Liệu chúng ta rồi có thể “trẻ mãi không già”? Các Khoa Học Gia Công Bố Tìm Ra Cách Đảo Ngược Quá Trình Lão Hóa

 

Sau 13 năm, cuối cùng thì Bác sĩ David Sinclair và các đồng nghiệp đã tìm được câu trả lời cho câu hỏi: Điều gì thúc đẩy quá trình lão hóa? Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell vào ngày 12 tháng 1 năm 2023, Sinclair, giáo sư di truyền học và đồng giám đốc của Paul F. Glenn Center for Biology of Aging Research tại Trường Y Harvard (Harvard Medical School), đã phác họa ra một chiếc đồng hồ lão hóa, khi ta vặn chiều kim là có thể đẩy nhanh hoặc đảo ngược quá trình lão hóa của các tế bào.

 

Các khoa học gia nghiên cứu về lão hóa thường tranh cãi về thứ thúc đẩy quá trình lão hóa trong tế bào – và chủ yếu tập trung vào các đột biến trong DNA, theo thời gian, có thể làm cho các hoạt động bình thường của tế bào bị rối loạn và kích hoạt quá trình tế bào chết đi. Nhưng lý thuyết đó đã không còn đúng với thực tế là các tế bào của người cao niên không thường bị đột biến, và động vật hoặc con người có nhiều tế bào bị đột biến cao hơn cũng không có vẻ gì là sẽ bị lão hóa sớm.

 

Do đó, Sinclair tập trung vào một phần khác của bộ gen, được gọi là epigenome. Tất cả các tế bào đều có cùng một bản thiết kế DNA, còn epigenome là thứ ‘chỉ đạo’ cho các tế bào da biến thành tế bào da còn tế bào não trở thành tế bào não, mà không bị lẫn lộn. Nói nôm na, epigenome cung cấp các hướng dẫn khác nhau cho các tế bào khác nhau, để chúng kích hoạt gen nào và không kích hoạt gen nào. Di truyền biểu sinh (ngoại di truyền – Epigenetics) tương tự như các hướng dẫn mà thợ may dựa vào các bản mẫu để cắt may ra áo sơ mi, quần tây hay áo khoác. Loại vải ban đầu có thể giống nhau, nhưng bản mẫu sẽ quyết định hình dạng và chức năng của quần áo được may ra. Với các tế bào, các hướng dẫn biểu sinh sẽ cho ra các tế bào có cấu trúc và chức năng vật lý khác nhau trong một quá trình gọi là biệt hóa (differentiation).

 

Trong nghiên cứu đăng trên Cell, Sinclair và nhóm của ông báo cáo rằng họ không chỉ có thể ‘tăng tốc thời gian’ lão hóa của những con chuột mà còn có thể đảo ngược quá trình lão hóa đó, khôi phục sự trẻ trung cho chúng. Khả năng đảo ngược đó là một minh chứng mạnh mẽ cho thực tế: yếu tố thúc đẩy quá trình lão hóa không phải là đột biến trong DNA, mà là do sai sót trong các hướng dẫn biểu sinh, bằng cách nào đó, đôi khi chúng bị chệch hướng. Sinclair từ lâu đã cho rằng lão hóa là hậu quả của việc tế bào bị mất đi các hướng dẫn quan trọng mà chúng cần để tiếp tục hoạt động. Điều này đã được ông nêu ra trong văn bản Lý Thuyết Thông Tin Về Lão Hóa (Information Theory of Aging). Ông nói: “Lão hóa là do các tế bào bị mất một số thông tin, chứ không chỉ là do bị tích tụ nhiều tổn thương. Ta cần thay đổi cách suy nghĩ về lão hóa.”

 

Kết quả mới nhất của nghiên cứu có vẻ như ủng hộ lý thuyết đó. Sinclair cho biết, nó tương tự như cách các chương trình software (phần mềm) hoạt động ngoài hardware (phần cứng), nhưng đôi khi bị hư hỏng và cần tái khởi động. Ông nói: “Nếu nguyên nhân gây ra lão hóa là do tế bào chứa đầy đột biến, thì ta sẽ không thể đảo ngược tuổi tác được. Nhưng chúng tôi đã chứng minh được có thể đảo ngược quá trình lão hóa, điều đó cho thấy hệ thống vẫn còn nguyên vẹn, có một bản sao lưu trữ và chỉ cần tái khởi động phần mềm.”

 

Ở những con chuột, nhóm nghiên cứu đã thực hiện việc tái khởi động lại các tế bào để bật lại bản lưu trữ backup của các hướng dẫn biểu sinh. Về cơ bản, điều này cũng giống như xóa các tín hiệu bị hư hỏng là nguyên nhân khiến các tế bào trở nên lão hóa. Họ cũng mô phỏng lại các tác động của lão hóa đối với epigenome (biểu sinh) bằng cách tạo ra các vết đứt gãy trong DNA của những con chuột non. Sau khi được “làm lão hóa” theo cách này, chỉ trong vài tuần, Sinclair nhận thấy những con chuột non bắt đầu có dấu hiệu già đi – như là màu lông bị xám đi, trọng lượng cơ thể thấp hơn mặc dù chế độ ăn uống không thay đổi, giảm hoạt động và ngày càng yếu ớt.

 

Ở bên ngoài phòng thí nghiệm, những thay đổi biểu sinh có thể được thúc đẩy bởi một số yếu tố, bao gồm việc hút thuốc, môi trường ô nhiễm và tiếp xúc với hóa chất…

 

Việc tái khởi động lại diễn ra dưới dạng một liệu pháp gen, liên quan đến ba gen hướng dẫn các tế bào tự tái lập trình – trong trường hợp của những con chuột, các hướng dẫn đã hướng dẫn các tế bào tái khởi động những thay đổi biểu sinh xác định danh tính của chúng, chẳng hạn như hai loại tế bào dễ bị lão hóa là tế bào thận và da. Các gen này đến từ bộ nhân tố được gọi là tế bào gốc Yamanaka – một bộ nhân tố bốn gen được khoa học gia Shinya Yamanaka, đạt giải Nobel năm 2006, phát hiện ra rằng có thể quay ngược chiều kim đồng hồ trên các tế bào trưởng thành để cho chúng trở về trạng thái tế bào gốc, trạng thái mà chúng bắt đầu quá trình phát triển, hay quá trình biệt hóa, tất cả cứ lặp đi lặp lại. Sinclair không muốn xóa toàn bộ lịch sử biểu sinh của tế bào, chỉ cần tái khởi động lại là đủ để tái thiết lập các hướng dẫn biểu sinh. Nhóm nghiên cứu sử dụng ba trong số bốn nhân tố quay ngược thời gian khoảng 57%, đủ để khiến những con chuột trẻ trung trở lại.

 

Sinclair nói: “Chúng tôi không tạo ra tế bào gốc mà là quay ngược thời gian để chúng có thể nhớ lại mình là dạng tế bào gì. Tôi thực sự ngạc nhiên khi nó có hiệu quả với tất cả các loại tế bào. Chưa có loại tế bào nào mà chúng tôi không thể khiến nó già đi hay đảo ngược lão hóa của nó.”

 

Trẻ hóa tế bào ở chuột là một chuyện, nhưng liệu quá trình này có hiệu quả ở người không? Đó là bước tiếp theo mà Sinclair và nhóm nghiên cứu sẽ tìm hiểu. Và nhóm đã sẵn sàng thử nghiệm ở các loài linh trưởng khác ngoài con người. Các nhà nghiên cứu sẽ gắn một ‘công tắc sinh học’ cho phép họ bật và tắt đồng hồ bằng cách buộc việc kích hoạt các gen tái lập trình với một loại kháng sinh, doxycycline. Cho các con vật thử nghiệm sử dụng doxycycline để bắt đầu đảo ngược đồng hồ, và ngừng dùng thuốc để dừng quá trình đảo ngược. Trong phòng thí nghiệm, Sinclair hiện đang thử nghiệm với các tế bào thần kinh, da và nguyên bào sợi của con người.

 

Năm 2020, Sinclair báo cáo rằng quá trình này đã giúp những con chuột già phục hồi thị lực; kết quả hiện tại cho thấy hệ thống này có thể áp dụng không chỉ cho một mô hoặc cơ quan mà là toàn bộ cơ thể con vật. Theo ông dự đoán, các bệnh về mắt sẽ là những loại bệnh đầu tiên được dùng để kiểm tra khả năng đảo ngược lão hóa ở người, vì liệu pháp gen có thể được tiêm trực tiếp vào vùng mắt.

 

Sinclair cho biết: “Chúng ta nghĩ các quá trình đằng sau lão hóa, và các bệnh tật liên quan đến lão hóa, là không thể đảo ngược. Đối với mắt, có quan niệm sai lầm rằng ta cần phải trồng lại các dây thần kinh mới. Nhưng trong một số trường hợp, vấn đề chỉ là do các tế bào đang có không làm đúng nhiệm vụ của chúng, nên nếu tái khởi động lại chúng, chúng sẽ hoạt động ngon lành. Đó là một cách nghĩ mới mẻ về y học.”

 

Điều đó có thể có nghĩa là có nhiều loại bệnh tật – bao gồm các bệnh mãn tính như bệnh tim và thậm chí cả rối loạn thoái hóa thần kinh như Alzheimer's – có thể được điều trị phần lớn bằng cách đảo ngược quá trình lão hóa, thứ gây ra các loại bệnh đó. Ngay cả trước khi điều đó xảy ra, quá trình này có thể là một công cụ mới rất quan trọng cho các nhà nghiên cứu tìm hiểu về các loại bệnh này. Trong hầu hết các trường hợp, các khoa học gia chỉ dựa vào các mô hoặc con vật non để lập mô hình nghiên cứu các bệnh lão hóa, và không phải lúc nào họ cũng tái tạo được tình trạng lão hóa một cách trung thực. Hệ thống mới “làm cho những con chuột già đi rất nhanh, vì vậy chúng ta có thể tạo ra mô não của con người tương đương với ở một người 70 tuổi, và sử dụng những mô đó để nghiên cứu thêm về bệnh Alzheimer.”

 

Ngoài ra, ý nghĩa của việc có thể làm lão hóa và trẻ hóa các mô, cơ quan, hoặc thậm chí toàn bộ cơ thể con vật hay con người là rất phi thường. Sinclair đã làm trẻ hóa các dây thần kinh mắt nhiều lần, điều này đặt ra câu hỏi sâu sắc hơn cho các nhà đạo đức sinh học và xã hội, rằng việc liên tục tua lại đồng hồ khi người ta già đi sẽ có ý nghĩa như thế nào.

 

Nghiên cứu này chỉ là bước đầu tiên trong việc xác định lại ý nghĩa của tuổi tác. Sinclair cũng thừa nhận rằng nó đặt ra nhiều câu hỏi hơn là câu trả lời. Ông nói: “Chúng ta không hiểu quá trình trẻ hóa thực sự hoạt động như thế nào, nhưng biết rằng nó có hoạt động. Chúng ta có thể sử dụng tiến trình này để làm trẻ hóa các bộ phận của cơ thể và rất hy vọng sẽ tạo ra những loại thuốc mới đột phá. Giờ đây, khi tôi gặp một người cao niên, tôi không coi họ là già, mà chỉ nghĩ là họ tới lúc cần tái khởi động lại hệ thống.

Vấn đề không còn là liệu quá trình trẻ hóa có khả thi hay không, mà là khi nào.”