Các nghiên cứu trên chuột chính xác tới mức độ nào?

Chuột và người có bộ gen di truyền giống nhau 80%, khiến chuột trở thành đối tượng đóng thay phù hợp và có lợi cho con người trong nghiên cứu y khoa. Một bài báo gần đây bởi hai nhà sinh học của trường đại học Michigan Ben-Yang Liao và Jianzhi Zhang đề cập đến việc một số gen giống nhau có thể hoạt động khác nhau như thế nào ở chuột và người – và làm thế nào một số gen thiết yếu đối với người lại hoàn toàn không có ở chuột.

“Mọi người cho rằng sự thiếu hụt cùng một gen ở chuột và người tạo ra cùng một kiểu hình giống nhau (một đặc điểm quan sát được như việc có hay không có một loại bệnh cụ thể). Đó là nền tảng của việc sử dụng chuột để nghiên cứu bệnh của con người. Các kết quả của chúng tôi cho thấy rằng điều đó có thể không phải luôn luôn đúng.” phó giáo sư sinh thái và sinh học tiến hoá Zhang cho biết.

Phó giáo sư Zhang và học trò đã tốt nghiệp của mình tập trung vào nghiên cứu cái gọi là gen thiết yếu -- những gen, mà thông qua các ảnh hưởng của chúng đối với sự tồn tại hoặc khả năng sinh sản, thì cần thiết cho sinh vật để đạt đến sự trưởng thành về sinh dục và sinh sản. Sau đó, họ nhắm đến 120 gen thiết yếu của con người mà chuột có bản sao giống y như vậy cho những gen này mà cũng đã được nghiên cứu. Tiếp theo, họ tham khảo cơ sở dữ liệu phân loại kết quả thí nghiệm mà trong đó các gen chuột tương đương với con người bị mất đi hoặc “hư hại”.

Nếu 120 gen thiết yếu đó của con người cũng thiết yếu trong chuột, thì việc mất đi bất cứ gen nào trong chúng cũng gây nên vô sinh hoặc tử vong trước tuổi sinh sản. Nhưng cơ sở dữ liệu cho thấy một sự sai lệch không ngờ tới.

Những chú chuột thí nghiệm. (Ảnh: wikipedia)

“Chúng tôi rất ngạc nhiên, 22% trong số 120 gen thiết yếu của con người thì không thiết yếu ở chuột,” phó giáo sư Zhang nói. “Tôi nghĩ rằng chỉ có một số thôi nhưng tôi không ngờ tỷ lệ này lại quá cao.”

Rất tò mò, các nhà nghiên cứu muốn hiểu tại sao “sự thiết yếu” của một số gen lại thay đổi trong thời gian kể từ khi người và chuột cùng có một tổ tiên chung gần đây nhất. Nghiên cứu kỹ hơn sản phẩm protein của các gen riêng lẻ mà thiết yếu ở người nhưng không thiết yếu ở chuột, họ phát hiện ra là, một tỷ lệ cao hơn nhiều so với mong đợi nằm trong không bào, có chức năng như một bãi rác nhưng là một bãi rác cực kỳ quan trọng.

Chức năng chính của không bào là chứa và phân huỷ các chất thải và chất độc tế bào. Ở con người, không có các protein không bào sẽ làm cho các chất thải và chất độc đó tích tụ, thường dẫn đến các bệnh thần kinh chết người.

Ở chuột cũng xảy ra y như vậy, nhưng ở vào giai đoạn trễ hơn nhiều, thường qua lứa tuổi sinh sản. Kết quả là, “nhiều protein trong những protein không bào này không quá thiết yếu đối với chuột. Thậm chí không có các protein này, chuột vẫn có thể sống sót để sinh sản.”

Các nhà nghiên cứu suy đoán rằng trong tiến trình tiến hoá động vật linh trưởng, tuổi thọ tăng lên và tuổi sinh sản bị trì hoãn, sự quản lý chất thải hiệu quả ngày càng trở nên quan trọng.

Các kết quả phân tích bổ sung của họ chứng minh cho suy nghĩ này. Bằng cách phát triển một danh mục hợp nhất tỷ lệ trao đổi chất và tuổi sinh sản, và sau đó sử dụng danh mục đó để so sánh người và chuột, các nhà nghiên cứu xác định được là lượng chất thải sản xuất ra trên 1 gram trọng lượng cơ thể từ lúc sinh đến tuổi sinh sản thì cao hơn khoảng 18 lần ở người so với ở chuột.

“Vì vậy, sự quản lý chất thải thì quan trọng hơn rất nhiều ở người so với ở chuột để duy trì chức năng tế bào phù hợp cho đến thời gian sinh sản. Và khi một quá trình sinh học trở nên quan trọng hơn đối với một loài thì các gen liên quan đến quá trình đó có khuynh hướng trở nên thiết yếu.”

Phó giáo sư Zhang thừa nhận rằng nghiên cứu này chỉ gồm một số lượng gen khá ít, và ông hy vọng rằng các nhà nghiên cứu khác sẽ có thể xác nhận các kết quả này vì ngày càng có nhiều thông tin về gen người và chuột.

“Nếu nghiên cứu của chúng tôi không có thành kiến, thì các kết quả này sẽ có một số ý nghĩa quan trọng. Trước hết, trong nhiều dự án genome, người ta suy luận về chức năng gen bằng cách sử dụng thông tin từ các sinh vật mô hình khác. Chúng ta cần cẩn thận khi làm việc này bởi vì bây giờ chúng ta biết rằng một phần lớn các gen có thể có chức năng khác nhau hoặc sự quan trọng khác nhau ở những loài khác nhau.” Phó Giáo sư Zhang cho biết.

Thêm vào đó, các kết quả làm dấy lên nỗi lo lắng về việc sử dụng mô hình chuột rộng rãi để nghiên cứu bệnh của con người.

Theo Phó Giáo sư “Nghiên cứu của chúng tôi không cho rằng mô hình chuột là vô ích. Ngay cả đối với những gen mà thay đổi sự thiết yếu đó, mô hình chuột vẫn có thể cung cấp thông tin hữu ích. Chẳng hạn, nó có thể nói cho chúng ta biết về chức năng phân tử của gen, ngay cả khi sự quan trọng của gen khác nhau giữa các loài. Nhưng đối với một số bệnh tật, như bệnh thần kinh liên quan đến protein không bào thì kiểu hình khác nhau đến nỗi có thể cần thiết để thiết lập một mô hình động vật linh trưởng.”