Khi ánh sáng bước chân vào di truyền học

Việc mong mỏi kích hoạt trở lại được những tế bào mất chức năng để trả lại chức năng bình thường của cơ thể là một mơ ước cháy bỏng.

Vì cho đến nay, chưa có một biện pháp khả dĩ nào có thể tái kích hoạt những tế bào tụy tiết đủ insulin, những tế bào thần kinh khắc phục được bệnh Alzheimer. Nhưng con người không chịu bó tay, họ thử dùng mọi cách, kể cả ánh sáng để làm thay đổi điều này…

Xung quanh chúng ta có quá nhiều thứ mà thiên nhiên dành cho nhưng có lẽ thứ mà độc đáo nhất là ánh sáng. Trong thành phần và công dụng của nó, nhiều điều người ta vẫn chưa khám phá hết.

Xuất phát từ một sự kiện hết sức đơn giản, cứ có ánh sáng là chúng ta nhìn được mọi thứ, người ta nảy ra câu hỏi tại sao ánh sáng lại giúp chúng ta nhìn được. Cơ chế cơ bản là protein rhodopsin đã nảy ra nhiều hướng nghiên cứu mới cho các nhà khoa học. Ánh sáng có thể giúp mắt nhìn thấy mọi thứ, vậy thì liệu rằng ánh sáng có kích thích các tế bào khác không? Nếu không thì liệu có cách nào có thể giúp cho ánh sáng thực hiện điều này?

Từ những ý tưởng gần như là không tưởng trên, người ta đã tiến hành thử nghiệm để tạo ra những protein nhạy sáng, tức là những protein có khả năng hoạt hoá khi có ánh sáng kích thích giống như tế bào của mắt vậy. Thí nghiệm được thực hiện tại Viện Công nghệ Federal (Thụy Sỹ). Người ta tiến hành “cài” một đoạn gene mã hoá cho việc tổng hợp một protein nhạy sáng vào tế bào thường. Gene này được lấy từ tế bào võng mạc. Sau đó người ta quan sát sự hoạt động của tế bào khi có ánh sáng. Kết quả là tế bào có khả năng tổng hợp nên những protein nhạy sáng y hệt như tế bào của mắt.

Dựa trên kết quả này, các protein nhạy sáng sẽ làm gia tăng nồng độ canxi trong nội bào. Nồng độ canxi cao, thông qua một protein trung gian sẽ kích hoạt những gene đặc thù. Như vậy, thực chất là người ta sử dụng những đoạn gene nhạy sáng để kích hoạt gián tiếp những gene đích cần can thiệp, chẳng hạn như những đoạn gene chịu trách nhiệm chế tiết hormon. Công cuộc tạo một tế bào nhạy sáng có tính năng giống với tế bào mắt đã hoàn toàn thành công. Người ta đã kiểm định và thấy rõ ràng là không hề sai lạc. Thậm chí nếu chúng ta tăng cường độ và thời gian chiếu sáng thì có thể làm tăng số lượng và thời gian hoạt hoá của gene.

Trả lời cho câu hỏi là liệu những tế bào nhạy sáng hoá có giá trị như thế nào, người ta tiến hành thử nghiệm với những con chuột bị đái tháo đường. Người ta tiến hành tạo ra những tế bào nhạy sáng chuyên tiếp nhận ánh sáng để tổng hợp ra insulin – một hormon giúp điều trị bệnh đái tháo đường.

Sự tò mò đã kích thích sự khám phá. Cuộc thử nghiệm đầu tiên là thử nghiệm ngay dưới da. Các nhà khoa học Thụy Sĩ đã cấy ghép những tế bào này vào dưới da của những con chuột. Sau đó, áp dụng lý thuyết ánh sáng, người ta chiếu ánh sáng vào vùng da cấy chuyển. Thật bất ngờ là sau khi được tiếp xúc với ánh sáng thì các tế bào này đã hoạt hoá. Bằng chứng là nồng độ insulin tăng lên rõ rệt và nồng độ đường máu giảm ấn tượng mặc dù chưa như mong muốn. Song đó là một tín hiệu hết sức khả quan.

Với những tế bào cấy chuyển dưới da thì có tác dụng hiệu quả, nhưng liệu rằng khi cấy những tế bào này vào sâu trong tụy thì có ý nghĩa gì không. Nhằm để kiểm chứng hoá, người ta đã bao bọc tế bào này bằng một nguyên liệu có độ phản quang cao. Sau đó, cấy chuyển bọc tế bào này vào sâu trong bụng có kèm theo một đường cáp quang nhỏ để dẫn ánh sáng. Kết quả thu được cũng vô cùng lý thú, chúng chẳng khác gì so với cấy chuyển ngoài da

Tính hiệu quả của biện pháp cấy chuyển tế bào nhạy sáng với bệnh đái tháo đường đã đặt ra một cửa ngõ thành công đáng kể của y học. Đó là thay vì tìm cách hoạt hoá những tế bào kém cỏi không còn khả năng tiết insulin, người ta có thể sử dụng những tế bào hoàn toàn độc lập để thực hiện thay điểu này chỉ cần có sự kích thích ánh sáng thông thường ở một liều như ánh sáng nhìn thấy. Người ta cũng không cần phải áp dụng liệu pháp tế bào gốc vốn đang có những nguy cơ chưa lường trước được.

Sự thành công này của kỹ thuật di truyền có thể sẽ mở sang một chương mới cho y học. Bởi lẽ những vấn đề nan giải của hệ thần kinh xuất phát từ lý do tế bào ỳ ra và suy giảm chức năng có thể can thiệp bằng liệu pháp ánh sáng. Cũng biết đâu được các chứng bệnh vô sinh do teo tinh hoàn hay teo buồng trứng lại có thể phục hồi được bằng biện pháp này.

Tương lai của công nghệ di truyền dựa vào ánh sáng như thế nào sẽ phụ thuộc vào chính chúng ta – những chủ thể đang điều khiển khoa học và công nghệ.

Theo Technology