Các nhà nghiên cứu tại Đại học Wisconsin Trung tâm Ung thư Carbone đã phát hiện ra một hình thức mới của sự phân chia tế bào trong các tế bào của con người.

Họ tin rằng hình thức phân chia mới này phục vụ như một cơ chế làm cản trở tự nhiên trong quá trình phân chia tế bào bị lỗi, ngăn ngừa một số tế bào tránh khỏi con đường dẫn đến bệnh ung thư.

"Nếu chúng ta có thể thúc đẩy hình thức phân chia tế bào kiểu mới này, mà chúng ta gọi klerokinesis, chúng ta có thể ngăn ngừa một số bệnh ung thư phát triển", trưởng nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Mark Burkard, phó giáo sư về huyết học-ung thư ở khoa Y học Trường UW Y học và Y tế công cộng cho biết.

Burkard đã trình bày phát hiện này vào ngày 17 tháng 12 tại cuộc họp thường niên của Hiệp hội Sinh học tế bào Mỹ (American Society for Cell Biology) tại San Francisco.

Là một bác sĩ xem xét những bệnh nhân ung thư vú, Burkard nghiên cứu các bệnh ung thư, trong đó các tế bào chứa quá nhiều nhiễm sắc thể, tình trạng gọi là đa bội.

Khoảng 14% bệnh ung thư vú và 35% các bệnh ung thư tuyến tụy có ba hoặc nhiều hơn ba bộ nhiễm sắc thể, thay vì hai bộ như thông thường. Nhiều bệnh ung thư khác có các tế bào có chứa các khiếm khuyết nhiễm sắc thể chứ không phải là quá nhiều hay quá ít.

"Mục tiêu của chúng tôi trong phòng thí nghiệm là tìm cách để phát triển các chiến lược điều trị mới cho bệnh ung thư vú do tình trạng đa bội", Burkard nói. Mục tiêu ban đầu của nghiên cứu này là để tạo ra các tế bào của con người có thêm bộ nhiễm sắc thể. Nhưng sau khi làm theo các công thức được chấp nhận, các nhà nghiên cứu đã bất ngờ quan sát thấy các hình thức mới của sự phân chia tế bào.

 

Cho đến nay, Burkard và hầu hết các nhà sinh vật học tế bào ngày nay đã chấp nhận một giả thuyết thế kỷ trước được phát triển bởi nhà sinh vật học người Đức Theodor Boveri, người đã nghiên cứu những quả trứng của nhím biển. Boveri phỏng đoán rằng sự phân chia tế bào bị lỗi dẫn đến các tế bào có bộ nhiễm sắc thể bất thường, và sau đó sự tăng trưởng tế bào không được kiểm soát đã xác định đặc điểm ung thư. Với bằng chứng tích lũy trong những năm qua, hầu hết các nhà khoa học đã chấp nhận giả thuyết này. 

Phân chia tế bào bình thường là ở trung tâm của khả năng của một sinh vật để phát triển từ một trứng đã thụ tinh duy nhất thành một cá thể phát triển đầy đủ. Hơn một triệu triệu lần phân chia phải có nơi để diễn ra. Trong mỗi sự phân chia, một tế bào mẹ trở thành hai tế bào con. Ngay cả trong một người trưởng thành phát triển đầy đủ, nhiều loại tế bào thường xuyên tái tạo thông qua phân chia tế bào.

Quá trình cơ bản của các tế bào tự sao chép bắt đầu với một giai đoạn tổng hợp, khi một bản sao được tạo thành từ các thành phần tế bào, bao gồm cả các nhiễm sắc thể chứa DNA trong nhân. Sau đó, trong nguyên phân, hai bộ nhiễm sắc thể bị tách rời theo hướng ngược nhau, trong khi vẫn còn đang nằm trong cùng một tế bào. Cuối cùng, trong quá trình phân bào, một tế bào được chia thành hai tế bào con, vào cuối của quá trình nguyên phân.

Burkard và nhóm của ông đã tạo ra các tế bào có quá nhiều nhiễm sắc thể - để bắt chước ung thư. Các nhà khoa học đã ngăn chặn quá trình phân bào với một chất hóa học và chờ đợi xem điều gì xảy ra.

"Chúng tôi dự kiến ​​sẽ phục hồi một số lượng tế bào với bộ nhiễm sắc thể bất thường", Burkard giải thích.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, thay vì xuất hiện bất thường, các tế bào con là bình thường phần lớn thời gian. Trái ngược với giả thuyết của Boveri, sự phân chia tế bào bất thường hiếm khi có tác động tiêu cực lâu dài trong các tế bào của con người.

Vì vậy, nhóm đã quyết định để xem làm thế nào các tế bào của con người phục hồi bộ nhiễm sắc thể bình thường bằng cách theo dõi với một kính hiển vi. Kính hiển vi này có khả năng quay hình ảnh video.

"Chúng tôi bắt đầu với hai nhân trong một tế bào, Burkard nói: "Trước sự ngạc nhiên vô cùng của chúng tôi, chúng tôi nhìn thấy tế bào phình về một bên thành hai tế bào mà không cần thông qua phân bào".

Mỗi tế bào trong hai tế bào mới được thừa hưởng một nhân nguyên vẹn chứa một bộ nhiễm sắc thể hoàn chỉnh. Việc chia tách xảy ra, thất thường, trong một giai đoạn tăng trưởng chậm hơn là ở phần cuối của nguyên phân.

Các nhà khoa học đã làm một số thí nghiệm bổ sung để khẳng định chắc chắn rằng sự phân chia họ quan sát thấy là khác so với sự phân bào.

"Chúng tôi đã có một thời gian khó thuyết phục bản thân mình bởi vì kiểu phân bào này chưa từng xuất hiện trong bất kỳ cuốn sách giáo khoa nào”, Burkard nói.

Theo thời gian, họ phát hiện ra rằng chỉ có 90% tế bào con đã phục hồi một bổ sung nhiễm sắc thể bình thường. Burkard muốn đẩy con số thống kê đạt đến 99%.

"Nếu chúng ta có thể đẩy các tế bào về phía hình thức phân bào mới này, chúng ta có thể có khả năng giữ cho các tế bào bình thường và làm giảm tỷ lệ mắc bệnh ung thư", ông nói.

Burkard cho rằng trong số tất cả các vòng phân chia tế bào một sinh vật trải qua, mỗi một lần trong lúc phân bào có thể thất bại. Và đó hình thức phân chia mới này là một cơ chế ngăn chặn cho phép các tế bào phục hồi từ các lỗi và phát triển bình thường.

Nhóm nghiên cứu đã đặt tên cho kiểu phân bào mới này là klerokinesis để phân biệt với quá trình phân bào. Burkard được sự hỗ trợ của Tiến sĩ William Brockliss để đặt tên cho kiểu phân bào nói trên; klero là một tiền tố Hy Lạp có nghĩa là "thừa kế được phân bổ".

Các cộng tác viên của dự án bao gồm Tiến sĩ Beth Weaver, UW trợ lý giáo sư về sinh học tế bào và tái tạo, Tiến sĩ Alka Choudhary, Robert Lera; Tiến sĩ Melissa Martowicz và tiến sĩ Jennifer Laffin.