CÁC NGUY CƠ VỀ XƯƠNG LIÊN QUAN ĐẾN NHỮNG BIẾN ĐỔI GEN
Các Ý Chính
- Một nghiên cứu về bộ gen có quy mô lớn đã tiết lộ những đột biến gen mới và đã dẫn dắt các nhà nghiên cứu đến một loại gen ngoài dự đoán, loại gen này ảnh hưởng đến mật độ xương và nguy cơ gãy (nứt) xương.
- Các kết quả mang đến những sự hiểu biết sâu rộng hơn về cấu trúc gen làm nền tảng cho chứng loãng xương và có thể dẫn đến những phương thức mới nhằm ngăn ngừa tình trạng trạng suy giảm mật độ xương và gãy (nứt) xương.
Trên 10 triệu người ở Hoa Kỳ bị chứng loãng xương, với tình trạng này xương trở nên dễ gãy (nứt). Chứng loãng xương có khuynh hướng di truyền trong gia đình, và vấn đề di truyền đóng một vai trò quan trọng đối với mật độ khoáng chất xương, một yếu tố nguy cơ chính gây gãy (nứt) xương. Các nhà khoa học đã xác định được nhiều yếu tố di truyền có liên quan đến mật độ khoáng chất xương. Nhưng các yếu tố này có khả năng chỉ đại diện cho một phần nhỏ trong sự biến đổi cấu trúc gen tiềm ẩn.
Các nỗ lực trước đây, nhằm liên kết các biến đổi cấu trúc gen với các đặc điểm và các chứng bệnh, đã khám phá phần lớn các biến đổi gen phổ biến với các tác động tương đối nhỏ. Các nghiên cứu gần đây đã tìm thấy các biến đổi cấu trúc gen không viết mã(non-coding variant) ít phổ biến hơn với các tác động lớn hơn.
Một nhóm nghiên cứu quốc tế dẫn đầu bởi tiến sĩ Brent Richards tại trường Đại Học McGill đã tiến hành kiểm tra vai trò của các đột biến gen hiếm đối với mật độ khoáng chất xương và nguy cơ gãy (nứt) xương. Các nhà khoa học này đã sử dụng các dữ liệu từ Dự Án UK10K (UK10K Project) – một nguồn khổng lồ chứa bộ gen hoàn chỉnh trên cơ sở các chuỗi của cộng đồng dân cư Châu Âu; Dự Án 1000 Bộ Gen được NIH tài trợ, một trong những nỗ lực sớm nhất của thế giới nhằm xác định chuỗi các bộ gen của nhiều người; và các dữ liệu từ một số nghiên cứu khác.
Đầu tiên, nhóm nghiên cứu này đã tiến hành xác định chuỗi bộ gen hoàn chỉnh của hơn 2800 người từ Dự Án UK10K. Họ cũng đã xác định chuỗi các khu vực viết mã protein (exome) của trên 3500 người. Trong một phân tích chi tiết, các nhà khoa học đã so sánh các dữ liệu này với các dữ liệu của các nghiên cứu trước bao gồm hàng chục ngàn người khác. Sau đó, họ đã phân tích các mối liên kết giữa các biến đổi cấu trúc gen và các số đo mật độ khoáng chất xương được tiến hành ở trên 53 000 người. Cuối cùng, họ đã xem xét các dữ liệu của hơn 508 000 người để xác định mối liên hệ giữa các biến đổi cấu trúc gen và các trường hợp gãy (nứt) xương thực sự. Các kết quả đã được đăng trên tạp chí Nature trên mạng số ra ngày 14 tháng 9 năm 2015.
Nhóm nghiên cứu này đã xác định các đột biến ở một khu vực gần với gen EN1 (engrail homeobox-1), gen này được xem có liên quan đến mật độ khoáng chất xương ở khu vực cột sống thắt lưng. Một biến đổi cấu trúc gen cũng được xem có liên quan đến mật độ khoáng chất xương ở đầu xương đùi (“cổ” xương đùi). Cả hai khu vực này là những vị trí gãy (nứt) xương do loãng xương phổ biến. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy rằng, các biến đổi cấu trúc gen này có sức tác động lớn hơn so với những đột biến gen được báo cáo trước đây liên quan đến mật độ xương.
Sử dụng một mẫu chuột, nhóm này đã biến đổi các mức gen En1 và đã xác nhận rằng nó đóng một vai trò quan trọng trong chức năng sinh lý xương. Mất đi gen En1 sẽ dẫn đến tình trạng giảm mật độ xương, có lẽ do quá trình luân chuyển xương(bone turnover) tăng cao.
“Gen EN1 trước đây chưa bao giờ được xem có liên quan đến chứng loãng xương ở người, vì thế kết quả này mở ra một lộ trình hoàn toàn mới để theo đuổi việc phát triển các loại thuốc nhằm ngăn chặn căn bệnh này”, tiến sĩ Richards nói.
Các nhà nghiên cứu cũng đã tìm thấy một vài biến đổi cấu trúc gen khác có liên quan đến mật độ khoáng chất xương ở những khu vực cụ thể, bao gồm 3 khu vực ở cẳng tay, 14 ở cổ xương đùi (femoral neck), và 19 ở cột sống thắt lưng (lumbar spine). Các khám phá này chỉ ra rằng nghiên cứu xác định chuỗi toàn diện và mang tính đa dạng hơn có thể dẫn đến sự khám phá các đột biến gen hiếm mà chúng ảnh hưởng đến các chứng bệnh thông thường.
“Các kết quả chúng tôi tìm thấy giúp gia tăng sự hiểu biết về cấu trúc gen làm nền tảng cho sự phát sinh của chứng loãng xương. Một sự biến đổi cấu trúc gen ở một khu vực của bộ gen, mà khu vực này không viết mã cho một protein, có thể có sự tác động khá lớn đến một gen có chức năng kiểm soát sức khỏe xương”, theo lời của tiến sĩ Douglas Kiel, tại Trung Tâm Hebrew SeniorLife và Đại Học Y Khoa Harvard. “Một ngày nào đó việc nghiên cứu bộ gen sẽ dẫn đến nhiều phương pháp điều trị can thiệp cho từng cá nhân, mà trong trường hợp này, sẽ giảm được tình trạng mất mật độ xương và ngăn ngừa những trường hợp gãy (nứt) xương ở những người cao tuổi”.
NHỮNG ĐIỂM KHÁC BIỆT VÀ TƯƠNG ĐỒNG GIỮA BỘ GEN CHUỘT VÀ NGƯỜI
Những so sánh về các chức năng hoạt động bên trong của hai bộ gen có thể dẫn đến việc ứng dụng các mẫu chuột tốt hơn.
Nhìn lại quá trình tiến hóa và toàn cảnh về bộ gen của người và chuột, một nhóm các nhà nghiên cứu đã tìm thấy những đầu mối quan trọng về lý do tại sao một số quá trình và hệ thống trong cơ thể chuột – chẳng hạn như hệ miễn dịch, quá trình chuyển hóa và đáp ứng stress (stress response) – có những khác biệt lớn đối với các quá trình và hệ thống đó ở người. Xây dựng trên nhiều năm nghiên cứu về chuột và tiến trình kiểm soát gen, họ đã phát triển một phương thức mà có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về mức độ khác biệt và tương đồng giữa chuột và người được viết mã trong bộ gen của mỗi loài.
Các phát hiện của các nhà nghiên cứu – được trung tâm dữ liệu mouse ENCODE Consortium báo cáo trên mạng ngày 19 tháng 11 năm 2014 trong 4 bài báo trên tạp chí Nature và trong một vài ấn bản khác – kiểm tra các chương trình gen và sinh hóa liên quan đến việc kiểm soát bộ gen chuột và người. Các nhà khoa học đã tìm thấy rằng, nhìn chung, các hệ thống được sử dụng để kiểm soát hoạt động của gen có nhiều điểm tương đồng ở chuột và người, và đã được bảo tồn, hoặc tiếp tục theo quá trình tiến hóa.
Các kết quả này có thể giúp thấu hiểu về quá trình kiểm soát gen và các hệ thống cần thiết cho các tiến trình sinh học của những động vật có vú. Các kết quả này cũng cung cấp những thông tin mới giúp xác định khi nào chuột là một mẫu sinh vật thích hợp để nghiên cứu sinh học và bệnh ở người, và có thể giúp giải thích một số giới hạn của nó.
Các kết quả nghiên cứu mới nhất là từ dự án mouse ENCODE (mouse ENCODE project), một phần của chương trình ENCyclopedia Of DNA Elements, được bảo trợ bởi Viện Nghiên Cứu Bộ Gen Người Quốc Gia Hoa Kỳ (National Human Genome Research Institute - NHGRI), một nhánh của Viện Sức Khỏe Quốc Gia Hoa Kỳ (National Institutes of Health – NIH). Chương trình ENCODE đang xây dựng một danh mục tổng hợp về các yếu tố chức năng trong các bộ gen người và chuột. Các yếu tố này bao gồm các gen cung cấp những hướng dẫn để xây dựng protein, các gen viết mã không protein (non-protein-coding gen), cũng như các yếu tố kiểm soát sự “tắt” và “bật” của các gen, và thời điểm “bật, tắt”.
“Lâu nay chuột vẫn được xem là mẫu động vật nghiên cứu sinh học chính”, theo lời của tiến sĩ Eric Green, giám đốc viện NHGRI. “Các kết quả này cung cấp dồi dào những thông tin về cách thức bộ gen chuột hoạt động, và một nền tảng nhờ đó các nhà khoa học có thể xây dựng để hiểu thêm về các tiến trình sinh học ở chuột và người. Bộ sưu tập các dữ liệu mouse ENCODE là một nguồn thông tin hết sức có lợi cho cộng đồng các nhà nghiên cứu”.
“Đây là nghiên cứu so sánh hệ thống đầu tiên giữa chuột và người ở mức bộ gen”, theo lời của tiến sĩ Bing Ren, đồng tác giả trong nghiên cứu của tạp chí Nature và là giáo sư ngành y học tế bào và phân tử tại trường Đại Học California tại San Diego (University of California at San Diego). “Chúng tôi đều biết rằng chuột hầu như là một mẫu động vật thích hợp để thay thế cho con người. Chúng tôi đã tìm thấy rằng nhiều quá trình và lộ trình được bảo tồn từ chuột đến người. Điều này cho phép chúng tôi nghiên cứu các chứng bệnh ở người bằng cách nghiên cứu các lĩnh vực sinh học ở chuột mà các lĩnh vực này phản ánh các tiến trình sinh học ở người”.
Trong nhiều trường hợp, các nhà điều tra đã tìm thấy rằng một số khác biệt về chuỗi ADN (DNA) gắn liền với các chứng bệnh ở người xem ra có các bản sao ở bộ gen chuột. Họ cũng chứng minh rằng một số gen và yếu tố có đặc điểm giống nhau ở hai loài, cung cấp cơ sở để sử dụng chuột cho việc nghiên cứu bệnh có liên quan ở người. Tuy nhiên, các nhà điều tra cũng khám phá ra nhiều đột biến ADN (DNA) và các kiểu thể hiện gen không giống nhau ở hai loài, hạn chế đáng khể việc sử dụng chuột như một mẫu nghiên cứu bệnh. Chuột và người có chung khoảng 70% các chuỗi gen viết mã protein, khoảng 1,5% các bộ gen này.
Ví dụ, các nhà điều tra đã tìm thấy rằng đối với hệ miễn dịch ở chuột, các quá trình chuyển hóa và đáp ứng stress, thì hoạt động của một số gen thay đổi khác nhau ở người và chuột, giống với nghiên cứu trước đây. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã xác định được các gen và những yếu tố khác có khả năng liên quan đến việc kiểm soát các gen này ở chuột, một vài gen trong số này không có bản sao ở người. “Chúng tôi nhìn vào bộ gen ở chuột như một cuốn sách với một số đoạn được thêm vào và một số đoạn bị cắt bỏ bởi quá trình tiến hóa. Đó có thể là kết quả về khả năng thích ứng của chuột và người đối với môi trường sống của mỗi loài”, theo lời của bác sĩ Ren, một thành viên của Viện Ludwig Nghiên Cứu Ung Thư (Ludwig Institute for Cancer Research), ở San Diego.
“Nhìn chung, cơ cấu và các mạng lưới kiểm soát gen đều được bảo tồn ở chuột và người, nhưng về chi tiết thì hơi khác nhau”, theo lời của tiến sĩ Michael Snyder, tác giả và là giám đốc Trung Tâm Stanford Nghiên Cứu Bộ Gen và Y Học Cá Nhân (Stanford Center for Genomics and Personalized Medicine), Đại Học Stanford, California. “Bằng cách hiểu được những khác biệt này, chúng tôi có thể hiểu được cách thức và thời điểm mẫu chuột được sử dụng một cách hiệu quả nhất”.
Trong các bài viết ở tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu đã so sánh quá trình tổng hợp gen, quá trình bổ sung chất nhiễm sắc (chromatin modification) và các tiến trình khác có vai trò kiểm soát hoạt động của gen ở một loạt các mô và các loại tế bào ở chuột và người. Tổng hợp gen là quá trình mà các chỉ dẫn của gen được đọc. Chất nhiễm sắc là quá trình đóng gói protein giúp điều khiển chức năng của bộ gen bằng cách kiểm soát sự truy nhập vào ADN (DNA); các thay đổi trong quá trình đóng gói này có thể ảnh hưởng đến sự điều khiển gen.
Mặc dù cả hai loài đều có một nhóm chính bao gồm các chương trình tương tự có vai trò điều khiển hoạt động của gen, nhưng các nhà nghiên cứu đã tìm thấy rằng những khác biệt xuất hiện trong các mô và các loại tế bào cụ thể.
“Trước khi tìm được các kết quả này, chúng tôi không biết rằng có một số lượng lớn các gen với khả năng thể hiện ở những mức độ khác nhau một cách hệ thống giữa chuột và người”, theo lời tiến sĩ Ross Hardison, giám đốc Viện Nghiên Cứu Bộ Gen So Sánh và Phân Tích Hệ Thống Sinh Học (Institute for Comparative Genomics and Bioinformatics) tại trường Đại Học Tiểu Bang Pennsylvania (Pennsylvania State University), và là tác giả trong nghiên cứu chính của tạp chí Nature và các ấn bản khác. “Bây giờ chúng tôi đã biết được các gen nào có các kiểu thể hiện được bảo tồn giữa chuột và người. Đối với các quá trình sinh học sử dụng các gen này, chuột là một mẫu nghiên cứu thích hợp cho các lĩnh vực sinh học ở người. Tiến sĩ Hardison lưu ý rằng điều ngược lại cũng đúng: các nhà nghiên cứu cần xem xét những khác biệt mang tính hệ thống trong các kiểu thể hiện gen giữa hai loài khi xem chuột như một mẫu nghiên cứu cho người.
Hai nghiên cứu đi kèm minh họa thêm những khác biệt giữa chuột và người. Đồng tác giả nghiên cứu của tạp chí Nature, bác sĩ John Stamatoyannopoulos, phó giáo sư y khoa và ngành khoa học bộ gen tại trường Đại Học Washington (University of Washington), ở Seattle, và các đồng nghiệp đã so sánh trên 1,3 triệu vị trí bộ gen có tên là các khu vực tăng mẫn cảm DNase 1 (nhận diện DNA kiểm soát) ở 45 loại mô và tế bào ở chuột với người. Họ đã báo cáo trong tạp chí Khoa Học (Science) rằng chuột và người có chung khoảng 35% các yếu tố này và hoạt tính ở các loại tế bào khác nhau. “Chúng tôi đã nhìn vào các chuỗi kiểm soát chung và đã tìm thấy các bộ gen ở chuột và người có cùng ngôn ngữ trong tiến trình kiểm soát gen, nhưng cũng tìm thấy rằng có sự thích ứng rất lớn trong quá trình tiến hóa. Ví dụ, một thành phần hoạt tính ở gan chuột có thể được biến đổi để trở nên hoạt tính ở não của người”, ông nói. “Hình thức biến đổi công dụng này tiêu biểu cho một sự thay đổi hết sức dễ dàng mà tự nhiên có thể sử dụng để kiểm soát gen”.
Trong một nghiên cứu trên tạp chí Các Tiến Trình của Viện Khoa Học Quốc Gia Hoa Kỳ (Proceedings of the National Academy of Sciences), tiến sĩ Snyder và các đồng nghiệp của ông đã so sánh quá trình thể hiện gen (gene expression: quá trình nhờ đó các thông tin từ một gen được sử dụng để tổng hợp sản phẩm chức năng của gen) trong 15 loại mô khác nhau ở chuột và người. Trái ngược với chứng cứ trước đây, họ đã tìm thấy rằng một số khía cạnh của quá trình đọc gen (gene readout) có các kết quả giống nhau giữa những mô khác nhau trong cùng một loài hơn là giữa những mô giống nhau ở cả hai loài.
TIẾT LỘ NHIỀU BÍ MẬT VỀ DA
Tiến sĩ Julie Segre của Viện Nghiên Cứu Bộ Gen Người Quốc Gia Hoa Kỳ (National Human Genome Research Institute - NHGRI), bị thu hút bởi cách thức cơ thể con người đáp ứng lại thế giới xung quanh, do đó bà đã tập trung vào nghiên cứu cơ quan lớn nhất của cơ thể: hệ thống da (skin).
“Da là một hệ thống chính tương tác và thích ứng với môi trường bên ngoài”, theo lời tiến sĩ Segre. “Nó chính là giao diện (interface) giữa các chức năng sinh lý phức tạp của chúng ta và một môi trường thường mang tính không thân thiện, môi trường này vắt cạn chúng ta và bắt chúng ta tiếp xúc với các chất hóa học cũng như các tác nhân gây bệnh. Bạn không muốn chất tẩy rửa nhà bếp đi vào trong máu của bạn, chính vì thế da là phương cách mà cơ thể bạn ngăn cản các chất tẩy rửa này xâm nhập”.
Mặc dù nghiên cứu của tiến sĩ Segre chỉ tập trung vào một cơ quan, nhưng điều bà khám phá sẽ cung cấp cho chúng ta nhiều thông tin hơn về mỗi tổ chức mô tiếp xúc với thế giới bên ngoài, bao gồm bề mặt của mắt, đường ruột, các màng nhầy ở mũi và phổi. Nghiên cứu của tiến sĩ Segre còn có thể giúp tạo ra các phương pháp điều trị cho những tình trạng bệnh lý đa dạng như bệnh vẩy nến (psoriasis), bệnh suyễn và tình trạng mất nước ở các trẻ em sinh thiếu tháng (premature baby).
Bệnh vẩy nến và chàm bội nhiễm (eczema) là những chứng rối loạn chủ yếu trong các nghiên cứu của tiến sĩ Segre. Cả hai chứng bệnh này đầu tiên xuất hiện ở da, nhưng có thể ảnh hưởng đến một vài khu vực khác của cơ thể.
“Đây là các rối loạn phức tạp, đa hệ thống”, theo lời giải thích của tiến sĩ Segre, nhà điều tra trong Chi Nhánh Di Truyền Học và Sinh Học Phân Tử của Phân Khoa Nghiên Cứu Nội Bộ của Viện Nghiên Cứu Bộ Gen Người Quốc Gia Hoa Kỳ (Genetics and Molecular Biology Branch of NHGRI's Division of Intramural Research). “Nếu chúng ta có thể hiểu được điều gì xảy ra với da, thì chúng ta có thể có được những manh mối về các nguyên nhân tiềm ẩn cũng như cách thức các vấn đề này gây khó khăn cho chúng ta”.
Mặc dù các rối loạn về da ảnh hưởng chủ yếu đến chất lượng cuộc sống, nhưng nếu không được chữa trị, chúng có thể dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng. Các trẻ em bị chàm bội nhiễm (eczema) thường phát triển bệnh suyễn. Như vậy có phải vì các chất gây dị ứng (allergen) đi qua vết rách ở da sẽ đi vào phổi hay là vì một quá trình viêm kéo theo một quá trình khác? Chúng ta vẫn chưa biết được điều đó, nhưng chúng ta hy vọng rằng nếu biết cách quản lý bệnh chàm bội nhiễm thì sau đó bệnh nhân sẽ không phát triển bệnh suyễn. Nếu họ đã có bệnh suyễn, chúng ta hy vọng rằng việc điều trị rối loạn ở da sẽ làm cho bệnh suyễn được cải thiện”.
Chàm bội nhiễm bắt đầu khi trẻ em được 6 tháng đến 1 năm với các vết đỏ gây ngứa mà thỉnh thoảng bị hiểu lầm là khô da. Rối loạn này là một chứng bệnh mãn tính, và các vết đỏ trên da sẽ đến và đi kéo dài suốt đời. Bệnh vẩy nến thường phát triển ở độ tuổi từ 20 – 30. Các vết da ánh bạc hình thành ở những chỗ da nhăn và bị rách, chẳng hạn như khuỷu tay và đầu gối. Vẩy nến cũng là một chứng bệnh mãn tính, tái phát và cần được điều trị suốt đời. Ở Hoa Kỳ, có khoảng 20 – 30% dân số phát triển bệnh chàm bội nhiễm, và có khoảng 2 – 3% dân số bị bệnh vẩy nến.
Hiện tại, các chuyên gia y tế cho rằng cả hai chứng bệnh này đều do hệ miễn dịch hoạt động quá mức, do đó gây ra một phản ứng dị ứng ở da, nhưng tiến sĩ Segre và các đồng nghiệp của bà nghĩ rằng bệnh vẩy nến và chàm bội nhiễm có thể bắt đầu, thay vì gây ra, với những vết rách ở da.
Sau khi lớp da bảo vệ bị phá vỡ, thường bởi một vết rách hoặc vết trầy xước, các chất gây dị ứng và các tác nhân gây bệnh xâm nhập đồng thời khởi động một quá trình viêm. Đa số người bình thường sẽ lành vết rách một cách mau chóng, và hệ miễn dịch của họ sẽ lắng xuống. Tuy nhiên, các tế bào da của những người có khuynh hướng di truyền bị vẩy nến và chàm bội nhiễm sẽ hoạt động quá mức để phản ứng lại những thách thức và bị kẹt lại ở chu kỳ mà ở đó các tế bào da và hệ miễn dịch kích thích lẫn nhau trong một vòng lặp lại liên tục.
Remodeling: Quá trình tái tạo
Normal skin: Da bình thường
Trauma: Chấn thương
Wounded state: Tình trạng bị thương tổn
Proliferation migration: Sự di chuyển của quá trình sinh sôi nảy nở
Re-epithelialized: Được bao bọc trở lại bằng biểu mô
Impaired barrier recovery: Hồi phục lớp bảo vệ bị hủy hoại
Inflammatory state: Trạng thái viêm
Microbes: Các vi sinh vật
Water: Nước
Dendritic cell: Bạch cầu khi có kháng nguyên xuất hiện
Water loss: Mất nước
Fibrin clot: Khối fibrin
Proliferating and migrating keratinocytes: Tế bào biểu bì sản sinh keratin phát triển mạnh và di chuyển
T-lymphocytes: Các tế bào bạch huyết T
Mặc dù cách làm dịu hệ miễn dịch đã là một mối quan tâm chính của đa số phương pháp trị liệu cho những rối loạn này, nhưng phòng thí nghiệm của tiến sĩ Segre đã khám phá ra rằng tiến trình làm lành vết rách ở da cũng quan trọng như sự điều biến của hệ miễn dịch để có được một kết quả khả quan. Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng việc tái thiết lập lớp bảo vệ da, có lẽ với kem dưỡng da (lotion: dưỡng thể) hoặc băng dán vết thương bằng lipit (lipit bandage), sẽ phá vỡ chu kỳ viêm và cho phép hệ miễn dịch ngưng phản ứng lại. Điều đó có thể có nghĩa rằng những người bị bệnh vẩy nến và chàm bội nhiễm sẽ cần đến các liều lượng thuốc thấp hơn và được điều trị ít hơn.
Trong một nghiên cứu được đăng trong Tạp Chí Điều Tra Lâm Sàng (Journal of Clinical Investigation), tiến sĩ Serge và các đồng nghiệp của bà gần đây đã tìm ra một yếu tố quan trọng để xác định người nào sẽ phát triển bệnh vẩy nến và chàm bội nhiễm bằng cách nghiên cứu một loại protein có tên là connexin 26 (Cx26). Cx26 hình thành các kênh trao đổi thông tin, các kênh này cho phép các tế bào xung quanh mép của một vết thương thông báo cho nhau tạo ra thêm nhiều tế bào gần vết thương; các kênh này thông báo cho các tế bào nằm dưới các lớp da không bị tổn thương rằng một tình huống khẩn cấp đang xảy ra và yêu cầu các tế bào này tạo ra thêm nhiều tế bào; và các kênh này thu hút các tế bào miễn dịch đi đến khu vực bị thương tổn để đánh đuổi các sinh vật gây bệnh trong khi vết thương đang lành lại. Da sản sinh số lượng lớn protein Cx26 khi nó trong tiến trình phát triển trước khi đứa trẻ được sinh ra, đồng thời cũng gia tăng tiến trình sản sinh Cx26 khi các mô bị thương tổn để chúng có thể tái tạo.
Các vấn đề xuất hiện khi cơ thể không “tắt” đi quá trình sản sinh Cx26 sau khi vết thương được lành lại. Điều này sẽ đặt các tế bào biểu mô vào trạng thái hoạt động quá mức được gọi là sinh sôi nảy nở quá mức (hyperproliferation), do đó gây kích thích hệ miễn dịch. Tiến sĩ Segre hy vọng rằng việc tìm kiếm các phương cách giúp lớp bảo vệ da lành lại một cách nhanh chóng và hiệu quả ở những người có khuynh hướng di truyền sản sinh quá nhiều protein Cx26 sẽ làm cho quá trình sản sinh Cx26 ngưng hoạt động đúng thời điểm và có thể làm giảm thiểu hoặc loại trừ được các đợt phát bệnh vẩy nến.
Các trẻ sinh thiếu tháng là một nhóm khác mà tiến sĩ Segre và đồng nghiệp của bà hy vọng rằng họ có thể giúp được cho nhóm trẻ em này. Họ đang nghiên cứu cách thức da phát triển trong bào thai và hình thành lớp bảo vệ độc đáo này, đồng thời hy vọng sự hiểu biết mới mẻ này sẽ cho họ biết cách tăng tốc quá trình đó trong các trẻ sơ sinh, những trẻ được sinh ra trước khi da của chúng có khả năng giữ cho cơ thể không bị vi khuẩn xâm nhập cũng như nước không thấm vào được.
Tiến sĩ Segre nói rằng, “Các trẻ sinh thiếu tháng bị mất chất lỏng ở mức báo động. Nếu các trẻ này được sinh ra trước 34 tuần, sẽ có nhiều chất lỏng rò rỉ qua lớp da chưa phát triển hoàn chỉnh, do đó các trẻ này cần phải tiêu thụ chất lỏng với số lượng gấp 3 lần so với các trẻ em sinh sau 34 tuần chỉ để giữ cho các hồng cầu, khí oxy, các chất điện phân, và các chất dinh dưỡng tuần hoàn trong cơ thể của chúng. Chúng tôi muốn thay đổi tình trạng này”.
Cornified envelope: Vỏ bọc chuyển sang dạng keratin có sừng
Keratin macrofibrils: Các sợi keratin lớn
Lipid bilayer: Lớp lipit kép
Tight junctions: Các chỗ nối màng tế bào
Stratum corneum: Lớp sừng bên ngoài của biểu bì
Granular layer: Lớp hạt
Spinous layer: Lớp tế bào gai
Basal layer: Lớp nền
Dermis: Hạ bì
Hiểu được cách thức da phát triển cũng sẽ giúp các nhà nghiên cứu tổng hợp một lớp bảo vệ nhân tạo cho các bệnh nhân bị bỏng (phỏng) nhiệt hoặc hóa chất, da bị thương tổn của các bệnh nhân này sẽ được bao bọc cho đến khi lớp da mới tái tạo. Tiến sĩ Segre nói rằng, những người bị bỏng (phỏng) nặng có chung các vấn đề với các trẻ sinh thiếu tháng, bao gồm khó duy trì thân nhiệt, mất chất lỏng và nhiễm trùng. Việc tổng hợp lớp bảo vệ nhân tạo có thể đưa vào ứng dụng ngay có thể là yếu tố quan trọng giúp cho các bệnh nhân bị thương tổn nghiêm trọng sống sót.
“Vazơlin vàng (petroleum jelly) không giống được với da”, theo lời tiến sĩ Segre. “Khi chúng ta hiểu được cách thức da hoạt động, chúng ta hy vọng rằng con người sẽ có thể thiết kế một lớp bảo vệ nhân tạo mà nó có thể thực hiện tất cả các chức năng của lớp bảo vệ thật cho đến khi da có thể hoàn toàn lành lại”.
“Bạn không thể nhìn vào thế giới hôm nay và hiểu được lý do tại sao cơ thể chúng ta đáp ứng lại môi trường theo cách của cơ thể”, theo nhận xét của tiến sĩ Segre, “bởi vì cơ thể chúng ta vẫn được lập trình cho các điều kiện trước đó. Thuốc kháng sinh (trụ sinh) chỉ mới được khám phá vào năm 1928, vì thế thậm chí các đáp ứng mãnh liệt để chọc thủng da vẫn được mã hóa trong bộ gen của chúng ta để hiệu chỉnh tình huống gây nguy hiểm đến tính mạng trong quá khứ”.
Tiến sĩ Segre nói rằng tỷ lệ mắc bệnh chàm bội nhiễm(eczema) ở trẻ em ngày càng gia tăng, và có thể là do da của chúng ta được lập trình để cùng tồn tại với bụi bẩn và các động vật ở nông trại, cũng như những bãi cỏ không được sạch sẽ ở ngoại ô.
“Đây được gọi là giả thuyết vệ sinh (hygiene hypothesis)”, bà giải thích, “đây không phải là một câu chuyện được phát triển đầy đủ, nhưng một số chứng rối loạn, bao gồm chàm bội nhiễm, đang trở nên phổ biến hơn khi nhiều người dọn đến những môi trường đô thị đang gia tăng. Phải mất khoảng hàng ngàn, có thể hàng triệu năm để biến đổi bộ gen của chúng ta từ cột mốc của quá trình tiến hóa. Xã hội đang tiến hóa nhanh hơn khả năng đáp ứng của bộ gen chúng ta”.
Nguồn(Source):
