Khám phá về tiến bộ sinh học Telomere hiểu biết về Ung thư, Lão hóa và Bệnh tim

Công nghệ ZEISS Airyscan giúp tiết lộ cấu trúc telomere

 

Một nhóm các nhà khoa học Sydney đã có một khám phá mang tính đột phá trong sinh học telomere, liên quan đến các bệnh lý khác nhau, từ ung thư đến lão hóa và bệnh tim. Dự án nghiên cứu do Tiến sĩ Tony Cesare, Trưởng Đơn vị Toàn vẹn Bộ gen tại Viện Nghiên cứu Y khoa Trẻ em (CMRI) ở Westmead, đứng đầu, với sự hợp tác của các nhà khoa học từ CMRI cũng như Katharina Gaus của UNSW Sydney. Công nghệ dò tìm khu vực độc đáo của ZEISS LSM 880 với Airyscan giúp chụp ảnh cấu trúc telomere.


Hình ảnh ZEISS LSM 980 với Airyscan 2

Việc rút ngắn telomere khiến các đầu mút của nhiễm sắc thể giống như DNA bị hỏng. Tuy nhiên, vẫn còn là một bí ẩn tại sao các telomere thay đổi từ khỏe mạnh thành không khỏe mạnh theo tuổi tác. Nghiên cứu này đã xác định được nguyên nhân cơ bản.

Chụp ảnh đồng tiêu với ZEISS Airyscan tiết lộ: Vấn đề cấu trúc Telomere

 

Tiến sĩ Tony Cesare, Trưởng Đơn vị Toàn vẹn Bộ gen tại Viện Nghiên cứu Y khoa Trẻ em (CMRI) tại Westmead đã nói rằng: Chúng tôi biết rằng telomere điều chỉnh quá trình lão hóa tế bào, nhưng dữ liệu mới của chúng tôi giải thích nguyên nhân khiến telomere không lành mạnh. Các telomere thường hình thành cấu trúc vòng lặp, nơi ẩn ở đầu mút của nhiễm sắc thể. Chúng tôi phát hiện ra rằng khi vòng lặp telomere mở ra, đầu mút của nhiễm sắc thể sẽ lộ ra và tế bào nhận biết đây là DNA bị đứt gãy. Vấn đề không phải là độ dài của telomere mà là cấu trúc của telomere. Vòng lặp telomere trở nên khó hình thành hơn khi các telomere ngắn lại.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu xác định rằng các telomere cũng có thể thay đổi cấu trúc để phản ứng với một số tác nhân hóa trị liệu, giúp tiêu diệt tế bào ung thư.

Kết quả của nghiên cứu này cũng đã chứng minh tầm quan trọng của những tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực nghiên cứu. Tiến sĩ Cesare lần đầu tiên phát triển lý thuyết của mình về vòng lặp telomere vào năm 2002 khi học tiến sĩ. Tuy nhiên, công nghệ này không có sẵn vào thời điểm đó để có thể dễ dàng hình dung các vòng telomere bằng kính hiển vi.

Tuy nhiên, sự ra đời của kính hiển vi siêu phân giải, được trao giải Nobel Hóa học năm 2014, đã giúp người ta có thể nhìn thấy các vòng lặp telomere bằng kính hiển vi. Để hoàn thành nghiên cứu này, nhóm đã sử dụng kính hiển vi siêu phân giải tại bốn cơ sở nghiên cứu ở Sydney và mua chiếc ZEISS LSM 880 với Airyscan đầu tiên ở Úc.

Tiến sĩ Tony Cesare cho biết: ZEISS Airyscan cho phép chúng tôi xem chi tiết hơn gấp mười lần so với trước đây. Chúng ta có thể vượt qua giới hạn vật lý của ánh sáng và nhìn thấy cấu trúc vòng lặp của telomere.

 
Các nhiễm sắc thể phân bào từ dòng tế bào fibrosarcoma HT1080 6TG ở người được nhuộm bằng propidium iodide để xác định hàm lượng DNA và lai hóa tại chỗ phát huỳnh quang telomere (màu xanh lá cây) để xác định trình tự DNA telomere lặp lại.

Để hoàn thành dự án, nhóm nghiên cứu đã kết hợp công nghệ đột phá này với các mô hình di truyền mạnh mẽ mô phỏng quá trình lão hóa tế bào.

Tiến sĩ Tony Cesare nói rằng: Chúng tôi chỉ là nhóm thứ hai trên thế giới nhìn thấy các vòng lặp telomere bằng kính hiển vi siêu phân giải và là nhóm đầu tiên xác định được chức năng của chúng. Chúng tôi đã mất bốn năm rưỡi để hoàn thành dự án. Đó là một nỗ lực to lớn mà cách đây 5 năm tôi không nghĩ là khả thi. Chúng tôi đã chỉ ra rằng không chỉ độ dài của telomere mà chúng ta cần hiểu cấu trúc của telomere và sức khỏe của telomere. Bước tiếp theo là đặt câu hỏi, liệu chúng ta có thể tương quan sức khoẻ con người với sức khoẻ của telomere không? Công trình của chúng tôi cho thấy câu chuyện còn nhiều điều hơn là chỉ đo độ dài của telomere.