Phát hiện mới về những ca bệnh đầu nhỏ không mắc Zika

Những khám phá gần đây có thể giúp giải thích điều gì đã xảy ra trong bộ não đang phát triển của trẻ sơ sinh vẫn còn trong bụng mẹ khiến trẻ sinh ra với bộ não và đầu nhỏ.

Đồng thời, những phát hiện này cũng có thể giúp các nhà khoa học đang cố gắng tìm hiểu lý do tại sao virus Zika gây ra vấn đề tương tự ở một số trẻ em sơ sinh do các bà mẹ bị nhiễm virus Zika từ muỗi cắn.

Trong hai số báo trong “Tạp chí Mỹ về Gen con người” (American Journal of Human Genetics), các nhà nghiên cứu đã báo cáo những phát hiện mới về một protein chủ chốt liên quan đến quá trình tạo ra nhiều tế bào mới, cần thiết để xây dựng một bộ não kích thước bình thường. Mặc dù các nghiên cứu mới không liên quan đến căn bệnh đầu nhỏ do virut Zika, nghiên cứu vẫn có thể cung cấp manh mối cho các nhà khoa học tìm hiểu cơ chế virút Zika phá vỡ sự phát triển của não bộ.

Stephanie Bielas, Tiến sĩ, một phó giáo sư tại Trường Y Đại học Michigan Mỹ về di truyền học đứng đầu nhóm nghiên cứu mới cho biết những phát hiện cũng cung cấp cái nhìn sâu sắc về những yếu tố cần thiết cho bộ não phát triển bình thường.

“Có rất nhiều điều chúng ta không hiểu về sự phát triển não bộ con người. Chúng ta mới chỉ bắt đầu khai phá”, bà nói. “Nghiên cứu cho thấy sự tác động tàn phá gây nên những gián đoạn sinh học tế bào trong quá trình này.”

Sự phân chia tế bào bị gián đoạn

Cả hai bài nghiên cứu mới tập trung vào vai trò của citron kinase (CIT), một loại protein quan trọng trong quá trình phân bào, nơi mà một tế bào phân chia làm hai tế bào. Phân chia tế bào là nền tảng của sự tăng trưởng và phát triển bình thường.

CIT, protein giúp giai đoạn cuối của phân chia tế bào, phân tách thành hai tế bào “con”, được gọi là sự phân bào (cytokinesis). Đó là khi hai tế bào mới, mỗi tế bào là một bản sao riêng ADN từ các tế bào “mẹ” ban đầu, cắt đứt liên kết với nhau.

Những năm trước đây, nghiên cứu ở động vật cho thấy rằng các vấn đề về gen có chứa các chỉ dẫn cho việc hình thành các dạng protein citron kinase của động vật có thể dẫn đến tật đầu nhỏ ở động vật. Nhưng cho đến gần đây, mối liên kết đó không được chứng minh ở người. Tuy nhiên hiện nay, các nhà nghiên cứu nói rằng CIT là rất quan trọng để xây dựng một bộ não con người có kích thước bình thường.

Để dẫn đến phát hiện này, các nhà khoa học đã nghiên cứu các gia đình từ Ai Cập, Pháp và Thổ Nhĩ Kỳ có một hoặc nhiều trẻ mắc bệnh đầu nhỏ. Một số trẻ em mắc bệnh chết ngay sau khi sinh, một số khác phát triển khiếm khuyết về trí tuệ, kết quả của một bộ não quá nhỏ.

Nghiên cứu gen các em bé và các mô não cung cấp manh mối về tầm quan trọng của CIT, và các vấn đề phát sinh khi gen CIT bị đột biến. Trường hợp các tế bào não bình thường chỉ có một hạt nhân - túi có chứa ADN và các cấu trúc quan trọng khác, trong khi đó nhiều tế bào trong mô não bệnh nhân đầu nhỏ có nhiều hạt nhân. Điều này cho thấy có một sự bất thường ngăn chặn các tế bào mới được tạo ra từ quá trình phân chia tế bào đúng cách.

Tế bào gốc giúp việc tìm kiếm

Một công cụ khác giúp các nhà nghiên cứu tiến xa hơn là tế bào gốc. Với sự cho phép của cha mẹ, họ lấy một số tế bào da từ những đứa trẻ còn sống và sử dụng các kỹ thuật tương đối mới để biến chúng thành tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSCs). Điều này tương tự như quay ngược kim đồng hồ đối với các tế bào, làm cho chúng có thể phát triển thành bất kỳ loại tế bào nào khác.

Các nhà nghiên cứu sau đó đã nuôi dưỡng các tế bào gốc này trong điều kiện đặc biệt để chúng có thể phát triển thành các tế bào tiền thần kinh - loại tế bào trong phôi phát triển và phân chia nhanh chóng trở thành bộ não của trẻ trong tương lai.

“Có rất nhiều bằng chứng, trong các bệnh nhân đầu nhỏ, không có đủ số lượng của các tế bào tiền thần kinh để xây dựng bộ não có kích thước bình thường”, Bielas nói. “Do các tế bào hình thành nên cấu trúc của não bộ, và phát triển thành các loại tế bào khác nhau từ tập các tế bào chủ động phân chia này. Đây chính là vấn đề quan trọng chính yếu trong nghiên cứu”

Bielas chỉ ra rằng nghiên cứu các trường hợp tự phát hiếm hoi của bệnh đầu nhỏ - như những ca trong nghiên cứu này - cung cấp một cơ hội để xác định gen quan trọng cho sự phát triển não bộ và hiểu tác động của đột biến có hại đối với gen này.

“Thông thường trong di truyền học, chúng ta khó xác định rõ ràng gen nào là cơ sở di truyền của căn bệnh, chúng ta không biết chúng làm gì và ở đâu và khi nào chúng kích hoạt. Nhưng trong trường hợp của gen citron kinase (CIT) , chúng tôi biết những gì đột biến gen đã làm trong các mẫu động vật. Những phát hiện này vừa được công bố xác nhận rằng những đột biến CIT không chỉ liên quan đến bệnh đầu nhỏ nghiêm trọng ở người, nhưng còn có liên quan với một bộ não phẳng, không nếp gấp bề mặt - tình trạng gọi là lissencephaly –điều không thường thấy trong các chứng rối loạn não liên quan chủ yếu đến dị tật ở sự phân bào tế bào tiền thần kinh” – bà Stephanie Bielas nói.

Bielas và các đồng nghiệp của bà bây giờ đang phát triển não "organoids" – các quả bóng mô phỏng não phát triển từ tế bào gốc đa năng hoặc các tế bào gốc phôi người với các gen đã được can thiệp – để nghiên cứu sâu hơn nữa. Hy vọng rằng qua việc nghiên cứu nguồn gốc của bệnh đầu nhỏ trong các tế bào của con người mà tương tự tế bào bộ não đang phát triển, các nhà khoa học có thể hiểu rõ ràng hơn quá trình phát triển não bộ của con người mà không thể nghiên cữu trong các mẫu động vật. Một số nhà nghiên cứu Zika cũng đang sử dụng hệ thống mẫu hứa hẹn này để nghiên cứu ảnh hưởng của virus trên tế bào tiền thần kinh của con người.

Bielas cũng đang tìm kiếm thêm các gia đình có em bé khi sinh ra mắc bệnh đầu nhỏ không phải do Zika, thu lượm các mẫu da và DNA để có thêm các đầu mối về nguồn gốc của tình trạng. “Chúng tôi cần phải biết làm thế nào gen đầu nhỏ dẫn đến sự rối loạn của não bộ nghiêm trọng như thế”, Bielas nói. “Đó là một câu đố học búa mà khoa học muốn giải đáp”

Nhã Khanh (Theo Sciencedaily)