Triển vọng kéo dài tuổi thọ ?

Từ thời xa xưa, các hoàng đế đã tiêu rất nhiều thời gian để đi tìm những bài thuốc trường sinh bất tử. Nhưng tuổi thọ của họ cũng chỉ quanh quẩn con số 20-45. Ngay cả vào thế kỉ 19, tuổi thọ trung của dân số thế giới cũng chỉ 45 tuổi; đến nay thì tăng lên khoảng 76 tuổi, nhưng dao động lớn giữa các sắc dân. Riêng ở nước ta, tuổi thọ trung bình là khoảng 72 tuồi, nhưng cũng rất khác biệt giữa nam (70 tuổi) và nữ (75 tuổi), và giữa các cá nhân trong mỗi giới. Câu hỏi đặt ra là tại sao tuổi thọ con người khác nhau? Ngày nay, khoa học đã cung cấp cho chúng ta một câu trả lời: đó là độ dài của telomere, một khám phá mang đến cho 3 nhà khoa học giải Nobel y sinh học năm nay.

Như thông lệ hàng năm vào đầu tháng 10, Hàn Lâm Viện Thụy Điển vừa công bố giải thưởng Nobel y sinh học năm 2009 được trao cho 3 giáo sư người Mĩ: Elizabeth Blackburn, 61 tuổi; Carol Greider, 48 tuổi; và Jack Szostak, 57 tuổi. Ba nhà khoa học được trao giải do có công khám phá cơ chế mà telomeres và enzyme telomerase bảo vệ các nhiễm sắc thể. Khám phá này dẫn đến một loạt định hướng nghiên cứu mới trong y khoa nhằm tìm hiểu quá trình lão hóa và ý nghĩa trường thọ của con người. Trong nhiều năm gần đây, nhiều người phàn nàn rằng giải thưởng Nobel y sinh học không còn nhất quán với tôn chỉ ban đầu vì những công trình được giải thưởng chẳng đem lại lợi ích gì cho con người. Nhưng lần này, cộng đồng khoa học quốc tế đều đồng ý rằng Hàn lâm viện Thụy Điển đã chọn đúng đối tượng đế trao giải thưởng cao quí này.

Để hiểu ý nghĩa của khám phá này, có lẽ cần phải làm quen với khái niệm telomere trước. Chúng ta biết rằng cơ thể con người có 23 cặp nhiễm sắc thể. Mỗi nhiễm sắc thể là một chuỗi DNA rất dài. DNA được cấu thành từ 4 mẫu tự A, T, G, C. Telomere là một mảng DNA ở phần cuối của một nhiễm sắc thể. Do đó, người ta hay ví von rằng telomere là một cái nắp của nhiễm sắc thể. Vì là cái nắp, nên nó đóng vai trò bảo vệ nhiễm sắc thể tránh khỏi tổn hại. Có thể tưởng tượng mỗi nhiễm sắc thể là sợi dây cột giầy, telomere là cái đầu bịt bằng plastic ở mỗi đầu dây (xem hình), và chức năng chính của đầu bịt này là bảo vệ dây giầy khỏi bị cọ sờn.

Một thời gian dài, nhiều người nghĩ rằng hai phần đầu và cuối của nhiễm sắc thể (tức telomere) là cố định, bất động. Thế nhưng qua nghiên cứu ở nhiều sinh vật, telomere rất liên tiếp thay đổi, chúng có thể trở nên dài ra hay rút ngắn lại theo chu kì.

Khoảng 25 năm qua, nhiều nghiên cứu dẫn đến những khám phá thú vị về telomere, đặc biệt là khám phá một enzyme có tên là telomerase. Telomerase hoạt động trên telomere, có thể góp phần vào sự phát sinh ung thư ở con người. Chính vì khám phá này mà giới khoa học nghĩ rằng có thể bào chế thuốc ức chế enzyme telomerase để phòng chống ung thư. Khám phá này còn có ý nghĩa lớn hơn là có thể thay đổi độ dài của telomere để kéo dài tuổi thọ con người.

Những nghiên cứu và khám phá về telomere và telomerase bắt nguồn từ thập niên 1930, qua công trình nghiên cứu của Barbara McClintock và Hermann Muller (cả hai được trao giải Nobel y sinh học). Lúc đó, hai nhà khoa học này phát hiện rằng hai phần đầu và cuối của mỗi nhiễm sắc thể rất cần thiết để duy trì sự ổn định DNA. Giáo sư Muller đặt tên cho hai phần này là telomere, ghép từ hai chữ trong tiếng Hi Lạp là telos (có nghĩa là cuối) và meros (có nghĩa là phần). Trong khi đó, McClintock chú ý thấy nếu không có hai “nút” này, các nhiễm sắc thể sẽ dính vào nhau, và thay đổi một cách bất thường. Do đó, chức năng của telomere là bảo vệ không cho nhiễm sắc thể bị dính vào nhau và chống lại sự “xói mòn” của DNA.

Mãi đến thập niên 1970s thì cấu trúc của telomere mới được xác định. Năm 1978, Elizabeth Blackburn lúc đó là nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ ở Đại học Yale phát hiện rằng telomere trong Tetrahymena, một sinh vật có mao chỉ có 1 tế bào với cấu trúc DNA đơn giản TTGGGG — lặp đi lặp lại bất rất nhiều lần. Kể từ đó, các nhóm nghiên cứu khác đã phát hiện telomere trong các sinh vật khác như động vật, thực vật, vi khuẩn, v.v… Sau đó, Elizabeth Blackburn hợp tác với Jack Szostak phát hiện telomere trong men, và họ suy luận rằng các tế bào phải có một enzyme (enzyme có thể hiểu nôm na như là cây dao cắt DNA) để giúp cho DNA tái sinh và lặp lại nhiều lần. Năm 1984, Carol Greider, lúc đó là nghiên cứu sinh tiến sĩ của Elizabeth Blackburn, phát hiện cơ chế để telomere “tái sinh” DNA là một enzyme mà sau này họ đặt tên là telomerase.

Nếu không có telomerase, độ dài của telomere sẽ ngắn lại sau mỗi lần tế bào phân chia. Đến khi telomere ngắn đến một độ nào đó, tế bào sẽ không phân chia nữa và chết đi. Do đó, telomerase đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình lão hóa của con người.

Với kĩ thuật di truyền ngày nay, các nhà khoa học có thể đo lường độ dài của telomere khá dễ dàng. Con người bình thường có telomere với chiều dài dao động trong khoảng 5 kb đến 9.5 kb (một kb bằng 1000 base, tức 1000 mẫu tự DNA). Khi chúng ta già đi, độ dài của telomere giảm dần. Số liệu nghiên cứu của chúng tôi và đồng nghiệp cho thấy, cứ mỗi năm telomere giảm khoảng 20 đến 40 base.

Có 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, v.v… Chẳng hạn như nguy cơ tử vong vì bệnh nhồi máu cơ tim ở phụ nữ có telomere ngắn tăng gấp 3 lần so với nữ có telomere dài. Trong bất cứ độ tuổi nào, nữ có telomere dài hơn nam từ 3 đến 5%. Đó có lẽ là một yếu tố giải thích tại sao nữ có tuổi thọ cao hơn nam.

Nhưng không phải nghiên cứu nào cũng cho thấy telomere đều có vai trò gì với bệnh. Nghiên cứu của chúng tôi hợp tác với một nhóm ở Anh làm từ 10 năm trước chẳng tìm thấy mối liên hệ nào, và cũng chẳng bao giờ được công bố!

Các dữ liệu trên đặt ra câu hỏi: có thể nào kéo dài telomere để kéo dài tuổi thọ cho con người? Cho 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. Tuy nhiên, 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, nhưng với khoa học chúng ta có lí do để hi vọng.

NVT