Ở nhiều loài động vật có vú, ngủ đông là trạng thái sinh học đặc biệt giúp cơ thể giảm chuyển hóa, tiết kiệm năng lượng và chống lại những điều kiện môi trường khắc nghiệt. Theo giáo sư di truyền học Christopher Gregg từ Đại học Utah, chính những gene điều chỉnh quá trình này đã tạo ra "một loạt siêu năng lực sinh học" như chống tổn thương não và kháng insulin có chọn lọc.

Khi các loài động vật tỉnh dậy sau kỳ ngủ đông, máu tràn về não, điều thường gây đột quỵ ở người. Nhưng nhờ cơ chế bảo vệ đặc biệt, não của chúng không hề bị tổn thương.

Ngoài ra, một số loài động vật như sóc đất có thể phát triển tình trạng kháng insulin để tích mỡ trước khi ngủ đông, nhưng sau đó khả năng này biến mất một cách tự nhiên.

Điều đáng ngạc nhiên là con người cũng sở hữu những đoạn gene tương tự, và giới khoa học cho rằng chúng ta hoàn toàn có thể khai thác các cơ chế này vì mục đích y học.

Bước đột phá từ chuột thí nghiệm

Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Science ngày 31-7, nhóm nghiên cứu tại Đại học Utah (Mỹ) đã xác định các yếu tố then chốt nằm gần cụm gene FTO, vốn liên quan đến kiểm soát chuyển hóa, khối lượng cơ thể và nguy cơ béo phì ở người.

Dù chuột không ngủ đông, chúng có thể rơi vào trạng thái "torpor", một dạng ngủ lịm tạm thời khi đói, đủ để nghiên cứu cơ chế di truyền tương tự. Nhờ công cụ chỉnh sửa gene CRISPR, các nhà khoa học đã "vô hiệu hóa" năm đoạn DNA điều hòa không mã hóa (CREs) ở chuột và quan sát thấy:

Việc xóa đoạn CRE tên E1 khiến chuột cái tăng cân đáng kể khi ăn thực phẩm giàu chất béo.

Xóa đoạn E3 làm thay đổi cách chuột tìm kiếm thức ăn trong môi trường thí nghiệm.

Nói cách khác, chỉ cần can thiệp vào vài đoạn nhỏ của DNA cũng đủ để thay đổi hành vi, chuyển hóa và phản ứng sinh lý của chuột. Điều này mở ra khả năng điều chỉnh chuyển hóa của con người thông qua các cụm gene tương tự.

Liệu có thể kích hoạt "chế độ ngủ đông" ở người?

Giới khoa học cảnh báo việc áp dụng những thay đổi di truyền tương tự cho con người không đơn giản.

"Con người không có khả năng rơi vào trạng thái torpor do nhịn ăn như chuột, nên khó mô phỏng cơ chế tương tự" - giáo sư Joanna Kelley (Đại học California, Santa Cruz) lưu ý.

Thêm vào đó, trong khi torpor ở chuột được kích hoạt bởi đói thì ngủ đông thật sự ở các loài như gấu lại do nhịp sinh học và hormone điều khiển.

Tuy vậy, nghiên cứu vẫn đặt nền móng cho các hướng điều trị mới. Về lâu dài, Gregg kỳ vọng có thể phát triển các loại thuốc điều chỉnh "hub gene ngủ đông" của con người, nhằm giúp bảo vệ thần kinh, ổn định chuyển hóa mà không cần khiến bệnh nhân rơi vào trạng thái ngủ đông thực sự.

Triển vọng trong y học tương lai

Phát hiện về các gene liên quan đến khả năng ngủ đông không chỉ là bước tiến lớn trong ngành sinh học mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng to lớn trong y học hiện đại.

Nếu chúng ta có thể hiểu rõ cách những gene này hoạt động, đặc biệt là cách chúng giúp động vật điều chỉnh chuyển hóa, duy trì năng lượng và bảo vệ cơ thể trong trạng thái ngủ đông thì hoàn toàn có thể áp dụng chúng để phát triển các phương pháp điều trị mới cho con người.

Nhờ vào cơ chế kháng insulin có kiểm soát của động vật ngủ đông, các nhà khoa học kỳ vọng sẽ tìm ra cách đối phó hiệu quả hơn với bệnh béo phì và tiểu đường type 2.

Việc động vật có thể "sống sót" sau khi máu dồn về não mà không bị tổn thương là một gợi ý quan trọng cho việc phát triển các phương pháp ngăn ngừa tổn thương thần kinh, chẳng hạn như sau đột quỵ.

Ngoài ra, cũng có thể ứng dụng trong y học không gian và chăm sóc đặc biệt với khả năng đưa con người vào trạng thái chuyển hóa thấp (tương tự ngủ đông) để kéo dài sự sống trong các ca chấn thương nặng, hoặc trong hành trình dài ngày ngoài không gian.

Tuy còn nhiều thách thức phía trước nhưng nghiên cứu này đã mở ra một hướng đi hoàn toàn mới, nơi mà con người có thể khai thác chính bộ gene của mình để phục vụ cho sức khỏe và sự sống.

Các nhà khoa học tìm ra giác quan thứ 6 của con người

Một nghiên cứu vừa công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng Nature cho thấy cơ thể con người có thể sở hữu một loại giác quan hoàn toàn mới, xuất phát từ ruột và có khả năng ảnh hưởng trực tiếp đến hành vi, cảm giác thèm ăn và thậm chí cả tâm trạng.