinh. Tuy nhiên, kết quả này không có nghĩa cơ thể người hiến trẻ lại hơn 60 tuổi, cũng chưa chứng minh có thể đảo ngược quá trình lão hóa ở người.

Các nhà khoa học đã trẻ hóa tế bào như thế nào?

Trong cơ thể, mỗi loại tế bào đảm nhiệm một nhiệm vụ riêng. Hồng cầu vận chuyển oxy, còn tế bào thần kinh tiếp nhận và truyền tín hiệu. Dù có chức năng khác nhau, phần lớn tế bào đều chứa cùng bộ ADN nhưng sử dụng những gene khác nhau để hoạt động.

Các nhà khoa học có thể can thiệp vào hoạt động của gene, khiến một loại tế bào chuyển thành loại khác. Kỹ thuật này được gọi là tái lập trình tế bào.

Tế bào thần kinh được tạo ra từ tế bào gốc thần kinh tái lập trình từ máu người. Ảnh: Nhóm nghiên cứu Brustle/Đại học Bonn.

Theo nghiên cứu đăng trên tạp chí Aging Cell, nhóm Đại học Bonn lấy những tế bào máu chưa phát triển hoàn chỉnh thành hồng cầu, sau đó sử dụng hai yếu tố SOX2 và cMYC để thay đổi hoạt động của chúng.

Hai yếu tố này giúp tế bào máu dần chuyển thành tế bào gốc thần kinh. Đây là loại tế bào có thể tiếp tục phát triển thành tế bào thần kinh và những tế bào hỗ trợ hoạt động của hệ thần kinh.

Nhóm nghiên cứu sử dụng mẫu máu từ 15 người hiến, độ tuổi từ trẻ sơ sinh đến 101 tuổi. Trong quá trình chuyển đổi, họ phát hiện các dấu hiệu lão hóa của tế bào cũng giảm mạnh.

Để xác định mức độ trẻ hóa, các nhà khoa học sử dụng phương pháp đo tuổi biểu sinh. Có thể hiểu đây là cách ước tính mức độ già đi của tế bào dựa trên những thay đổi hóa học trên ADN theo thời gian, thay vì chỉ căn cứ vào tuổi thực của người hiến.

Các dấu hiệu này thay đổi theo tuổi và có thể được phân tích bằng thuật toán để ước tính tế bào đang mang đặc điểm của độ tuổi nào.

Áp dụng phương pháp trên, nhóm nghiên cứu nhận thấy tế bào được tạo ra từ người 80 tuổi có tuổi biểu sinh dưới 20. Đây là cơ sở để xác định mức trẻ hóa hơn 60 năm.

Kết quả cũng cho thấy hiện tượng trẻ hóa xuất hiện ở các mẫu thuộc nhiều nhóm tuổi. Trong giai đoạn nuôi cấy ban đầu, tuổi biểu sinh trung bình của tế bào gốc thần kinh được tạo ra chỉ bằng khoảng 13% tuổi thực của người hiến. Khi tiếp tục nuôi cấy, tỷ lệ này có thể giảm xuống khoảng 5%.

Tế bào gốc thần kinh được tạo ra từ tế bào máu của người hiến 101 tuổi trong nghiên cứu của các nhà khoa học Đức. Ảnh: Nhóm nghiên cứu Brustle/Đại học Bonn.

Nhóm còn kiểm tra một số đặc điểm liên quan đến hoạt động và tình trạng lão hóa của tế bào. Kết quả cho thấy nhiều dấu hiệu ở tế bào được tạo ra từ người lớn tuổi trở nên tương đồng với tế bào trẻ, củng cố những phát hiện từ phép đo tuổi biểu sinh.

Vì sao phát hiện này quan trọng với nghiên cứu Alzheimer?

Việc tái lập trình tế bào có thể làm giảm dấu hiệu lão hóa đã được ghi nhận trong những nghiên cứu trước đây. Tuy nhiên, các phương pháp thường trải qua nhiều bước và quá trình trẻ hóa diễn ra nhanh, khiến việc quan sát những thay đổi bên trong tế bào gặp khó khăn.

Nhóm Đại học Bonn sử dụng cách tiếp cận trực tiếp hơn, chuyển tế bào máu thành tế bào gốc thần kinh mà không cần đưa chúng trở về trạng thái có khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau.

Nhờ đó, quá trình giảm tuổi biểu sinh diễn ra chậm hơn. Các nhà nghiên cứu nhận thấy phần lớn dấu hiệu lão hóa được thiết lập lại sau khoảng 50 ngày, tạo điều kiện để họ theo dõi từng giai đoạn thay đổi của tế bào.

Giáo sư Oliver Brustle, Giám đốc Viện Sinh học thần kinh tái tạo thuộc Bệnh viện Đại học Bonn (Đức), thành viên nhóm nghiên cứu trẻ hóa tế bào. Ảnh: Volker Lannert/UKB NewsRoom.

Theo Giáo sư Oliver Brustle, Giám đốc Viện Sinh học thần kinh tái tạo thuộc Bệnh viện Đại học Bonn, khả năng theo dõi quá trình trẻ hóa trong thời gian dài giúp giới khoa học tìm hiểu những yếu tố ảnh hưởng đến tuổi sinh học của tế bào.

Chẳng hạn, các nhà nghiên cứu có thể thử nghiệm những chất khác nhau để xác định chất nào thúc đẩy hoặc làm chậm quá trình trẻ hóa. Qua đó, họ có thể hiểu rõ hơn những thay đổi diễn ra bên trong tế bào khi các dấu hiệu lão hóa giảm xuống.

Kết quả đặc biệt đáng chú ý với bệnh Alzheimer, căn bệnh gây suy giảm trí nhớ và khả năng nhận thức, thường gặp ở người cao tuổi. Tuổi tác là yếu tố nguy cơ quan trọng nhất của bệnh, nhưng nhiều cơ chế khiến tế bào thần kinh suy giảm chức năng theo thời gian vẫn chưa được hiểu đầy đủ.

Việc tìm hiểu cách trẻ hóa tế bào giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về quá trình lão hóa. Họ cũng có thể sử dụng những tế bào được tạo ra trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu bệnh thần kinh và thử nghiệm các chất có khả năng tác động đến chúng.

Từ đó, hướng nghiên cứu tiếp theo là xác định những yếu tố có thể kiểm soát quá trình trẻ hóa tế bào, từ đó làm rõ hơn cơ chế lão hóa não bộ và các bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimer.