Phát hiện này góp phần làm sáng tỏ một trong những câu hỏi lâu đời của sinh học về mối liên hệ giữa sự phát triển nhanh trong giai đoạn đầu đời với quá trình lão hóa về sau.
Nghiên cứu do các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học Sự sống của Đại học Hebrew thực hiện, phối hợp với Viện công nghệ Israel của Đại học Technion và Đại học East Anglia (Anh). Kết quả được công bố ngày 2/6 trên tạp chí khoa học Nature Communications.
Nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ chỉnh sửa gene CRISPR để tác động lên gene vgll3 ở cá killifish ngọc lam châu Phi, một loài cá có vòng đời rất ngắn thường được sử dụng trong nghiên cứu lão hóa. Gene vgll3 cũng tồn tại ở người và từng được xác định có liên quan đến thời điểm dậy thì, chiều cao, hormone và quá trình trao đổi chất.
Kết quả cho thấy những con cá được chỉnh sửa gene phát triển nhanh hơn và đạt độ trưởng thành sinh dục sớm hơn bình thường. Tuy nhiên, lợi ích này đi kèm với những tác động tiêu cực đáng kể. Tuổi thọ trung bình của cá đực giảm khoảng 15%, trong khi cá cái giảm khoảng 7%. Đồng thời, các nhà khoa học ghi nhận sự xuất hiện của các khối u có đặc điểm tương tự ung thư hắc tố da (melanoma).
Theo giáo sư Itamar Harel, trưởng nhóm nghiên cứu, gene vgll3 dường như không chỉ kiểm soát riêng quá trình trưởng thành sinh dục mà còn đóng vai trò như một “bộ điều tốc sinh học”, ảnh hưởng đến nhịp độ phát triển của toàn bộ cơ thể. Ở những cá thể có tốc độ dậy thì được đẩy nhanh, các nhà khoa học quan sát thấy sự gia tăng phân chia tế bào gốc trong ruột, tăng sinh tế bào sinh sản, gia tăng trọng lượng cơ thể và nhiều hoạt động sinh học liên quan đến tăng trưởng.
Các phân tích ở cấp độ tế bào và phân tử cũng cho thấy những thay đổi đáng kể trong các cơ chế kiểm soát phân chia tế bào, hoạt động của tế bào gốc và sửa chữa ADN. Những yếu tố này vừa hỗ trợ quá trình phát triển nhanh khi còn trẻ, vừa có thể làm gia tăng nguy cơ tổn thương và bệnh tật khi cơ thể lão hóa.
Để xác định liệu các khối u xuất hiện có thực sự mang đặc điểm ung thư hay không, nhóm nghiên cứu đã xây dựng một mô hình cá killifish có hệ miễn dịch suy giảm, cho phép cấy ghép và theo dõi các tế bào nghi ngờ. Kết quả cho thấy các tế bào này tiếp tục phát triển và phân chia sau khi được cấy ghép, củng cố nhận định rằng chúng có đặc tính tương tự tế bào ung thư.
Theo các nhà khoa học, nghiên cứu đã cung cấp bằng chứng thực nghiệm trực tiếp hiếm hoi cho giả thuyết tiến hóa được gọi là “đa hiệu đối kháng” (antagonistic pleiotropy). Theo giả thuyết này, một số gene có thể mang lại lợi thế trong giai đoạn đầu đời như tăng trưởng nhanh và sinh sản sớm nhưng đồng thời gây ra những tác động bất lợi đối với sức khỏe và tuổi thọ ở giai đoạn sau.
Mặc dù nghiên cứu mới được thực hiện trên cá, các nhà khoa học cho rằng kết quả có thể mở ra hướng nghiên cứu quan trọng đối với con người do gene vgll3 cũng hiện diện trong bộ gene người. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng còn quá sớm để kết luận việc dậy thì sớm ở người trực tiếp dẫn tới tuổi thọ ngắn hơn hoặc nguy cơ ung thư cao hơn.
Giáo sư Harel cho biết mục tiêu lâu dài của nghiên cứu lão hóa không phải là kéo dài tuổi thọ đơn thuần mà là kéo dài số năm sống khỏe mạnh. Theo ông Harel, thách thức tiếp theo là tìm hiểu liệu khoa học có thể tách biệt được những lợi ích của quá trình tăng trưởng nhanh với các tác động tiêu cực xuất hiện ở giai đoạn cuối đời hay không.
Các nhà nghiên cứu kỳ vọng việc làm rõ cơ chế hoạt động của gene vgll3 sẽ góp phần phát triển các phương pháp mới nhằm dự báo nguy cơ bệnh tật liên quan đến lão hóa, đồng thời mở ra các hướng can thiệp giúp cải thiện sức khỏe ở tuổi già trong tương lai.
