Nội dung chính
Nhóm nghiên cứu quốc tế đã xác định 331 gene thiết yếu, mở ra hướng đi mới trong hiểu biết cơ chế sinh học của tự kỷ. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí uy tín Nature Neuroscience đã dùng công nghệ chỉnh sửa gene CRISPR quy mô lớn để khám phá những yếu tố di truyền quyết định quá trình phát triển não bộ.
Phương pháp và quy mô nghiên cứu
Tiêu đề dự án do Giáo sư Sagiv Shifman (Đại học Hebrew) và Giáo sư Binnaz Yalcin (INSERM, Pháp) đứng đầu, hợp tác với các nhà khoa học đến từ Israel, Pháp và Nhật Bản. Nhóm nghiên cứu áp dụng chiến lược “tắt” từng gene trên hơn 20.000 gene trong tế bào gốc phôi thai khi chúng bắt đầu biệt hóa thành tế bào thần kinh.
Sử dụng CRISPR để tắt gene
Với CRISPR‑Cas9, các nhà khoa học có thể vô hiệu hoá tạm thời một gene duy nhất, quan sát hậu quả trên quá trình tạo neuron. Phương pháp này cho phép ghi lại chi tiết những gene nào là không thể thiếu cho sự hình thành và chức năng của tế bào thần kinh.
Kết quả: 331 gene thiết yếu cho neuron
Kết quả cho thấy 331 gene đóng vai trò quyết định trong việc tạo ra neuron, trong đó phần lớn chưa từng được liên kết với bất kỳ rối loạn thần kinh nào trước đây.
Gene liên quan đến tự kỷ
Đặc biệt, các gene hoạt động trong giai đoạn sớm của phát triển tiền thân thần kinh và neuron – thời điểm tế bào còn đang “học” cách trở thành neuron – có mối liên hệ mạnh mẽ hơn với tự kỷ so với các gene toàn cầu cần cho sự sống cơ bản của tế bào. Điều này giải thích tại sao tự kỷ thường biểu hiện khác biệt so với các rối loạn phát triển thần kinh khác, dù có thể có triệu chứng chồng chéo.
Phát hiện bệnh mới liên quan đến gene PEDS1
Trong quá trình phân tích, nhóm cũng phát hiện một rối loạn phát triển thần kinh mới do đột biến ở gene PEDS1. Gene này điều khiển sản xuất plasmalogen – một loại lipid quan trọng trong myelin. Khi PEDS1 bị bất hoạt, quá trình hình thành và di chuyển neuron bị gián đoạn, dẫn đến não giảm kích thước và chậm phát triển nghiêm trọng.
Hai gia đình không liên quan về di truyền đã cung cấp bằng chứng lâm sàng: trẻ em mang đột biến hiếm ở PEDS1 đều gặp teo não và chậm phát triển toàn diện. Các thí nghiệm tiếp theo chứng minh việc mất chức năng PEDS1 gây rối loạn di chuyển neuron, xác nhận cơ chế sinh học phía sau biểu hiện lâm sàng.
Ý nghĩa và triển vọng
Giáo sư Shifman nhấn mạnh rằng không phải mọi rối loạn phát triển thần kinh đều bắt nguồn từ cùng một loại gene; thời điểm gene bị ảnh hưởng trong quá trình phát triển não quyết định mức độ và kiểu biểu hiện. Bản đồ “tính thiết yếu” của 331 gene sẽ là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo, bao gồm:
- Khám phá cơ chế riêng của từng gene liên quan đến tự kỷ.
- Đánh giá sự khác biệt giới tính trong chẩn đoán.
- Phát triển các công cụ chẩn đoán di truyền nhanh hơn và chính xác hơn.
Với hơn 200 gene mới được đề xuất, cộng đồng khoa học có một “kho báu” rộng lớn để tiếp tục khám phá, hứa hẹn mở ra các phương pháp can thiệp sớm và cá nhân hoá cho trẻ tự kỷ và các rối loạn thần kinh khác.