Sau nhiều thập kỷ bế tắc, các nhà khoa học đã xác định được bộ ba yếu tố phân tử gồm Atoh1, Gfi1 và Pou4f3 có khả năng kích hoạt quá trình tái tạo tế bào lông cảm giác trong tai trong. Phát hiện này hứa hẹn mang lại giải pháp khôi phục thính lực cho hàng triệu người khiếm thính, thay thế các thiết bị hiện tại như máy trợ thính và cấy ghép ốc tai điện tử vốn chỉ hỗ trợ mà không thể phục hồi tế bào bị hỏng.
Bước đột phá từ nghiên cứu tái tạo tế bào tai trong
Trong nhiều thập kỷ, giới khoa học tin rằng động vật có vú hoàn toàn mất khả năng tái tạo tế bào lông cảm giác trong ốc tai. Mỗi ốc tai người chứa khoảng 15.000 tế bào lông, chịu trách nhiệm chuyển đổi rung động âm thanh thành tín hiệu điện truyền đến não. Khi các tế bào này chết đi do tuổi tác, tiếng ồn, hóa chất hoặc đột biến gen, tình trạng mất thính lực trở nên vĩnh viễn vì cơ thể không thể tự thay thế chúng.
Tuy nhiên, một loạt thí nghiệm trên chuột sơ sinh trong thập kỷ qua đã làm đảo lộn quan niệm này. Chuột con có thể tái tạo tế bào lông trong vài ngày đầu đời, chứng tỏ động vật có vú vẫn giữ lại khả năng tái sinh tiềm ẩn dù mất khả năng truy cập khi trưởng thành. Brandon Cox, nhà sinh học phát triển tại Trường Y Đại học Southern Illinois, cho biết: “Trước đây chúng tôi luôn cho rằng sự tái tạo chỉ xảy ra ở các loài không phải động vật có vú. Phát hiện này chứng minh động vật có vú chưa hoàn toàn mất đi khả năng tái sinh, mà chỉ bị mất khả năng truy cập vào nó.”
Vai trò của di truyền học biểu gen
Nguyên nhân khiến tai trong mất khả năng tái sinh nằm ở cơ chế di truyền học biểu gen. Khi tế bào còn non, cấu trúc DNA mở và sẵn sàng hoạt động. Nhưng khi trưởng thành, nhiễm sắc chất (chromatin) đóng lại, khóa chặt các gen cần thiết để tạo tế bào lông sau các lớp điều hòa. Mặc dù các gen vẫn tồn tại trong mô, chúng không thể được kích hoạt nếu không có tín hiệu phù hợp.
Các nhà nghiên cứu ban đầu hy vọng tìm ra một công tắc gen đơn lẻ, nhưng sau đó phát hiện cần sự kết hợp của ba yếu tố phiên mã: Atoh1, Gfi1 và Pou4f3. Cả ba đều đóng vai trò kích hoạt mạng lưới gen và định hướng tế bào chưa trưởng thành phát triển thành tế bào lông. Trước đây, các nỗ lực tập trung vào Atoh1 – tín hiệu sớm nhất trong quá trình hình thành tế bào lông – nhưng chỉ kích hoạt gen này không đủ để tạo ra tế bào hoàn chỉnh. Chúng thiếu búi lông tơ stereocilia hoàn chỉnh, thiếu đặc tính phân biệt giữa tế bào lông trong và ngoài, cũng như kết nối thần kinh cần thiết để truyền tín hiệu âm thanh.
Bộ ba yếu tố phân tử mở ra hướng điều trị mới
Khi các nhà khoa học kết hợp đồng thời ba yếu tố Atoh1, Gfi1 và Pou4f3, các tế bào hỗ trợ trong ốc tai bắt đầu chuyển đổi và mang đặc tính của tế bào lông cảm giác. Đây là bước đột phá quan trọng vì nguồn tế bào thay thế chính là các tế bào hỗ trợ nằm sẵn trong tai trong. Thách thức lớn nhất hiện nay là thúc đẩy chúng hoàn thành trọn vẹn quá trình chuyển đổi, bao gồm hình thành búi lông tơ và kết nối thần kinh.
Bác sĩ phẫu thuật Alan Cheng, giáo sư tai mũi họng tại Đại học Stanford, đánh giá: “Kết quả này đã mở ra một con đường mới đầy hứa hẹn cho việc ứng dụng liệu pháp gen trong điều trị khiếm thính.” Nghiên cứu hiện tại trên chuột cho thấy khả năng tái tạo tế bào lông trong phòng thí nghiệm, mở đường cho các thử nghiệm lâm sàng trên người trong tương lai. Nếu thành công, liệu pháp gen này có thể phục hồi thính lực tự nhiên cho bệnh nhân, thay vì chỉ dùng thiết bị hỗ trợ như máy trợ thính hay cấy ghép ốc tai điện tử.
Phát hiện về bộ ba gen tái tạo tế bào tai trong đánh dấu một bước tiến lớn trong y học tái sinh. Các nhà khoa học hy vọng trong vòng 5-10 năm tới, liệu pháp gen dựa trên bộ ba yếu tố này có thể được thử nghiệm trên người, mang lại hy vọng thực sự cho hàng triệu người khiếm thính trên toàn thế giới.
