Trái đất hình thành cách đây 4,5 tỷ năm và sự sống chưa đầy một tỷ năm sau đó. Mặc dù sự sống như chúng ta biết phụ thuộc vào bốn đại phân tử chính —DNA, RNA, protein và lipid—nhưng người ta cho rằng chỉ có một loại có mặt vào thời kỳ đầu của sự sống: RNA.
Không có gì ngạc nhiên khi RNA có thể xuất hiện đầu tiên . Nó là đại phân tử chính duy nhất có thể tự sao chép và xúc tác các phản ứng hóa học, cả hai đều cần thiết cho sự sống. Giống như DNA, RNA được tạo thành từ các nucleotide riêng lẻ liên kết thành chuỗi. Các nhà khoa học ban đầu hiểu rằng thông tin di truyền chảy theo một hướng: DNA được phiên mã thành RNA và RNA được dịch thành protein. Nguyên tắc đó được gọi là giáo điều trung tâm của sinh học phân tử . Nhưng có nhiều sai lệch.
Một ví dụ chính về ngoại lệ đối với giáo điều trung tâm là một số RNA không bao giờ được dịch mã hoặc mã hóa thành protein. Sự chuyển hướng hấp dẫn khỏi giáo điều trung tâm này là điều khiến tôi cống hiến sự nghiệp khoa học của mình để tìm hiểu cách thức hoạt động của nó. Thật vậy, nghiên cứu về RNA đã tụt hậu so với các đại phân tử khác. Mặc dù có nhiều loại được gọi là RNA không mã hóa, nhưng các nhà nghiên cứu như tôi đã bắt đầu tập trung nhiều sự chú ý vào các đoạn vật liệu di truyền ngắn gọi là microRNA và khả năng điều trị các bệnh khác nhau của chúng, bao gồm cả ung thư.
Các nhà khoa học coi microRNA là bộ điều chỉnh chính của bộ gen do khả năng liên kết và thay đổi biểu hiện của nhiều RNA mã hóa protein. Thật vậy, một microRNA có thể điều chỉnh từ 10 đến 100 RNA mã hóa protein. Thay vì dịch DNA thành protein, chúng có thể liên kết với các RNA mã hóa protein để làm gen im lặng.
Lý do microRNA có thể điều chỉnh một nhóm RNA đa dạng như vậy bắt nguồn từ khả năng liên kết với các RNA mục tiêu mà chúng không hoàn toàn phù hợp. Điều này có nghĩa là một microRNA đơn lẻ thường có thể điều chỉnh một nhóm mục tiêu đều tham gia vào các quá trình tương tự trong tế bào, dẫn đến phản ứng nâng cao.
Bởi vì một microRNA đơn lẻ có thể điều hòa nhiều gen nên nhiều microRNA có thể góp phần gây bệnh khi chúng bị rối loạn chức năng.
Năm 2002, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên xác định được vai trò của các microRNA rối loạn chức năng đối với bệnh tật ở những bệnh nhân mắc một loại ung thư máu và tủy xương được gọi là bệnh bạch cầu lymphocytic mãn tính . Căn bệnh ung thư này là kết quả của việc mất hai microRNA thường liên quan đến việc ngăn chặn sự phát triển của tế bào khối u. Kể từ đó, các nhà khoa học đã xác định được hơn 2.000 microRNA ở người , nhiều trong số đó bị biến đổi trong các bệnh khác nhau.
Lĩnh vực này cũng đã phát triển sự hiểu biết khá chắc chắn về việc rối loạn chức năng microRNA góp phần gây ra bệnh như thế nào. Việc thay đổi một microRNA có thể làm thay đổi một số gen khác, dẫn đến vô số thay đổi có thể định hình lại tổng thể sinh lý của tế bào. Ví dụ, hơn một nửa số bệnh ung thư đã giảm đáng kể hoạt động của microRNA có tên là miR-34a . Vì miR-34a điều chỉnh nhiều gen liên quan đến việc ngăn chặn sự phát triển và di chuyển của tế bào ung thư nên mất miR-34a có thể làm tăng nguy cơ phát triển ung thư.
Các nhà nghiên cứu đang xem xét sử dụng microRNA làm phương pháp điều trị ung thư, bệnh tim, bệnh thoái hóa thần kinh và các bệnh khác. Mặc dù các kết quả trong phòng thí nghiệm đầy hứa hẹn nhưng việc đưa các phương pháp điều trị microRNA vào phòng khám đã gặp phải nhiều thách thức . Nhiều nguyên nhân liên quan đến việc phân phối thuốc vào tế bào mục tiêu không hiệu quả và độ ổn định kém, làm hạn chế hiệu quả của chúng.
TS. Đinh Phong Sơn (lược dịch)
