Khi già đi, một số tế bào trong cơ thể chúng ta bước vào trạng thái lão hóa, tức là ngừng phân chia nhưng không chết đi. Những tế bào lão hóa này có thể góp phần gây ra các rối loạn liên quan đến tuổi tác như ung thư, thoái hóa mô và các bệnh viêm.
Tế bào lão hóa có thể góp phần gây viêm, thoái hóa mô và nhiều bệnh liên quan đến tuổi tác. Ảnh: Midjourney
Trong một tiến bộ có thể mở ra những cách tốt hơn để chẩn đoán và điều trị các bệnh này, các nhà nghiên cứu MIT đã phát triển một phương pháp không xâm lấn để phát hiện các dấu ấn sinh học của quá trình lão hóa tế bào. Phương pháp này dựa trên kính hiển vi Raman, kỹ thuật có thể cho biết thành phần hóa sinh của tế bào mà không gây hại cho chúng.
Bằng cách kết hợp kính hiển vi Raman với dữ liệu biểu hiện gen ở độ phân giải đơn bào từ chính những tế bào đó, các nhà nghiên cứu đã xác định được những “mã vạch” đặc trưng có thể dùng để nhanh chóng nhận diện tế bào lão hóa. Nghiên cứu này được thực hiện trên tế bào chuột, nhưng nhóm nghiên cứu hiện đang điều chỉnh để áp dụng cho mô người.
“Bạn có thể hình dung một ngày nào đó chúng ta sẽ phát triển được một ống nội soi có thể quan sát bên trong cơ thể và nhận diện tình trạng lão hóa tế bào.”
Lão hóa tế bào thường được kích hoạt bởi tổn thương DNA, dẫn đến tình trạng chu kỳ tế bào bị ngừng lại không thể đảo ngược. Những tế bào này không chết đi, nhưng trải qua những thay đổi đáng kể về hình dạng, các quá trình chuyển hóa và hồ sơ biểu hiện gen.
Hệ miễn dịch chịu trách nhiệm dọn dẹp những “tế bào zombie” này, nhưng khi con người già đi, quá trình đó trở nên kém hiệu quả hơn. Khi các tế bào lão hóa tích tụ, chúng có thể góp phần gây ra tình trạng da chảy xệ, yếu cơ và các bệnh mạn tính như thoái hóa khớp và đái tháo đường type 2.
Lão hóa tế bào cũng có những tác dụng có lợi, đóng vai trò then chốt trong quá trình phát triển phôi thai và tái tạo mô.
Các nhà khoa học đã xác định được một vài dấu ấn sinh học của lão hóa tế bào, trong đó có hai protein là p16 và p21, có liên quan đến việc dừng chu kỳ tế bào. Tuy nhiên, những protein này chỉ có thể được xác định bằng một quy trình cuối cùng lại phá hủy tế bào.
Nhóm nghiên cứu MIT muốn tìm ra cách nhận diện tế bào lão hóa một cách không xâm lấn bằng kính hiển vi Raman. Không giống như giải trình tự RNA, vốn tiêu hủy tế bào trong quá trình phân tích, kính hiển vi Raman là một kỹ thuật không phá hủy, cho biết thành phần hóa học của mô hoặc tế bào bằng cách chiếu ánh sáng cận hồng ngoại hoặc ánh sáng khả kiến lên chúng.
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi Raman kết hợp với giải trình tự RNA không gian, một kỹ thuật cho biết các gen hoạt động ở đâu trong một mô, để xác định những dấu ấn mới của lão hóa tế bào. Nhờ kết hợp hai kỹ thuật này, họ có thể tạo ra một bức tranh rộng hơn về các đặc điểm riêng biệt của tế bào lão hóa, bao gồm mức độ biểu hiện gen, vị trí không gian và các thông tin hóa sinh khác.
Sử dụng cả hai phương pháp phân tích, các nhà nghiên cứu đã khảo sát mô da và mô phổi từ chuột 2 tháng tuổi và chuột 26 tháng tuổi.
Một trong những thay đổi đáng kể nhất được thấy ở cả tế bào phổi và tế bào da là sự gia tăng tổng hợp lipid ở các tế bào già hơn, cùng với sự tích tụ lipid. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện những thay đổi đặc thù ở từng loại mô, trong đó mô phổi già ghi nhận hoạt động gia tăng của các gen liên quan đến kích hoạt miễn dịch và viêm.
Từ những dữ liệu này, các nhà nghiên cứu đã xác định được các tổ hợp đỉnh Raman có tương quan với quá trình lão hóa tế bào. Những đỉnh này đại diện cho các liên kết hóa học cụ thể và gắn với sự hiện diện của một số lipid, protein hoặc phân tử khác.
“Bằng cách kết hợp các đặc trưng Raman quan trọng nhất với các dấu hiệu gen quan trọng nhất, chúng tôi đã tạo ra được một mã vạch giúp nhận diện tế bào lão hóa theo cách khách quan hơn.”
Dựa vào các dải này, có thể nhận diện tế bào lão hóa chỉ bằng cách tìm những dải đó trong phổ Raman. Điều này có thể giúp hiện thực hóa các phương pháp chẩn đoán phát hiện những tế bào đã trở nên lão hóa.
Hiện tại, việc phân tích một mẫu mô có kích thước khoảng một milimét vuông mất khoảng 30 giờ, nhưng các nhà nghiên cứu hy vọng phát triển được một hệ thống có thể nhanh chóng nhận ra các mã vạch Raman mà họ đã xác định từ những mẫu lớn hơn.
Bài dịch được thực hiện bởi Claude AI.
Nguồn: MIT News
