Công nghệ enzyme mới giúp triệt hạ hợp chất thúc đẩy quá trình lão hóa ở con người
Mỹ — Một bước tiến y học quan trọng vừa xuất hiện khi các nhà khoa học tìm ra phương pháp loại trừ AGE — hợp chất độc hại được coi là tác nhân cốt lõi đẩy nhanh sự lão hóa cũng như hình thành các căn bệnh mãn tính ở cơ thể người.
Phát minh mang tính đột phá trong việc làm tươi trẻ tế bào
Kết quả nghiên cứu công bố vào ngày 16/7 trên ấn phẩm khoa học Nature Communications cho biết, đội ngũ chuyên gia do Aaron Cravens — người đồng sáng lập đồng thời giữ vai trò Giám đốc điều hành công ty công nghệ sinh học Revel Pharmaceuticals tại Mỹ — dẫn dắt đã chế tạo thành công loại enzyme có khả năng loại bỏ sản phẩm glycat hóa bền vững (AGE) khỏi các mô cơ thể. Hợp chất nguy hại này hình thành khi lượng đường huyết tự động gắn kết cùng chất béo hoặc protein. Sự tích tụ AGE theo thời gian là biểu hiện đặc trưng cho tiến trình già đi của cơ thể, khiến nhiều mô cơ quan (chẳng hạn như collagen) trở nên xơ cứng, bết dính, đồng thời kích hoạt các phản ứng viêm nguy hiểm dẫn tới tiểu đường, suy giảm chức năng thận, tổn thương thị giác và bệnh lý tim mạch. Cơ chế triệt tiêu AGE mới mở ra hy vọng phục hồi tổn thương mô và tái tạo năng lượng cho tế bào.
Thông tin từ New York Times chỉ ra rằng, phần lớn các công trình nghiên cứu chống lão hóa trước đây chủ yếu tập trung xử lý nhóm tế bào suy giảm chức năng phân chia và tự sửa chữa theo thời gian. Ngược lại, việc suy thoái ở các cấu trúc mô sở hữu vòng đời dài như collagen lại ít nhận được sự quan tâm thích đáng. Dù tác hại của AGE đối với cơ thể đã được giới y khoa nhận diện suốt nhiều thập kỷ, nỗ lực bào chế thuốc nhằm ngăn chặn các phản ứng hóa học sinh ra AGE trước đây vẫn chưa thu được kết quả như kỳ vọng.
Trí tuệ nhân tạo hỗ trợ tìm kiếm và nâng cấp enzyme
Báo cáo trên Phys.org ghi nhận, tập thể nghiên cứu đã vận dụng phần mềm trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm phân tích chuỗi ADN của hơn 50.000 chủng vi sinh vật, từ đó mô phỏng các cấu trúc enzyme mà từng mã di truyền có thể sản sinh. Thông qua quá trình sàng lọc kỹ lưỡng, họ đã khoanh vùng được một số enzyme sở hữu khả năng loại bỏ Nε-carboxymethyl-lysine (CML) — một dạng tổn thương protein điển hình báo hiệu sự già hóa tế bào và cũng là dạng AGE phổ biến nhất.
Tiếp đó, Aaron Cravens cùng các cộng sự đã lựa chọn ra ứng viên enzyme tối ưu để tiến hành tối ưu hóa hiệu suất thông qua công nghệ sinh học. Trải qua hàng loạt chu kỳ tiến hóa định hướng trong phòng thí nghiệm, biến thể enzyme mới mang tên CMLase đã thể hiện năng lực vượt trội trong việc triệt hạ CML khi thử nghiệm trên các chuỗi protein biến đổi, protein lấy từ thủy tinh thể người cũng như các mẫu mô động mạch và da người.
Mô phỏng enzyme CMLase phá vỡ hợp chất gây lão hóa (màu nâu) bám vào protein. Ảnh: Revel Pharmaceuticals
Hiệu quả thực tế và triển vọng ứng dụng lâm sàng
Thông qua các phương pháp đo lường chuyên sâu, các nhà khoa học nhận thấy CMLase sở hữu năng lực xử lý vượt trội đối với các dấu hiệu suy thoái trên protein. Cụ thể, đối với protein tổng hợp trong phòng thí nghiệm, loại enzyme này giúp cắt giảm 52% lượng CML đo được và nâng tỷ lệ làm sạch lên tới 97% sau khi tác động liên tục qua đêm.
Mức độ hiệu quả của CMLase có sự khác biệt tùy thuộc vào cấu trúc riêng biệt của từng loại protein cùng khả năng tiếp cận vị trí tổn thương của enzyme. Trên mẫu protein mắt thu thập từ người bệnh 64 tuổi, enzyme giúp cắt giảm khoảng 45% hàm lượng CML. Trong khi đó, tỷ lệ suy giảm CML đạt trên 70% đối với mẫu động mạch người cao tuổi và khoảng 55% trên mẫu mô da người.
Giải thích về hiện tượng này, nhóm nghiên cứu cho hay sự khác biệt đến từ tính chất hình học không gian của từng chuỗi protein, quyết định việc enzyme có thể dễ dàng chạm tới các điểm mục tiêu hay không.
Trang tin C&EN phân tích thêm, CML thường có xu hướng liên kết với axit amin lysine ở bề mặt ngoài của protein. Để triệt tiêu CML, phân tử enzyme bắt buộc phải tiếp xúc trực tiếp với phân tử lysine này. Trong trường hợp lysine nằm ở các vị trí hiểm hóc, việc loại bỏ CML sẽ gặp nhiều trở ngại. Bên cạnh đó, kiến trúc 3D của protein rất phức tạp khi có những vùng bị gấp cuộn, giấu sâu bên trong lõi hoặc bị che lấp bởi phân tử khác, khiến khả năng hoạt động của enzyme giảm đi rõ rệt.
Thời gian tới, các nhà khoa học dự kiến triển khai thử nghiệm CMLase trong điều trị các tổn thương nhãn khoa phát sinh do sự tích tụ AGE tại mô võng mạc cùng thủy tinh thể. Tiến sĩ Cravens nhận định, về mặt lý thuyết, CMLase có thể áp dụng theo định kỳ hoặc chỉ qua một lần can thiệp duy nhất nhằm triệt tiêu nguồn căn gây viêm. Khi thành công trên lâm sàng, liệu pháp này hứa hẹn ứng dụng rộng rãi trong việc điều trị hàng loạt bệnh lý liên quan đến AGE, bao gồm việc khôi phục độ co giãn của collagen dưới da cũng như tái tạo chức năng hệ tim mạch và thận.
Cảm ơn quý độc giả đã dành thời gian theo dõi bài viết này. Hãy tiếp tục khám phá thêm các thông tin khoa học và y học bổ ích khác ở phần bài viết liên quan phía dưới!
Ý kiến bạn đọc (0)