Các tế bào não phục hồi chức năng DNA của chúng như thế nào khi bị già hóa?

Các tế bào thần kinh không có khả năng tự tái tạo DNA của chính mình, do vậy chúng phải liên tục "sửa chữa" những tổn thương xuất hiện bên trong bộ gene của chúng.

Một nghiên cứu mới đây đã phát hiện rằng quá trình tự phục hồi này không phải là ngẫu nhiên, mà còn để duy trì và bảo vệ các nhân tố di truyền đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện chức năng thần kinh.

Các phát hiện này được công bố trên tạp chí Science vào ngày 2/4/2021 đã cung cấp thêm nhiều hiểu biết mới về cấu trúc di truyền liên quan đến quá trình lão hóa và thoái hóa thần kinh, đồng thời tập trung phát triển các liệu pháp mới hỗ trợ các bệnh nhân Alzheimer, Parkinson và các chứng sa sút trí nhớ do tuổi tác. Giáo sư và Chủ tịch Salk Rusty Gage kiêm tác giả của bài báo cho biết, đây là nghiên cứu đầu tiên chỉ ra những phần mà tế bào thần kinh ưu tiên "sửa chữa", qua đó ông bày tỏ sự lạc quan trong cách chăm sóc và điều trị các bệnh liên quan đến tuổi tác và khả năng tự chữa lành các DNA như một phương pháp điều trị mới trong y học.

Các tế bào thần kinh không tự làm mới theo thời gian.

Không giống với những tế bào còn lại trong cơ thể, các tế bào thần kinh không tự làm mới theo thời gian, vì thế chúng trở thành một trong những tế bào "già" nhất và tồn tại lâu nhất trong cơ thể con người. Chính vì không tự làm mới được nên chúng thường phải tự "sửa chữa" những tổn thương trong DNA để duy trì chức năng của mình trong suốt cuộc đời con người. Các tế bào này càng già thì khả năng "sửa chữa" càng suy giảm, điều này giải thích tại sao những người lớn tuổi thường có nguy cơ mắc các bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimer và Parkinson hơn những người trẻ.

Để làm rõ cách các tế bào thần kinh duy trì "sức khỏe" cho bộ gene như thế nào, các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật mới gọi là Repair-seq (sửa chữa ghép đôi). Nhóm nghiên cứu đã phát triển tế bào thần kinh từ các tế bào gốc và nuôi cấy chúng bằng các nucleoside tổng hợp - các phân tử này đóng vai trò như các khối xây dựng nên DNA. Những nucleoside nhân tạo này được tìm thấy khi phân tích trình tự DNA qua hình ảnh, điều này chứng tỏ các tế bào thần kinh sử dụng chúng phục hồi chức năng cho DNA bị lão hóa.

Tác giả Dylan Reid chia sẻ rằng: "Những hình ảnh mà chúng tôi quan sát được ở những khu vực sau phục hồi cực kỳ sắc nét và rõ ràng, ngoài ra chúng tôi còn phát hiện ra sự xuất hiện của các protein tại những khu vực bị ảnh hưởng, các protein này ban đầu được cho có liên quan đến bệnh thoái hóa thần kinh và lão hóa do tuổi tác".

Có khoảng 65.000 "điểm nóng" được phát hiện, chiếm khoảng 2% bộ gene của tế bào thần kinh. Bằng cách sử dụng phương pháp proteomics, các nhà nghiên cứu đã tìm ra các loại protein có mặt ở đó. Reid cho rằng: "Đây thực sự là một quá trình sinh học mới thay đổi cách hiểu về các tế bào thần kinh trong hệ thần kinh để tìm cách phát triển các liệu pháp giải quyết các bệnh liên quan đến tuổi tác".