Chỉnh sửa gen giúp các nhà khoa học tăng 500% tuổi thọ của giun, tương đương 400 năm ở con người

Thế nhưng ẩn sâu trong bộ gen, C. Elegans lại đang chia sẻ nhiều dữ liệu di truyền giống với con người, bao gồm cả các gen gây ra quá trình lão hóa. Mới đây, một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc và Hoa Kỳ đã tìm thấy hai con đường tế bào xuất phát từ các gen này, và họ đã thay đổi được chúng để kéo dài tuổi thọ của giun C. Elegans thêm 500%.

Thật trùng hợp, hai mã gen chúng ta đang nói đến ở đây là IIS và TOR cũng xuất hiện trên người. Liệu đây có phải là cơ hội cho phép chúng ta tăng gấp 5 lần tuổi thọ của mình hay không? Liệu các kỹ thuật chỉnh sửa gen như CRISPR sẽ giúp một người đầu tiên sống đến năm 500 tuổi?

Chỉnh sửa hai gen trong một loài giun, các nhà khoa học tăng được tuổi thọ của chúng thêm 500%

C. Elegans là một loài sinh vật sống chủ yếu trong đất, sinh sôi nảy nở mạnh nhất dưới lớp mùn cây cỏ mục nát. Chia sẻ nhiều gen với con người và chỉ sống được trung bình 3-4 tuần, những con giun tròn này thường được sử dụng cho các thí nghiệm can thiệp di truyền để tác động lên tuổi thọ.

Trong nghiên cứu mới nhất được thực hiện bởi Phòng thí nghiệm MDI thuộc Viện nghiên cứu lão hóa Buck Hoa Kỳ và Đại học Nam Kinh Trung Quốc, các nhà khoa học đã phát hiện thấy hai mã gen của C. Elegans, IIS và TOR được bảo tồn trong quá trình tiến hóa và được truyền tới tận loài người.

Hai đồng tác giả nghiên cứu, tiến sĩ Jarod A. Rollins và tiến sĩ và Aric N. Rogers cho biết, IIS là một gen cho phép sinh vật phản ứng với các yếu tố môi trường, chẳng hạn như lượng thức ăn, để điều phối một phản ứng dưới cấp độ tế bào giữa các mô khác nhau của sinh vật.

IIS cũng mang trên mình một trách nhiệm báo hiệu insulin. Khi được nhắm mục tiêu và chỉnh sửa bằng kỹ thuật CRISPR, những con giun tròn C. Elegans đột biến IIS đã tăng được 100% tuổi thọ.

Trong khi đó, TOR cũng là một gen cảm biến dinh dưỡng cho phép các tế bào phản ứng với những thay đổi về lượng thức ăn. Con đường và cơ chế hoạt động của TOR thậm chí còn cổ xưa hơn cả tín hiệu hormone.

Các nhà nghiên cứu cho biết gen này là một gen tối cần thiết trong quá trình tiến hóa của các loài đơn bào thành đa bào. Khi bị thao túng một mình, TOR có thể giúp sinh vật tăng tuổi thọ thêm 30%.

Tuy nhiên, điều bất ngờ mà họ nhận được trong nghiên cứu, đó là việc thao túng hai gen IIS và TOR cùng lúc không hề cho hiệu ứng 1+1=2. Bằng cách làm giảm hoạt động của cả 2 gen, giun tròn C. Elegans đã dừng các phản ứng tăng trưởng và chuyển sang trạng thái bảo trì cơ thể.

Điều này giúp tuổi thọ của chúng tăng gấp 5 lần, 500% so với 100% và 30% mà các chỉnh sửa gen riêng lẻ đạt được. Hiệu ứng này được các nhà khoa học gọi là hiệu ứng hiệp đồng.

Ẩn sâu trong bộ gen, C. Elegans lại đang chia sẻ nhiều dữ liệu di truyền giống với con người, bao gồm cả các gen gây ra quá trình lão hóa.

Tiến sĩ Rollins cho biết: "Kết quả tăng cường tuổi thọ từ hiệu ứng hiệp đồng rất ấn tượng. Hiệu quả không phải là một cộng một bằng hai, mà là một cộng một bằng năm. Những phát hiện của chúng tôi chứng minh rằng không có gì trong tự nhiên tồn tại riêng lẻ. Để phát triển các phương pháp chống lão hóa hiệu quả nhất, chúng ta phải xem xét các mạng lưới thay vì những con đường độc lập dẫn tới một tuổi thọ cao hơn".

Vậy, câu hỏi đặt ra lúc này là liệu chúng ta có thể áp dụng điều tương tự trên người, để đạt được kết quả tương tự hay không? Trên thực tế, giun tròn C. Elegans chia sẻ rất nhiều gen và con đường di truyền giống với chúng ta, bao gồm cả IIS và TOR.

Với các nghiên cứu cho tới thời điểm này, các nhà khoa học tin rằng tuổi thọ của chúng ta được ấn định trong ty thể. Ty thể là bào quan chịu trách nhiệm chuyển đổi năng lượng cung cấp cho tế bào và sự rối loạn của nó có liên quan đến quá trình lão hóa.

Cùng với giả thuyết này, nghiên cứu mới đã giúp giải thích tại sao các nhà khoa học không thể tìm ra được một gen duy nhất giúp chúng ta sống thọ và khỏe mạnh.

Tiến sĩ Pankaj Kapahi, đồng tác giả đến từ Viện nghiên cứu lão hóa Buck cho biết: "Việc phát hiện ra sự tương tác hiệp đồng [giữa hai gen IIS và TOR] có thể dẫn đến các liệu pháp kết hợp, mỗi phương pháp ảnh hưởng đến một con đường [lão hóa] khác nhau, để kéo dài tuổi thọ của con người giống như cách chúng ta đang sử dụng các liệu pháp kết hợp để điều trị ung thư và HIV".

Với kết quả hiện tại, các nhà nghiên cứu cho rằng chúng ta hoàn toàn có thể nghĩ đến một tương lai, trong đó con người có thể kéo dài tuổi thọ của mình lên gấp 5 lần. "Chắc chắn là có thể, có rất nhiều ví dụ trong tự nhiên cho thấy các sinh vật sống rất lâu", họ nói. "Tuy nhiên, trọng tâm thực sự của lĩnh vực này là giúp con người sống khỏe mạnh nhất có thể, càng lâu càng tốt bằng cách ngăn chặn sự suy giảm sức khỏe liên quan đến lão hóa".

Điều đó có nghĩa là bản thân việc sống lâu không phải là một ưu tiên hàng đầu cho tương lai gần, thứ các nhà khoa học đang quan tâm đến ở đây là tăng thời gian sống khỏe mạnh trong cuộc đời.

Tiến sĩ Jarod A. Rollins, tác giả nghiên cứu đến từ Phòng thí nghiệm sinh học MDI.

"Hoạt động tinh chỉnh các gen tương tự ở người bằng thuốc hoặc các phương pháp trị liệu khác hiện tại có thể chưa kéo dài tuổi thọ con người thêm 500% [ngay lập tức], nhưng nó có thể tạo ra một loại phản ứng hiệp đồng tương tự khi cả hai con đường gen được nhắm mục tiêu đồng thời", Tiến sĩ Rollins và Rogers giải thích.

"Bằng cách phân tích đặc trưng của các tương tác này, các nhà khoa học của chúng tôi đang mở đường cho các liệu pháp tối cần thiết để tăng tuổi thọ khỏe mạnh cho dân số đang già hóa nhanh chóng của chúng ta".

Hiện nay, nhiều quốc gia đang phải đối mặt với tỷ lệ dân số già và chi phí y tế đang tăng vọt. Đây là lúc mà tất cả chúng ta nên nghiêm túc kết hợp các phương pháp y tế dự phòng trên phạm vi rộng để giảm bớt tỷ lệ lưu hành và mức độ nghiêm trọng của các bệnh liên quan đến lão hóa.

Nghiên cứu mới của họ vừa được công bố trên tạp chí Cell Report.