Nghiên cứu mới cho thấy xét nghiệm máu EpiSwitch (PSE) sàng lọc tuyến tiền liệt chính xác đến 94% -- đánh bại xét nghiệm máu kháng nguyên đặc hiệu tuyến tiền liệt (PSA) hiện đang được sử dụng. Nhóm nghiên cứu nói rằng thử nghiệm mới cho thấy tiềm năng đáng kể như là một chẩn đoán sàng lọc ung thư chính xác và nhanh chóng.
Nghiên cứu, được công bố vào ngày 8 tháng 2 trên tạp chí Nature , cũng làm sáng tỏ cách thức hoạt động của bộ máy cổ xưa được chia sẻ đó - một nhóm các enzym được gọi là ubiquitin transferases - hoạt động.
Các tác giả cho biết, hiểu rõ hơn và có khả năng lập trình lại cỗ máy này, cuối cùng có thể mở đường cho các phương pháp mới để điều trị một loạt bệnh ở người, từ các rối loạn tự miễn dịch như viêm khớp dạng thấp và bệnh Crohn đến các bệnh thoái hóa thần kinh như bệnh Parkinson.
"Nghiên cứu này chứng minh rằng chúng ta không khác biệt nhiều so với vi khuẩn," tác giả cao cấp Aaron Whiteley, trợ lý giáo sư tại Khoa Hóa sinh cho biết. "Chúng ta có thể học được nhiều điều về cách thức hoạt động của cơ thể con người bằng cách nghiên cứu các quá trình vi khuẩn này."
CRISPR tiếp theo?
Nghiên cứu này không phải là nghiên cứu đầu tiên cho thấy những bài học mà vi khuẩn có thể dạy cho con người.
Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy rằng các phần của hệ thống miễn dịch của con người có thể bắt nguồn từ vi khuẩn, với sự tiến hóa tạo ra các công cụ chống lại vi rút vi khuẩn lặp đi lặp lại phức tạp hơn trên khắp các giới thực vật và động vật.
Vào năm 2020, nhà hóa sinh Jennifer Doudna của Đại học California Berkeley đã giành giải thưởng Nobel cho CRISPR, một công cụ chỉnh sửa gen giúp tái sử dụng một hệ thống khó hiểu khác mà vi khuẩn sử dụng để chống lại vi rút của chính chúng, được gọi là thể thực khuẩn.
Tin đồn xung quanh CRISPR đã khơi dậy mối quan tâm khoa học mới về vai trò của protein và enzyme trong phản ứng miễn dịch chống thể thực khuẩn.
Whiteley cho biết: "Trong vòng 3 đến 5 năm qua, mọi người đã nhận ra rằng nó không kết thúc với CRISPR. Tiềm năng còn lớn hơn rất nhiều".
Liên kết còn thiếu trong lịch sử tiến hóa
Đối với nghiên cứu, Whiteley và đồng tác giả đầu tiên Hannah Ledvina, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của Jane Coffin Childs trong khoa, đã hợp tác với các nhà hóa sinh của Đại học California San Diego để tìm hiểu thêm về một loại protein có tên là cGAS (GMP-AMP synthase tuần hoàn), trước đây đã được chứng minh là có mặt ở cả người và ở dạng đơn giản hơn là vi khuẩn.
(adv)
Ở vi khuẩn và ở người, cGAS rất quan trọng để thiết lập hệ thống phòng thủ xuôi dòng khi tế bào cảm nhận được kẻ xâm lược là virus. Nhưng những gì điều chỉnh quá trình này ở vi khuẩn trước đây vẫn chưa được biết.
Sử dụng một kỹ thuật có độ phân giải cực cao được gọi là kính hiển vi điện tử lạnh cùng với các thí nghiệm sinh hóa và di truyền khác, nhóm của Whiteley đã xem xét kỹ cấu trúc của tiền thân tiến hóa của cGAS ở vi khuẩn và phát hiện ra các protein bổ sung mà vi khuẩn sử dụng để giúp cGAS bảo vệ tế bào khỏi sự tấn công của virus.
Cụ thể, họ đã phát hiện ra rằng vi khuẩn sửa đổi cGAS của chúng bằng cách sử dụng "phiên bản tất cả trong một" của ubiquitin transferase được sắp xếp hợp lý, một tập hợp phức hợp các enzym kiểm soát tín hiệu miễn dịch và các quá trình tế bào quan trọng khác ở người.
Ledvina cho biết, vi khuẩn dễ thao tác và nghiên cứu về mặt di truyền hơn so với tế bào người, khám phá này mở ra một thế giới cơ hội mới cho nghiên cứu.
"Các transferase ubiquitin ở vi khuẩn là một mắt xích còn thiếu trong hiểu biết của chúng ta về lịch sử tiến hóa của các protein này."
Nghiên cứu cũng tiết lộ cách thức hoạt động của cỗ máy này, xác định hai thành phần chính -- protein được gọi là Cap2 và Cap3 (protein 2 và 3 liên kết với CD-NTase) -- đóng vai trò tương ứng như công tắc bật và tắt cho phản ứng cGAS.
Whiteley giải thích rằng ngoài việc đóng một vai trò quan trọng trong phản ứng miễn dịch, ubiquitin ở người có thể đóng vai trò là một loại chất đánh dấu cho rác tế bào, chỉ đạo các protein dư thừa hoặc cũ bị phân hủy và phá hủy. Khi hệ thống đó hoạt động sai do đột biến trong máy, protein có thể tích tụ và các bệnh, chẳng hạn như Parkinson, có thể xảy ra.
Các tác giả nhấn mạnh rằng cần phải nghiên cứu thêm nhưng khám phá này mở ra những cánh cửa khoa học thú vị. Giống như các nhà khoa học đã điều chỉnh hệ thống phòng thủ vi khuẩn cổ đại CRISPR thành công nghệ sinh học dạng cắt kéo có thể cắt các đột biến ra khỏi DNA, Whiteley tin rằng các phần của cỗ máy transferase ubiquitin của vi khuẩn -- cụ thể là Cap3, "công tắc tắt" -- cuối cùng có thể được lập trình để chỉnh sửa protein có vấn đề và điều trị bệnh ở người.
Anh ấy và nhóm của mình, với sự trợ giúp của Đối tác mạo hiểm tại CU Boulder, đã nộp đơn xin bảo hộ quyền sở hữu trí tuệ và họ đang tiếp tục nghiên cứu thêm.
Whiteley cho biết: “Chúng ta càng hiểu nhiều về các enzym chuyển ubiquitin và cách chúng phát triển, thì cộng đồng khoa học càng được trang bị tốt hơn để nhắm mục tiêu các protein này về mặt trị liệu”. "Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng thực sự rõ ràng rằng các cỗ máy trong cơ thể chúng ta đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tế bào bắt đầu từ vi khuẩn đang thực hiện một số điều thực sự thú vị."
Theo Science daily
