Nghiên cứu cung cấp cái nhìn mới về biểu hiện gen và khả năng di truyền bệnh thần kinh

Sự biểu hiện của các gen để đáp ứng với hoạt động của tế bào thần kinh có thể ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển não bộ của con người theo thời gian. Trong khi nhiều nhà khoa học thần kinh đã nghiên cứu tác động biểu sinh của hoạt động tế bào thần kinh, hầu hết các nghiên cứu của họ đều được thực hiện trên chuột, do đó sự hiểu biết về các quá trình này ở người vẫn còn rất hạn chế.

Nghiên cứu trước đây liên tục nhấn mạnh vai trò của những thay đổi trong mạch tế bào thần kinh dị ứng GABA trong sự phát triển của nhiều loại rối loạn thần kinh. Với suy nghĩ này, các nhà nghiên cứu tại Trường Y Harvard gần đây đã thực hiện một nghiên cứu nhằm xác định đặc điểm của những thay đổi phiên mã và biểu sinh phụ thuộc vào hoạt động tế bào thần kinh ở người bằng cách sử dụng tế bào thần kinh GABAergic có nguồn gốc từ tế bào gốc.

Trên MedicalXpress, Gabriella L. Boulting, một trong số các thành viên thực hiện nghiên cứu, nói: “Các nghiên cứu trước đây của chúng tôi đã phát hiện ra sự phát triển biểu hiện gen phụ thuộc vào hoạt động trong tế bào thần kinh của con người mà không được tìm thấy trong não của loài gặm nhấm. Tuy nhiên, hồ sơ mô tả sơ lược trên toàn bộ bộ gen của các yếu tố điều tiết phụ thuộc vào hoạt động của con người, những yếu tố kiểm soát sự biểu hiện gen và là những vị trí quan trọng của quá trình tiến hóa và biến thể liên quan đến bệnh tật, bị thiếu”.

Nghiên cứu do Boulting và các đồng nghiệp của cô thực hiện có một số mục tiêu chính. Thứ nhất, các nhà nghiên cứu muốn xác định các yếu tố ADN làm tăng hoạt động của chúng để đáp ứng với hoạt động tế bào thần kinh của con người, cũng như các protein kiểm soát chức năng của chúng. Thứ hai, các nhà nghiên cứu muốn hiểu rõ hơn về cách các biến thể chuỗi ADN liên quan đến các bệnh thần kinh có thể tập trung ở những vị trí quan trọng đó của bộ gen người.

Boulting cho biết: “Chúng tôi đã xem xét những thay đổi mức độ biểu hiện gen bởi trình tự ARN để phát hiện ra gen nào được tạo ra bởi quá trình khử cực tế bào thần kinh trong tế bào thần kinh GABAergic có nguồn gốc từ tế bào gốc của con người. Chúng tôi nhận thấy các gen được tạo, trước đây chưa được quan sát thấy, được điều chỉnh theo cách đó”.

Một số gen được xác định bởi nhóm Boulting giống với các gen trực giao (orthologue) được quan sát thấy ở các loài động vật có vú khác. Điều này có nghĩa là chúng có thể đã phát triển thành những cách thức mới có thể điều chỉnh được ở người. Tuy nhiên, các gen khác được các nhà nghiên cứu xác định này có vẻ là đặc trưng cho bộ gen của các loài linh trưởng.

Trong các thí nghiệm của họ, nhóm nghiên cứu Boulting đã sử dụng một kỹ thuật, có tên là kết tủa miễn dịch Chromatin, tiếp đến là một chiến lược có tên là giải trình tự ChIP-Seq, để phát hiện các vùng ADN của tế bào thần kinh mà được kích hoạt để đáp ứng với quá trình khử cực tế bào thần kinh ở người. Đây là những vùng chịu trách nhiệm thúc đẩy sự biểu hiện của các gen phụ thuộc vào hoạt động trong não.

Boulting cho biết, áp dụng các mô hình thống kê GWAS, họ nhận thấy rằng có một tập hợp con của các vùng ADN được làm giàu để tăng khả năng di truyền ASD, chứ không phải các vùng ADN đã không biến đổi hoạt động sau quá trình khử cực. Những phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng có rất nhiều gen của con người có vai trò trong bệnh thần kinh được điều chỉnh theo những cách mà chúng tôi có thể không nghiên cứu được ở loài gặm nhấm.

Những phát hiện được thu thập bởi Boulting và các đồng nghiệp của cô có thể có nhiều ý nghĩa quan trọng, vì chúng có thể hỗ trợ sự hiểu biết hiện tại về các bệnh thần kinh ở người và sự phát triển của chúng theo thời gian. Một trong những nhóm gen mà họ xác định là những gen có liên quan đến chứng tự kỷ. Nhìn chung, bài báo của họ gợi ý rằng các nghiên cứu chức năng cẩn thận về các bộ phận do tế bào thần kinh hoạt động điều chỉnh của bộ gen người có thể giúp hiểu rõ hơn về cách thức biến thể liên quan đến bệnh gây ra những thay đổi trong biểu hiện gen các triệu chứng cơ bản của bệnh tự kỷ như thế nào.

“Trong các nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi dự định điều tra cách thức mà chuỗi ADN của con người đã phát triển để kiểm soát các mẫu biểu hiện gen mới này và cách thức biểu hiện gen phụ thuộc vào hoạt động cần thiết để phát triển não khỏe mạnh và chức năng thích ứng. Các nghiên cứu chức năng trong tế bào thần kinh có nguồn gốc từ tế bào gốc của con người và mô chính sẽ rất quan trọng để tiết lộ chức năng gen có thể đặc trưng cho loài linh trưởng”, Boulting nói.

P.T.T (NASATI), theo https://medicalxpress.com/news/2021-03-insight-gene-neurological-disease-heritability.html, 17/3/2021