Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC: TẾ BÀO THIẾU OXYGEN & GIẢI NOBEL Y HỌC 2019
 
TẾ BÀO THIẾU OXYGEN và GIẢI NOBEL Y HỌC 2019
 
 
 
   Hypoxia là điều kiện mà theo đó toàn thân hoặc tại một khu vực trong cơ thể  bị bị lấy đi oxygen cần thiết ơ mức độ mô tế bào. Cho dù hypoxia thường được xem là điều kiện bệnh lý, nhưng biến thiên hàm lượng oxygen trong mạch máu vẫn có thể là một sự kiện sinh lý đang diễn ra bình thường thí dụ khi vận động viên chơi thể thao. Thuật ngữ hypoxia khác với hypoxemia và anoxemia. Hypoxia liên quan đến trạng thái mà trong đó oxygen cung cấp không đủ. Hypoxemia và anoxemia đặc biệt liên quan đến trạng thái mà trong đó nguồn cung cấp oxygen bằng 0 hoặc rất thấp.
 
   Siêu vi “papillomaviruses” ký sinh trên người được xem như là nguyên nhân gây ung thư chiếm 5% số người mắc bệnh ung thư trên thế giới (Hoppe-Seyler và ctv., PNAS 2017). Nguyên nhân chính gây ung thư cổ cũng như não và đốt sống cổ cũng được xem xét, qua chất lỏng của cơ quan sinh hục và hậu môn. Hai protein của siêu vi, E6 và E7, phá hỏng hai cơ quan kiểm soát bệnh ung thư (cancer brakes) trong tế bào nhiễm siêu vi, rồi phát triển bệnh ung thư. Nhiều khối u có những vùng mục tiêu nơi ấy oxygen bị thiếu hụt không cung cấp đủ cho máu dẫn đến trạng thái hypoxia.
 
   Hàm lượng oxygen phải được điều tiết rất cẩn thận trong các mô tế bào sống, bắt đầu từ khi còn trong phôi đã được nghiên cứu (Lages và ctv. PeerJ. 2015). Sự mất cân bằng của điều tiết oxygen dẫn đến sự chết của tế bào và gây ra bệnh cho người. Cho đến nay, rất ít công trình nghiên cứu đến hậu quả của biến thiên hàm lượng oxygen trong tế bào thai nhi. Tế bào NPCs (human neural progenitor cells) dẫn xuất từ tế bào gốc (pluri potent stem cells) tăng trưởng trong điều kiện 3% oxygen (v/v) so sánh với tế bào NPCs được nuôi cấy trong điều kiện 21% (v/v) oxygen. Điều kiện oxygen thấp làm thay đổi hàm lượng ty thể bộ và chức năng ô xi hóa (oxidative functions) của tế bào, dẫn đến sản lượng ATP được cải biên, trong khi đó sự giảm đi số lượng ROS (reactive oxygen species). Tế bào NPCs được nuôi cấy trong cả hai điều kiện nói trên không cho thấy có khác biệt trong phân bào và cơ chế biến dưỡng glucose. Hơn nữa, hoạt động enzyme mang tính chất “antioxidant” đã không bị thay đổi trong tế bào NPCs được nuôi cấy ở nghiệm thức 3% oxygen trong những điều kiện bình thường, tuy nhiên, khi cho phơi nhiễm với các tác nhân ngoại sinh để kích hoạt stress có tính chất “oxidative”, số DNA bị tổ thương xảy ra nhiều hơn đã được quan sát. Kết quả của Lages và ctv. (2015) cho thấy quản lý oxygen phải được xem xét đặc biệt trong các mô phỏng sinh học in vitro trong phát triển tế bào thần kinh và thanh lọc thuốc chữa bệnh.
 
Hiện tượng oxygen bị tước đoạt
 
(Nature 574:161-162 2019)
 
   Mô cơ thể người có thể bị tước đoạt oxygen trong quá trình tập luyện thể dục thể thao hoặc khi dòng máu bị ngăn chận lại đột ngột, ví dụ bị đột quỵ (stroke). Khả năng của tế bào nhạy cảm với oxygen là chức năng vô cùng cần thiết, đặc biệt trong thời kỳ phát triển thai nhi và cuống nhau, và nó cũng rất quan trọng trong quá trình tăng trưởng khối u, bởi vì sinh khối tế bào tăng trưởng cực nhanh có thể lấy đi oxygen.
 
   Từ thập niên 1990s, các nhà khoa học đã tìm thấy một cơ chế phân tử mà trong tiến trình phân tử ấy, tế bào  phản ứng với các mức độ diễn biến của oxygen trong cơ thể. người ta gọi đó với thuật ngữ khoa học là cơ chế proteins HIF (hypoxia-inducible factor) và VHL.
 
   Semenza và Ratcliffe đã nghiên cứu sự điều hòa của một hormone có tên là “erythropoietin” (EPO), rất quan trọng trong kích hoạt để sản sinh ra hồng huyết cầu đáp ứng với điều kiện oxygen thấp. Semenza và nhóm nghiên cứu của ông đã xác định một cặp gen mã hóa hai proteins hình thành nên một phức protein có tên là HIF, tác động bật mở các gen và làm bộc phát EPO nhiều hơn mức bình thường khi thiếu oxygen.
 
   Kaelin thấy rằng có một gen có tên là VHL có trong tiến trình tế bào đáp ứng với điều kiện oxygen biến thiên khôn lường. Kaelin nghiên cứu một hội chứng di truyền có tên là  “von Hippel-Lindau’s disease”; mang đột biến gen của VHL, và những điều kiện để làm cho những rủi ro ấy trở thành ung thư.
 
   Ratcliffe và ctv.  thấy rằng protein này thể hiện bởi gen VHL tương tác với một trong những thành phần của HIF, khóa lại phản ứng với nghiệm thức oxygen thấp bởi HIF làm phá vở cấu trúc một khi oxygen tăng lên.
 
   Năm 2001, nhóm nghiên cứu của Kaelin và Ratcliffe minh chứng một cách chi tiết hơn tiến trình độc đáo này. Họ thấy rằng khi oxygen có mặt, một sự cải biên hóa học của protein VHL được gọi là “prolyl hydroxylation”, cho phép VHL gắn với HIF, dẫn đến làm gãy vỡ cấu trúc. Nhưng chính sự cải biên này bị khóa lại khi tế bào đói oxygen, kích hoạt trở lại hoạt động của protein HIF.
 
   Như vậy, tế bào có thể phản ứng với điều kiện hàm lượng oxygen thấp bởi độc tác khóa lại sự gãy vỡ của HIF, nhận xét của Mark Dewhirst, một nhà y sinh về bệnh ung thư của Đại Học Duke ở Durham, North Carolina. “Tế bào có thể phản ứng trong vài phút.”

Thuốc chữa bệnh

   Công trình khoa học này có thể giúp người ta phát triển thuốc chữa bệnh, với những tiến trình vô cùng nhạy cảm với oxygen, bao gồm bệnh ung thư. Thuốc có tên chuyên môn là “prolyl hydroxylase inhibitors”, có thể ngăn ngừa VHL không phải gắn với HIF và gây ra sự phân rả của nó theo nghiên cứu bệnh nhân bệnh “anaemia” và  “suy thận”. Những nhà làm luật của Trung Quốc lần đầu tiên cho phép dược phẩm như vậy đưa vào chữa bệnh vào năm 2018.
 
   Kaelin đã ứng dụng kết quả của họ để theo dõi việc chữa bệnh ung thư. “Kết quả nguy hiểm nhất  trong khoa học là niềm hi vọng của mọi người về điều gì đó chỉ bằng chiến thắng trước mắt và sự lười biếng,” ông đã nói như vậy với các đồng nghiệp vào năm 2018 tại “US National Institutes of Health in Bethesda, Maryland.”
 
   Giải Nobel về Sinh Lý Học và Y khoa Năm 2019 đã thuộc về William G. Kaelin Jr, Sir Peter J. Ratcliffe và Gregg L. Semenza với "công trình nghiên cứu của về tế bào cảm nhận và thích nghi trong trường hợp thiếu ô xy." Đây là công trình khoa học sẽ còn nhiều ứng dụng cho tương lai của loài người.
 
*GS Bùi Chí Bửu (IAS) tổng hợp từ nhiều nguồn tư liệu.
 
 
 
 
Các bài viết khác
Video Clip
Thống kê lượt truy cập
số người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cập
số người truy cậpHôm nay:303
số người truy cậpHôm qua:333
số người truy cậpTuần này:1136
số người truy cậpTháng này:1136
số người truy cậpTất cả:397694
số người truy cậpĐang trực tuyến:39