Đứa trẻ nắm giữ chìa khóa bất tử

Gabrielle Williams (giữa) lúc 7 tuổi và bố mẹ. Ảnh: Mirror

Từ thập niên 60, chàng thanh niên Richard Walker đã say mê nghiên cứu về lão hóa. Ông biết chắc rằng, ai cũng phải già đi. Walker muốn tìm hiểu về nguyên nhân dẫn đến cái chết, không phải vì tội lỗi trên trần gian hay sự trừng phạt của Chúa Trời, mà là kết quả của một quá trình sinh học, và vì thế được điều khiển bởi một cơ chế mà chúng ta hiểu được.

Nhiều nhà khoa học đã công bố hàng trăm lý thuyết của sự lão hóa, và cũng gắn nó với một loạt các quá trình sinh học. Nhưng chưa ai hiểu rõ làm thế nào để tích hợp được các thông tin rời rạc này với nhau.

Walker giờ 74 tuổi, tin rằng điểm mấu chốt để ngăn chặn lão hoá nằm trong căn bệnh cực hiếm tạm gọi là "Hội chứng X". Ông đã xác định được 4 cô gái có các triệu chứng đột ngột ngừng phát triển, kéo dài dường như vĩnh viễn tuổi ấu thơ. Walker suy đoán nguyên nhân căn bệnh là một khiếm khuyết nằm đâu đó trong chuỗi ADN và việc tìm ra lỗi là chìa khoá ngăn chặn tuổi già.

Trường hợp đầu tiên là Gabrielle Williams. Mẹ bé, bà Mary Margret Williams có 6 đứa con trong đó Gabrielle (hay Gabby) là thứ hai, năm nay 9 tuổi nhưng trông như trẻ sơ sinh, có đôi mắt ngây dại và chân tay dài, gầy gò.

Gabby đẻ non năm 2004, rất yếu ớt, được chăm sóc trong lồng kính đến khi đủ sức để thực hiện hàng loạt xét nghiệm. Kết quả cho thấy thuỳ não trước của cô bé phẳng, không có các nếp gấp và các đường rãnh để làm tăng tối đa số lượng các nơron thần kinh. Dây thần kinh thị giác bị teo nhỏ, gây nguy cơ mù loà.

Gabby có hai khuyết tật ở tim. Các ngón tay co quắp không thể mở ra. Cô bé phải ăn bằng ống xông qua mũi vì khuyết tật hở hàm ếch và phản xạ nuốt rất khó khăn. Các bác sĩ thực hiện các xét nghiệm nhiều lần mà chỉ phát hiện ra chuỗi gien của Gabby có khiếm khuyết nào đó, nhưng y học chưa biết tới.

Gabby dường như không lớn. Thân hình cô bé không phát triển, chỉ có tóc và móng tay mọc dài thêm. 4 tháng tuổi, Gabby mới có phản ứng ở tay, rất lâu sau, mắt mới phản ứng với ánh sáng. Nhà Williams quyết định ngừng tìm kiếm chuyên gia để chữa bệnh cho Gabby. Họ chấp nhận thực tế, tìm sự bình yên và có thêm bốn đứa trẻ nữa.

Ban đầu, Walker tiến hành nghiên cứu lão hoá theo cách chuẩn tắc về những yếu tố can thiệp bất khả kháng như thức ăn, ánh sáng, hoóc-môn hay cơ chế hoạt động của não. Tuy nhiên, phương pháp này tiến triển rất chậm. Do đó, ông quyết định thực hiện các thử nghiệm trực quan về tiến trình lão hóa.

Lão hoá là quá trình tích tụ dần dần sự huỷ hoại của các tế bào, mô, gây nên những biến đổi thể chất như: rụng răng, rụng tóc, loãng xương, da nhăn, tóc bạc. Lão hóa diễn ra ở mọi cơ quan trong cơ thể, cuối cùng khiến cơ thể ngừng hoạt động. Các nhà sinh học luôn muốn tìm lời giải cho câu hỏi tại sao con người già đi.

Không giống như các em bé bình thường, thuỳ não trước của Gabby phẳng, không có các nếp gấp và các đường rãnh để làm tăng tối đa số lượng các nơron thần kinh. Ảnh: SPL

Tế bào cơ thể chúng ta tồn tại được trong thế giới khắc nghiệt này là nhờ hàng loạt cơ chế tự bảo vệ hữu hiệu như cơ chế sửa lỗi di truyền của ADN. ADN cung cấp tất cả thông tin quan trọng tạo ra protein. Khi tế bào phân chia, đương nhiên sẽ có lỗi xảy ra, ta may mắn có những enzyme đặc biệt để sửa lỗi.

Protein cũng dễ tổn thương, khi quá nóng, chúng xoắn vào nhau và ngừng hoạt động. Lúc đó tế bào trong cơ thể tồn tại được nhờ sự gia tăng của HSP, nhóm protein điều hòa khả năng phục hồi của tế bào và tăng khả năng tồn tại của tế bào trong điều kiện sốc nhiệt.

Vì sao con người chết già?

Bên cạnh đó, cơ thể sử dụng chất chống oxy hóa để bảo vệ tế bào và vô hiệu hóa gốc tự do. Điều này đặt dấu hỏi nguyên nhân cơ thể chúng ta được bảo vệ hữu hiệu như vậy mà vẫn tiến tới sự diệt vong ?

Câu trả lời chính là áp lực tiến hoá. Các cơ chế tự bảo vệ hữu hiệu trên giúp cơ thể sống sót đến khi sản sinh ra thế hệ mới, cũng được di truyền nguyên vẹn cho thế hệ sau. Nhưng bản thân sự tiến hoá không thể loại bỏ thế hệ đã thực hiện xong nhiệm vụ tái tạo loài người, mà cần đến sự lão hoá.

Quá trình lão hoá không do một nguyên nhân mà là sự sụp đổ của cả hệ thống. Cơ chế di truyền của ADN kém hiệu quả khi tuổi cao. Telomere bảo vệ các nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào sẽ ngày càng ngắn đi. Di truyền ngoại gien bị huỷ hoại theo thời gian. HSP hoạt động kém hiệu quả làm gia tăng protein lạ nội bào, tăng áp lực cung cấp dinh dưỡng.Vượt quá ngưỡng, tế bào sẽ ngừng phân bào, cắt liên lạc với các tế bào khác, gây ra lão hóa.

Giới khoa học đã cố gắng làm chậm quá trình lão hoá theo nhiều cách như dùng thực phẩm ít calo, dùng thuốc có tác dụng tăng vòng đời tế bào, hay nghiên cứu cách tái tạo telomere, enzyme sửa lỗi ADN, HSP. Nhưng Richard Walker cho rằng sự huỷ hoại tế bào không phải là hậu quả mà cũng không chắc là căn nguyên của  lão hoá. Ông đề ra luận thuyết lão hoá là quá trình sụp đổ không tránh khỏi của sự phát triển. Ý này xuất hiện khi Walker xem tivi về Brooke Greenberg năm 2005. 

Cô bé 12 tuổi, nhưng chỉ nặng 6 kg, cao 70 cm, chuẩn đoán có thể do đột biến gien ngẫu nhiên và được mệnh danh là "Suối nguồn tươi trẻ". Walker biết đột biến gien gây ra lão hoá sớm ở trẻ em nhưng với Brooke đột biến gien làm ngừng sự phát triển, đồng thời, ngừng cả quá trình lão hoá. Nếu đúng như vậy, Brooke Greenberg sẽ minh chứng cho luận thuyết về lão hoá của Walker.

Brooke Greenberg

Brooke sinh non vài tuần, bị nhiều khuyết tật bẩm sinh. Bác sĩ chuẩn đoán bé bị "Hội chứng X" vì không tìm ra tên bệnh nào khác. Kết quả xét nghiệm được Walker thực hiện năm 2009 cho thấy cơ thể Brooke phát triển ở nhiều mức độ khác nhau.

Nhận thức của bé như trẻ vài tháng tuổi, nhưng răng có tuổi thọ 8 năm và xương là 10 năm. Tóc và móng tay phát triển bình thường, không còn dấu hiệu của mô trẻ em trong người nhưng cơ thể Brooke lại không dậy thì. Telomere của Brooke ngắn hơn nhiều so với trẻ cùng lứa, chứng tỏ tế bào lão hoá khá nhanh.

Những biểu hiện trên được gọi là "Phát triển vô tổ chức". Cơ thể Brooke không phát triển theo một thể thống nhất mà là tập hợp của các phần không đồng nhất. Walker cho rằng Brooke vẫn phát triển dẫu không cân bằng.

Vậy sao Brooke lại phát triển vô tổ chức ? Không thể là do dinh dưỡng hay hoóc môn. Walker chuẩn đoán Brooke bị lỗi đoạn gien có tác dụng định hướng sự phát triển cân bằng. Mỗi chúng ta đều phát triển từ một tế bào duy nhất thành một hệ thống gồm hàng nghìn tỷ tế bào thông qua cơ chế di truyền, với hai chức năng chính là dẫn dắt sự biến đổi của tế bào và kết hợp các biến đổi trong một thể thống nhất – phát triển.

Sự biến đổi – phát triển trên có xu hướng tiếp diễn không ngừng. Từ sơ sinh đến khi dậy thì, phát triển là tối cần thiết, nhưng khi đã trưởng thành, có một cơ thể hoàn hảo thì cần có khoá hãm sự phát triển thành sự duy trì. Đó chính là sự lão hoá.

Brooke Greenberg rất đặc biệt ở chỗ sinh ra đã mang sẵn khoá hãm sự phát triển và Walker muốn kiểm tra toàn bộ hệ gien để tìm ra nguyên nhân nhưng gia đình cô bé không đồng ý.

Telomere - những trình tự lặp lại của ADN ở các đầu mút của nhiễm sắc thể, bảo vệ các nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào. Ảnh: SPL

Cơ hội tới

Vợ chồng nhà Williams quyết định liên lạc với Walker sau khi đọc được bài báo về Greenberg và nghiên cứu của ông. Họ không ảo tưởng cải thiện tình trạng của Gabby nhưng mong muốn những gì Walker tìm hiểu được sẽ giúp ích cho bệnh nhân khác.

Walker công bố luận thuyết của mình năm 2011 cho rằng nguyên nhân gây nên quá trình lão hoá là sự xuất hiện không đúng lúc của đột biến gien ngăn chặn sự phát triển, chứ không phải quá trình tích tụ những tổn hại của tế bào.

Khó có thể chỉ rõ mã gien quy định chương trình phát triển ở đâu trong bộ mã gien, các nhà khoa học chỉ có thể khẳng định chúng có tồn tại. Một số người sinh ra với đột biến gien phá huỷ một phần hay toàn bộ chương trình phát triển này, gây nên tình trạng giống như Brooke Greenberg hay Gabby Williams.

Vậy nếu Walker xác định được chính xác mã gien gây nên "Hội chứng X" thì ông sẽ điều khiển được quá trình lão hoá của tất cả chúng ta.

Gia đình Williams nhẹ lòng khi biết các xét nghiệm tiến hành trên toàn bộ hệ gien của Gabby và cha mẹ cho kết quả cô bé không thừa hưởng đột biến exome (2% bộ gien mã hoá protein) từ cha mẹ - tức là tình trạng của Gabby sẽ không xuất hiện ở các thế hệ sau nhà Williams.

Gabby có vài đột biến gien nhỏ, nhưng đều là những đột biến gien thừa như tất cả chúng ta, không thể gây nên tình trạng ngừng phát triển như vậy. Nhưng do số lượng gien quá lớn và đột biến quá nhiều dạng nên không thể chỉ rõ đột biến nào là lành tính, đột biến nào là ác tính.

Sau khi công bố nghiên cứu, Walker liên hệ được với hai bé gái có những hội chứng tương tự. Điều trùng hợp ngẫu nhiên là các bé mắc "Hội chứng X" được phát hiện tới nay đều là nữ. Nó cho thấy đột biến chủ chốt nằm ở nhiễm sắc thể X. Dù vậy nghiên cứu từng mã trên chuỗi ADN của phụ nữ đòi hỏi rất nhiều thời gian.

Hầu hết các nhà nghiên cứu đồng ý rằng tìm ra mã gien gây nên "Hội chứng X" là bước tiến lớn để hiểu rõ quá trình phát triển của con người. Tuy nhiên, tìm ra rồi liệu có giúp cải thiện một cách an toàn tình trạng của các bé gái không và liệu có kịp tìm ra nguyên nhân không, khi khoa học tiến rất chậm còn cuộc sống lại trôi rất nhanh.

Brooke Greenberg qua đời ngày 24/10/2013 lúc 20 tuổi. Gabrielle Williams đang tiến triển tốt, cha mẹ Gabby muốn tìm người chăm sóc em sau khi họ qua đời.  Walker chỉ ra cái nhìn khác về quá trình lão hoá, nếu luận thuyết của ông là chính xác thì vòng đời khiêm nhường của con người sẽ kéo dài đáng kể, cho dù ông cũng khó có cơ hội tận hưởng. 

"Tôi cảm thấy mình như Moses, cả đời lang thang trên sa mạc, tìm ra mảnh Đất hứa nhưng không được phép bước vào," Walker nói.

Tuệ Lâm (theo BBC)