BÍ ẨN CỦA TELOMERE – CHÌA KHÓA CHO SỰ BẤT TỬ

 

Bí ẩn của Telomere – Chìa khóa cho sự bất tử

Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về loài sứa hải đăng, với hy vọng từ nó mà tìm ra phương pháp trường sinh cho nhân loại, nhưng cho đến nay vẫn chưa có tiến triển đột phá nào. Nhưng trong sử liệu, xác thực có ghi chép những trường hợp thượng thọ vài trăm tuổi. Vậy thì, cổ nhân bằng cách nào có thể đạt đến trường sinh bất lão?

Bài viết hôm nay sẽ thảo luận về một trong những vấn đề đáng quan tâm của nhân loại: sự bất tử. Rằng một người rốt cuộc có thể sống được bao lâu? Liệu con người có thể trường sinh bất lão không?

Tại sao con người già đi

Theo y học và sinh vật học hiện đại, tế bào là nhân tố cơ bản nhất của một cá thể, và sự sinh trưởng, lão hóa, bệnh tật và tử vong của con người đều tương quan với tế bào.

Có khoảng 40 nghìn tỷ đến 60 nghìn tỷ tế bào trong cơ thể người, được phân thành hơn 200 loại. Có thể nói, một số bộ phận trong cơ thể người mỗi thời mỗi khắc đều diễn ra quá trình phân tách và tạo mới tế bào. Số lần phân tách của các tế bào khác nhau cũng khác nhau. Tế bào ruột non phân tách 2-3 ngày một lần, tế bào nụ vị giác lưỡi phân tách mười ngày một lần, tế bào biểu bì phân tách 28 ngày một lần, v.v.

Di truyền sinh vật học đã phát hiện, thọ mệnh của mỗi loại tế bào đều có hạn độ nhất định. Khi tiếp cận đến hạn độ này, không có loại dinh dưỡng hay hoàn cảnh nào có thể cứu vãn sự sống còn của nó. Các nghiên cứu đã chỉ ra, nguyên bào sợi của cơ thể người chỉ có thể phân tách tối đa 50 thế hệ, nguyên bào sợi của chuột chỉ có thể phân tách 18 thế hệ, nguyên bào sợi của rùa có thể phân tách 110 thế hệ, v.v. Một khi các tế bào ngừng phân tách, các tổ chức cơ thể tương quan sẽ xuất hiện lão hóa và rối loạn chức năng.

Nói một cách đơn giản, chính là số lần phân tách của tế bào cá thể là có giới hạn, vượt quá con số này, cá thể sẽ lão hóa và tử vong.

Vậy số lần phân tách tế bào là do điều gì quyết định? Nếu có thể kéo dài số lần phân tách tế bào, liệu chúng ta có thể kéo dài tuổi thọ không?

Bí ẩn của Telomere?

Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng DNA xuất hiện sự hao mòn trong quá trình sao chép, giống như một mảnh phấn, mỗi lần vẽ lại ngắn đi một đoạn. Các nhà khoa học đã từng bối rối, điều này lẽ nào không thất lạc thông tin di truyền và dẫn đến biến dị? Sau đó, cuối cùng họ cũng giải được bí ẩn, từ đó đưa ra một khái niệm mới – telomere (đoan lạp).

Telomere là những trình tự lặp lại của DNA ở các đầu mút của nhiễm sắc thể. Trong quá trình phân tách tế bào, các telomere bảo vệ nhiễm sắc thể khi các tế bào liên tục phân chia, ngăn cản nhiễm sắc thể dung hợp, tái tổ hợp và thoái hóa. Trong cơ thể, cùng theo quá trình các tế bào tiếp tục phân chia, các telomere dần dần ngắn lại. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khi các telomere quá ngắn, không cách nào để bảo vệ nhiễm sắc thể khỏi bị tổn hại, các tế bào sẽ ngừng phân tách, hoặc trở nên không ổn định và cuối cùng là chết đi. Các telomere này giống như ngọn nến của sinh mệnh, khi đã dùng cạn thì sinh mệnh cũng chấm dứt.

Nếu telomere càng dài thì đồng nghĩa với tuổi thọ càng cao và ngược lại. Và không chỉ dự đoán tuổi thọ, telomere cũng được dựa vào để chẩn đoán các bệnh về gan, da, phổi và cả tủy xương. Khi không còn telomere, bệnh tật bắt đầu và con người sẽ dần đi đến cái chết. Nếu như có thể tái kích hoạt “chiếc đồng hồ” telomere trong những tế bào đang chết dần, con người có thể làm chậm lại, ngăn chặn hoặc ngay cả đảo ngược quá trình lão hóa.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu thành công telomere trên cơ thể của những chú chuột “gần đất xa trời”, chứng minh được rằng những chú chuột được thay thế telomere nói trên đã khỏe mạnh trở lại. Tuy nhiên, xuất hiện nhiều lo ngại rằng, nếu kéo dài telomere sẽ sinh ra nhiều đột biến khác như già trước tuổi khi đoạn telomere ngắn lại, hoặc bị mắc các bệnh nghiêm trọng, trong đó có cả bệnh ung thư nếu nó quá dài.

Lý luận cực hạn phân tách tế bào do nhà sinh vật học người Mỹ Leonard Hayflick đề xuất, còn được gọi là “cực hạn Hayflick”, tin rằng cực hạn phân tách tế bào của con người là vào khoảng 50 lần.

Tuy nhiên, một số bạn có thể thắc mắc: Giả sử một người có thể sống đến 90 tuổi, khi đến tuổi 30, sau khi 1/3 số telomere bị hao tổn, thì sinh ra một em bé. Em bé này sẽ thừa hưởng DNA của bố mẹ, lẽ nào em bé này chỉ có thể sống đến 60 tuổi? Nếu cứ tiếp tục như vậy, chẳng phải tuổi thọ của con người ngày càng ngắn lại sao?

Đây chính là điều bí ẩn của sinh mệnh. Các nhà khoa học sau đó đã phát hiện ra một loại enzyme có tên là telomerase, có tác dụng sửa chữa các telomere của tế bào và đảm bảo rằng các telomere không bị ngắn lại khi tế bào phân tách. Telomerase này hoạt động mạnh trong tế bào mầm của cá thể, và nó đảm bảo rằng telomere không bị tiêu hao sau khi tế bào mầm phân tách. Vì vậy, một em bé sơ sinh có các telomere vô tổn trong các tế bào mầm, cho phép em bé trưởng thành và hoàn thiện cuộc đời của mình.

Nếu telomerase cũng có thể sửa chữa các tế bào mầm, thì nó chẳng phải có thể đạt được khả năng phân tách vô hạn và trường sinh bất lão? Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, trừ tế bào mầm, tế bào gốc và một vài tế bào tạo máu, chỉ có telomerase của một loại tế bào là được kích hoạt, và đó chính là tế bào ung thư. Các tế bào này không còn chịu sự khống chế của cơ thể mà phân tách vô hạn, ở giai đoạn đầu thì là khối u, giai đoạn sau là tế bào ung thư phát tán, cuối cùng người bệnh không những không trường sinh bất lão mà trái lại nhanh đi đến cái chết.

Sau khi lý giải cơ chế lão hóa của sinh mệnh, chúng ta hãy xem xét về chủ đề trường sinh bất tử. Trong thế giới sinh vật như chúng ta đã biết, có sinh mệnh nào có thể sống mãi không? Quả thực là có.

Sứa có thể sống mãi

Tại các vùng biển nhiệt đới, chẳng hạn như vùng biển Caribe, tồn tại một sinh vật tên là sứa hải đăng (Turritopsis nutricula), nó mang trong mình giấc mơ trường sinh bất tử của nhân loại. Sứa hải đăng là một loài sứa rất nhỏ nhắn, sứa non còn nhỏ hơn, bề ngang chỉ 1mm, khi trưởng thành chỉ rộng 5mm.

Vào một ngày năm 1992, một sinh viên đại học chịu trách nhiệm nuôi sứa tại Đại học Lecce, Ý đã phát hiện ra một điều kỳ lạ, con sứa hải đăng mà anh nuôi trong bể nước đột nhiên biến mất, nhưng trong bể nước không còn xác của nó mà thay vào đó là anh lại nhìn thấy một đống sứa con!

Hiện tượng này đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu. Năm 1996, Stefano Piraino, một nhà sinh vật học tại trường đại học, đã tiến hành thí nghiệm cảm ứng biến đổi trên 4.000 con sứa hải đăng ở các giai đoạn phát triển khác nhau trong các điều kiện môi trường khác nhau, và cuối cùng đã phát hiện ra siêu năng lực của sứa hải đăng.

Sau khi sứa bình thường sinh sản, nó sẽ chết ngay. Nhưng sứa hải đăng thì rất đặc biệt. Sau khi sinh sản, nó sẽ không chết mà sẽ có thể trở lại trạng thái ấu trùng một lần nữa, sau đó ấu trùng lại phát triển thành sứa, và sau đó trở thành sứa mẹ, cứ như vậy lặp đi lặp lại trong khoảng một tháng, nghĩa là, cứ cách mỗi tháng, sứa hải đăng lại trẻ hóa một lần, không chỉ vậy, mà còn tạo ra nhiều bản sao của chính mình. Hơn nữa, telomerase được kích hoạt trong các tế bào của sứa hải đăng, vì vậy các tế bào của nó có thể phân tách vô hạn, do đó đạt đến sự trường sinh bất tử.

Vậy tại sao thế giới không bị tràn ngập sứa hải đăng? Vì sứa hải đăng rất nhỏ nên dễ bị ăn thịt, chúng thường là thức ăn của cá biển và rùa. Vì vậy, về mặt lý thuyết, nó có thể trường sinh bất tử, nhưng trên thực tế thì rất khó đạt được điều đó.

Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về loài sứa hải đăng, với hy vọng tìm ra phương pháp trường sinh cho nhân loại từ nó, nhưng cho đến nay vẫn chưa có tiến triển mang tính đột phá nào.

Sự ngắn đi của telomere liên quan tới quá trình lão hóa và ung thư như thế nào?

Chu trình tế bào bình thường thì các telomere sẽ ngắn đi cùng với quá trình già hóa của cơ thể. Độ dài của telomere bị ảnh hưởng bởi sự kết hợp của nhiều yếu tố bao gồm độ tuổi, di truyền, yếu tố ngoại di truyền (epigenetic), môi trường, điều kiện kinh tế xã hội, luyện tập, cân nặng cơ thể, hút thuốc.... Sự mất đi của telomere có vẻ như không khác biệt giữa hai giới nam và nữ.

Các yếu tố lối sống như là hút thuốc, béo phì, thiếu vận động, chế độ ăn không tốt có thể làm tăng tốc độ ngắn đi của các telomere dẫn tới các bệnh liên quan tới lão hóa hoặc chết sớm. Telomere bị ngắn nhanh hơn liên quan tới việc khởi phát sớm của nhiều vấn đề sức khỏe như các bệnh về tim mạch, tiểu đường, tăng nguy cơ ung thư và loãng xương.

Một vài nghiên cứu chỉ ra rằng, việc ngắn lại của telomere là một yếu tố nguy cơ dẫn tới ung thư. Những người có telomere ngắn thì có nguy cơ cao hơn mắc các bệnh ung thư phổi, thận, bàng quang, đường tiêu hóa, đầu và cổ. Việc ngắn đi quá mức của telomere cũng có thể dẫn tới sự mất ổn định của hệ gen và các gen ung thư. Điều này cũng tương đồng với việc telomere ở phần lớn các tế bào ung thư ngắn hơn so với các tế bào bình thường. Trong khi đó, hoạt động của telomerase ở những tế bào ung thư lại tăng rất nhiều để giúp duy trì telomere khiến cho các tế bào này không bị chết theo chương trình apotosis và tiếp tục tăng sinh dẫn tới hình thành khối u.

Hút thuốc cũng có liên quan tới việc tăng tốc độ ngắn đi của telomere. Hút thuốc có mối tương quan nghịch đối với chiều dài của telomere, làm tăng stress oxy hóa, đẩy nhanh tốc độ ngắn của telomere dẫn tới thúc đẩy quá trình lão hóa xảy ra sớm.

Vì sao nữ thọ hơn nam?

Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy người có telomere càng ngắn nguy cơ tử vong càng cao. Ngoài ra, người có telomere ngắn cũng có nguy cơ cao bị các bệnh mãn tính như ung thư, cao huyết áp, tiểu đường, nhồi máu cơ tim, loãng xương... Chẳng hạn nguy cơ tử vong vì bệnh nhồi máu cơ tim ở phụ nữ có telomere ngắn tăng gấp ba lần so với nữ có telomere dài. Trong bất cứ độ tuổi nào, nữ đều có telomere dài hơn nam 3-5%. Đó có lẽ là một yếu tố giải thích tại sao nữ có tuổi thọ cao hơn nam.

Các dữ liệu trên đặt ra câu hỏi: có thể kéo dài telomere để tăng tuổi thọ cho con người? Đến nay chúng ta chưa có cách nào kéo dài telomere, nhưng giới khoa học hi vọng sẽ phát triển thuốc để làm giảm sự rút ngắn của telomere theo độ tuổi và qua đó kéo dài tuổi thọ cho con người. Vì thế, chúng ta có lý do để hi vọng dù hành trình tiến đến mục tiêu trường sinh bất tử mà con người đã dày công tìm kiếm từ mấy ngàn năm qua vẫn còn rất dài.