Nghiên cứu về ER-phagy hé lộ khía cạnh mới của quá trình lão hóa tế bào và các mục tiêu điều trị tiềm năng

Cơ chế phân tử mới được xác định, qua đó các tế bào chủ động tái cấu trúc tổ chức nội tại trong quá trình lão hóa thông qua một quy trình gọi là ER-phagy, đang mở ra những hướng điều trị mới nhằm chống lại các bệnh lý liên quan đến tuổi tác. Khám phá này mang lại những hệ quả quan trọng, vì nó có khả năng tách biệt quá trình lão hóa tự nhiên khỏi sự khởi phát của các bệnh mãn tính, từ đó góp phần kéo dài giai đoạn sống khỏe mạnh cho con người.

Nghiên cứu này được dẫn dắt bởi Phó giáo sư Christopher Berkevitz từ Đại học Vanderbilt và đã được công bố trên tạp chí danh tiếng Nature Cell Biology. Công trình này đã làm thay đổi trọng tâm trong lĩnh vực lão khoa, chuyển từ việc phân tích định lượng đơn thuần các thành phần tế bào sang nghiên cứu tổ chức không gian của chúng. Các nhà khoa học nhấn mạnh vai trò quyết định của cấu trúc các bào quan trong việc duy trì chức năng tế bào khi cơ thể già đi. Trong đó, lưới nội chất (ER) là một bào quan thiết yếu, một mạng lưới phức tạp điều phối quá trình tổng hợp protein và chuyển hóa lipid, chiếm hơn một nửa tổng diện tích màng tế bào.

Để quan sát những thay đổi trong thời gian thực, các nhà nghiên cứu đã sử dụng loài giun tròn Caenorhabditis elegans, một mô hình sinh học được công nhận rộng rãi để nghiên cứu các quá trình lão hóa. Kết quả cho thấy khi tuổi thọ tăng lên, các tế bào xảy ra sự sụt giảm đặc thù về lượng ER "nhám" – bộ phận chịu trách nhiệm sản xuất protein, trong khi ER "dạng ống" liên quan đến tổng hợp chất béo vẫn duy trì trạng thái tương đối ổn định. Cơ chế cốt lõi của hiện tượng này là ER-phagy, một quá trình chọn lọc mà qua đó tế bào tiêu hủy các phần ER đã bị thoái hóa để tái tổ chức cấu trúc. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng việc sửa đổi ER thông qua ER-phagy là một phản ứng bảo vệ chủ động; việc ngăn chặn quá trình này, ví dụ như ở nấm men, sẽ dẫn đến việc rút ngắn tuổi thọ của sinh vật.

Erik Donahue, tác giả chính của công bố, lưu ý rằng vai trò của việc tái cấu trúc ER trong quá trình lão hóa cho đến nay vẫn là một lĩnh vực ít được nghiên cứu trong sinh học tế bào. Giáo sư Berkevitz đã ví tế bào như một nhà máy, nơi hiệu quả vận hành không chỉ phụ thuộc vào sự hiện diện của máy móc mà còn vào cách sắp xếp không gian tối ưu của chúng. Những rối loạn trong tổ chức ER có mối tương quan chặt chẽ với sự suy giảm hiệu suất tế bào và sự khởi đầu của các trạng thái bệnh lý, phù hợp với các cơ chế lão hóa chung như sự mất cân bằng nội môi protein (proteostasis). Sự sụt giảm tỷ lệ ER nhám được quan sát thấy có thể giải thích cho việc suy giảm khả năng tổng hợp các protein chức năng của tế bào theo tuổi tác.

Nghiên cứu còn có sự tham gia của các chuyên gia từ Đại học Michigan và Đại học California tại San Diego, những đơn vị đã cung cấp các phương pháp hiển vi tiên tiến và chuyên môn về di truyền học. Các công trình tương lai của phòng thí nghiệm Berkevitz sẽ tập trung vào việc nghiên cứu chi tiết sự kiểm soát phân tử đằng sau khả năng thay đổi hình dạng của ER trong các loại mô khác nhau. Việc điều chỉnh hoạt động của ER-phagy bằng các tác nhân dược lý tiềm năng hoặc phương pháp di truyền có thể bảo tồn tính toàn vẹn cấu trúc của ER, mang lại con đường đầy hứa hẹn để làm chậm hoặc ngăn ngừa các bệnh mãn tính liên quan đến tuổi già. Hiểu rõ cơ chế này, vốn có thể là một trong những tác nhân kích hoạt sớm sự rối loạn chức năng, có ý nghĩa lâm sàng đáng kể khi lão hóa là yếu tố nguy cơ chính đối với nhiều bệnh phổ biến, bao gồm tiểu đường và các rối loạn thần kinh.