Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford (Hoa Kỳ) cùng các đồng nghiệp quốc tế vừa công bố một phát hiện đáng chú ý: chỉ vài đợt xung điện ngắn có thể kích hoạt lại hoạt động của tế bào gốc ở loài sea squirt (Hải tiêu), giúp cải thiện tình trạng sinh lý và kéo dài đáng kể tuổi thọ. Kết quả được công bố trên tạp chí PNAS, mở ra hướng nghiên cứu mới về cơ chế lão hóa của tế bào gốc cũng như khả năng kích hoạt các quá trình phục hồi liên quan đến tuổi tác ở sinh vật.

Sea squirt (Hải tiêu) là loài động vật biển nhỏ sống thành quần thể, trong đó mỗi cá thể có một quả tim riêng nhưng cùng tham gia duy trì hệ tuần hoàn chung của cả tập đoàn. Loài này giữ vị trí đặc biệt trong nghiên cứu sinh học do được xem là cầu nối tiến hóa giữa động vật có xương sống và động vật không xương sống, từ lâu đã được sử dụng để tìm hiểu các quá trình sinh học cơ bản.

Nghiên cứu bắt đầu từ một câu hỏi đơn giản: liệu việc tăng cường hoặc đồng bộ nhịp tim của Hải tiêu bằng máy điều hòa nhịp tim có ảnh hưởng gì đến sinh lý của chúng hay không. Khi các xung điện làm tăng nhịp tim của quần thể, máu lưu thông hiệu quả hơn trong hệ tuần hoàn chung. Chỉ sau khoảng 48 giờ, các nhà nghiên cứu nhận thấy toàn bộ quần thể có biểu hiện khỏe mạnh hơn rõ rệt. Trong những ngày tiếp theo, các cá thể hải tiêu phát triển kích thước lớn hơn, có màu sắc tươi sáng hơn, sinh sản nhiều hơn và tăng trưởng nhanh hơn - những đặc điểm thường gắn với trạng thái sinh lý trẻ.

Sau nhiều lần điều chỉnh điều kiện thí nghiệm, nhóm nghiên cứu xác định được quy trình tối ưu gồm ba đợt kích thích điện, mỗi đợt kéo dài năm phút. Phân tích biểu hiện gen ngay sau điều trị và sau 24 giờ cho thấy một mô hình đặc trưng mà nhóm gọi là “khởi động lại và bật lại”: nhiều gen ban đầu giảm hoạt động, sau đó được kích hoạt mạnh trở lại. Đáng chú ý, một số gen trong nhóm này cũng là những gen thường thay đổi ở người sau các hoạt động thể chất cường độ cao, với giai đoạn đầu liên quan đến phản ứng stress và viêm, tiếp theo là các quá trình sửa chữa và tăng cường chức năng sinh học.

Theo PGS Ayelet Voskoboynik, đồng tác giả chính của nghiên cứu thuộc Trường Khoa học Nhân văn Stanford, phương pháp này về bản chất có thể được xem là một cách kích hoạt lại hoạt động của tế bào gốc. Việc hiểu rõ cơ chế này có thể giúp các nhà khoa học tiến gần hơn tới mục tiêu làm chậm quá trình lão hóa của tế bào gốc và tìm ra các con đường sinh học liên quan đến khả năng phục hồi của cơ thể. Nhóm nghiên cứu cho rằng hiệu ứng quan sát được nhiều khả năng bắt nguồn từ tác động của dòng điện lên ti thể - các bào quan sản sinh năng lượng cho tế bào, vốn suy giảm chức năng theo tuổi tác. Các xung điện được kiểm soát chính xác có thể đóng vai trò như một tín hiệu kích hoạt, giúp phục hồi hoạt động của những ti thể đã suy yếu.

Phát hiện này mở ra nhiều hướng nghiên cứu và ứng dụng tiềm năng. Trong lĩnh vực sinh thái biển, các thiết bị kích thích điện không dây cỡ nhỏ có thể được sử dụng để tăng cường sức chống chịu của sinh vật biển trước các tác động của hiện tượng nước biển ấm lên và axit hóa đại dương. Ở góc độ y sinh, câu hỏi liệu phương pháp này có thể áp dụng cho con người hay không vẫn chưa có lời giải. Tuy vậy, việc phát hiện cơ chế “khởi động lại và bật lại” của các gen liên quan đến phản ứng stress, sửa chữa tế bào và chuyển hóa ti thể đã cung cấp thêm những manh mối quan trọng, góp phần định hình các hướng nghiên cứu mới về lão hóa và sức khỏe tế bào trong tương lai.

NPA (Theo Stanford University)