Nhận dạng gene ung thư ở chuột bằng yếu tố di động transposon pps

phóng xạ và virus đã và đang được sử dụng rộng rãi để gây đột biến gene một cách ngẫu nhiên, nhằm mục đích nhận diện chức năng gene và những bệnh liên quan đến chúng.. Việc tìm kiếm một

Nhận dạng gene

ung thư ở chuột

bằng yếu tố di động

transposon

Các yếu tố có khả năng di động

(transposon) là những mẩu DNA rời rạc mà chúng có thể nhảy loanh

quanh trong genome của sinh vật sống Những yếu tố này được

khám phá đầu tiên ở trên cây

bắp và giải Nobel đã được trao cho nữ khoa học gia Barbara

McClintock – người đã khám

phá ra chúng, sau đó thì người ta cũng dần dần tìm thấy họ hàng của chúng ở tất cả sinh vật

nghiên cứu khác Ứng với mỗi

một transposon, một protein gọi

là transposase điều khiển sự đổi chổ Một cặp đôi transposon và transposase như thế vừa được

tìm thấy trong bộ gene của cá hồi

và được đặt tên là Người đẹp ngủ

say (Sleeping Beauty – SB) Theo

khám phá thì người ta nhận thấy

trình tự DNA của SB đã bị đột

biến tại một điểm khiến cho nó

không còn khả năng “nhảy nhót” nữa mà chúng lại ngoan ngõan

nằm im như một mẩu DNA thừa thải không họat động Trên trang

221 và 272 tờ Nature 436, (14

July 2005), hai nhóm tác giả

Dupuy et al và Collier et al đã

công bố hai công trình trên đối

tượng SB này Theo đó, hai nhóm ngòai việc phục hồi chức năng di động của SB còn cải thiện kỹ

thuật sao cho có thể sử dụng

chúng để nhận diện gene liên

quan đến ung thư

Nhiều yếu tố, bao gồm hóa chất,

phóng xạ và virus đã và đang được

sử dụng rộng rãi để gây đột biến

gene một cách ngẫu nhiên, nhằm

mục đích nhận diện chức năng gene

và những bệnh liên quan đến

chúng Tuy thế phương pháp này cho thấy rất khó để tìm vị trí đột

biến ngẫu nhiên đã được hình

thành, nó đòi hỏi nhà nghiên cứu

phải đọc trình tự một lượng khổng

lồ các trình tự ứng viên để chỉ cho

ra chính xác mỗi một sự thay đổi

nhỏ nhất Việc tìm kiếm một

phương thức gây đột biến sao cho khắc phục những nhược điểm do

các yếu tố trên gây ra là một thách thức của các nhà di truyền học

Nằm trong hướng đó, yếu tố di

động được coi là một công cụ đầy tìm năng Chúng được sử dụng

trong việc tạo đột biến do nó có ưu điểm: (1) trình tự của các yếu tố di động đã được biết trước và (2) khi gây đột biến cho gene, chúng trở

thành một dấu hiệu đặc hữu (đuôi)

để nhận diện vị trí của gene bị đột biến này Việc đánh dấu gene bằng cách chèn một đọan DNA lạ thực

sự không phải là ý tưởng mới Các nhà di truyền học đã sử dụng yếu tố

di động trên nhiều đối tượng khác nhau nhưng lại ít dùng trên chuột vì yếu tố di động đã biết trên chuột

thường có tần xuất di chuyển rất

thấp trong genome khiến cho các

đột biến tạo ra đôi khi rất ít, không

như mong muốn

Hai nhóm nghiên cứu nói trên đã vượt qua vấn đề này bằng 2 cách Nhóm của Collier đã thiết kế một yếu tố di động SB (TC/Onc) có khả năng thúc đẩy hoặc làm gián đọan gene Nhóm, sau đó, đã sử dụng

cặp đôi TC/Onc trong một dòng

chuột có khả năng tạo ra

transposase SB trong tất cả tế bào

và mang đột biến khiến chúng rất mẫn cảm với các tác nhân gây đột biến

Còn nhóm của Dupuy thì tạo ra yếu

tố di động nhỏ hơn (T2/Onc2), và tạo ra dòng chuột mà tòan bộ tế bào

chứa số lượng transpoase tăng cao Điểm thuận lợi chính của hệ thống

SB mà hai nhóm tác giả trên sử

dụng so với các hệ thống cũng sử dụng SB trước đây và kể cả hệ

thống dùng virus đó là: Do yếu tố

di động có nguồn gốc từ cá, nên nó khác biệt rất lớn so với các yếu tố

di động hiện hữu và vì thế nó giúp việc dò tìm vị trí hay các vị trí trên genome mà SB gắn vào

a, Chuột mà tòan bộ tế bào chứa

nhiều copy của yếu tố di động SB (Sleeping Beauty transposon) lấy từ

cá được giao phối với dòng chuột chứa tế bào mang transposase SB ở mức cao Tế bào ở thế hệ con non chứa cả transposon và transposase (pacman), cho phép yếu tố di động

“nhảy lò cò” quanh genome b,

Transposase gắn và gỡ bỏ yếu tố di

động ra khỏi vị trí ban đầu của nó trong genome Các yếu tố di động

bị gỡ bỏ có thể tái tích hợp vào đâu

dó trong genome, thỉnh thỏang gần hoặc bên trong gene liên quan đế ung thư Xem hai cách chúng xác định gene trong bài

Các tác giả sử dụng các hệ thống

của họ nhằm dò tìm các gene gây ung thư vì gene được nhận diện gây ung thư ở chuột và người có những điểm tương đồng Để hiểu làm thế nào SB có thể dò tìm ra gene ung thư, trước tiên ta cần hình dung

rằng genome là một cuốn sách

hướng dẫn làm thế nào tế bào có

thể thực hiện chức năng SB cũng

giống như một đọan câu hay một

chuỗi những lời huấn thị mà chúng

có thể “nhảy lò cò” khiến cho bất

kỳ đọan hướng dẫn nào cũng có thể

bị thay đổi Thỉnh thỏang, việc

chèn yếu tố di động có thể không gây ảnh hưởng gì, nhưng nếu SB

làm thay đổi những quá trình sinh học chủ đạo, ví dụ như quá trình

tăng sinh hay chết của tế bào, khi

đó tế bào sẽ có thể tăng trưởng và phân chia bất bình thường và có thể phát sinh ung thư

Trong nghiên cứu của mình, các tác giả thiết kế yếu tố di động SB sao chochúng có thể gây gián đọan

chức năng của gene theo hai cách

(1) Nếu các yếu tố di đống chèn

vào một gene nào đó nó sẽ cắt ngắn protein mã hóa bởi gene này và

thường thì protein mã hóa được sẽ không còn chức năng Do vậy, kết quả này có thể giúp chỉ định những gene nào tham gia bảo vệ tế bào

khỏi ung thứ (tức là khám phá gene trấn áp khối u) (2) Nếu các yếu tố

di động chèn vào một điểm gần

gene, nó sẽ tạo ra hiệu ứng tăng sản phẩm gene, cho phép gene thúc đẩy ung thư (oncogene) được nhận

diện

Bằng cách tách các điểm SB chèn trong khối u, hai nhóm nghiên cứu

đã đánh dấu các gene đóng vai trò

quan trọng trong quá trình phát

triển ung thư và còn có vẻ liên quan đến một số bệnh trước đây không liên quan đến chúng Dupuy và

cộng sự cũng đã chứng minh một

hệ thống tương tác các gene gây

nên bệnh ung thư Ngòai ra, Collier

và cộng sự bằng cách sử dụng động vật mang đột biến dễ dẫn đến ung thư đã cho thấy là hệ thống SB có thể đánh dấu gene ở khối u rắn gọi

là sarcoma – bướu thịt Khối u mày

có thể liên quan đến nhiều lọai mô, bao gồm tế bào thần kinh và tế bào

mô liên kết

Ung thư ít khi là kết quả của đột

biến một gene đơn lẻ, mà phải là

kết quả từ sự tương tác rất nhiều

gene Trước đây người ta đã chỉ

định các con đường di truyền liên quan đến sự hình thành bệnh ưng thư máu bằng cách sử dụng

retrovirus để đánh dấu trên mô hình chuột ung thư máu, tuy nhiên hệ

thống giống như thế ở các dạng ung buớư khác thì lại biết rất ít Do đó

mà việc phát triển phương pháp

mới của hai nhóm tác giả trên có

thể là một cách thức hữu hiệu để dò tìm tất cả các gene liên quan đến

những căn bệnh ung thư gây sức

tàn phá ghê gớm trên người như

ung thư vú, phổi, ruột và tuyến tiền liệt

Kỹ thuật mới này tỏ ra rất hữu hiệu

do cáctransposae có thể được kiến tạo nhằm biểu hiện có chọn lọc

trong một dòng tế bào đặc biệt hay

ở một trạng thái phát triển nào đó,

do vậy việc chuyển vị có thể chỉ

diễn ra trên những dòng tế bào này hoặc tại thời điểm mong muốn

Nhiều gene đi liền với ung thư bị gián đọan chỉ trong một dạng ung thư nào đó và kỹ thuậtt SB có chọn lọc sẽ cho phép dò tìm ra các gene này Hơn nữa, khả năng điều khiển

sự biểu hiện các transposae còn cho phép hệ thống này được bật lên để tạo đột biến và sau đó tắt đi để giữ nguyên kết quả Nó còn một điểm thuận lợi nữa là cho phép tống xuất

các transposon và do đó cho phép đột biến có thể hồi phục

Tuy nhiên, hiện nay khả năng giới hạn sự biểu hiện gene ở từng dòng

tế bào mầm đặc hiệu theo mô vẫn còn là một hạn chế Tế bào mầm

đặc hiệu theo mô là những dòng tế bào mầm còn “trinh nguyên” mà

sau này chúng có thể cho ra các mô đặc hiệu nào đó, và quá trình gây đột biến rất dễ xảy ra trong dòng tế bào mầm đặc hiệu mô này Do vậy nếu hệ thống SB có thể sử dụng để nghiên cứu sự biểu hiện các gene vốn bị hạn chế trong các dòng tế

bào mầm sẽ hứa hẹn nhiều khám phá thú vị

Việc cải biến di truyền và gây đột biến bằng hệ thống SB sẽ còn được đánh giá trên các sinh vật khác

ngòai chuột Người ta mong là nó

có thể dùng trên các dòng tế bào

người hoặc bất kỳ sinh vật nào

đóng vai trò như mô hình nghiên

cứu bệnh người Hơn nữa, nếu các yếu tố di động có thể được cải thiện

để mang bất kỳ dạng DNA nào đến bất kỳ vị trí nào trong genome thì

nó sẽ là công cụ đầy tiềm năng để khám phá các gene liên quan đến bệnh di truyền (tim, tiểu đường,

…) Thêm một bước nữa, nó có thể trở thành một phương tiện liệu

pháp gene mới cho phép hiệu chỉnh

genome quy mô lớn Trong điều

kiện mà genome của nhiều sinh vật đang được giải trình ngày càng

nhiều thì việc ứng dụng hệ thống

SB để gây đột biến DNA không

phải là điều quá viễn vông