Nhà khoa học tạo enzyme tiêu diệt hợp chất gây lão hóa ở người

MỹCác nhà nghiên cứu tìm ra giải pháp loại bỏ hợp chất độc hại AGE được xem như “thủ phạm” chính gây lão hóa và thúc đẩy bệnh mãn tính ở người.

Trong bài báo công bố ngày 16/7 trên tạp chí Nature Communications, nhóm nghiên cứu đứng đầu là Aaron Cravens, nhà đồng sáng lập kiêm giám đốc điều hành công ty công nghệ sinh học Mỹ Revel Pharmaceuticals, tạo ra một enzyme có thể loại bỏ sản phẩm glycat hóa bền vững (AGE) trong mô người. AGE là hợp chất có hại hình thành khi đường trong máu liên kết tự nhiên với protein hoặc chất béo. Sự tích tụ của AGE là dấu hiệu đặc trưng của quá trình lão hóa, khiến các mô như collagen trở nên dính và cứng, đồng thời gây ra tình trạng viêm có thể dẫn đến bệnh tim, tổn thương mắt, bệnh thận và tiểu đường. Phương pháp loại bỏ AGE mới có thể giúp chữa lành mô và trẻ hóa tế bào.

Theo New York Times, phần lớn nỗ lực nghiên cứu nhằm đẩy lùi quá trình lão hóa tập trung vào những tế bào dần mất đi khả năng tự sửa chữa và phân chia bình thường theo thời gian. Tuy nhiên, rất ít nhà khoa học chú ý tới quá trình lão hóa của cấu trúc mô có tuổi thọ cao như collagen. Giới nghiên cứu đã biết tới AGE và vai trò của chúng trong quá trình lão hóa từ nhiều thập kỷ nhưng chưa thành công trong việc tạo ra loại thuốc nhằm ức chế các phản ứng hóa học sinh ra AGE.

Theo Phys.org, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phần mềm trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích trình tự ADN của hơn 50.000 vi sinh vật và tính toán các cấu trúc enzyme mà mỗi mã di truyền có thể tạo ra. Sau đó, họ sàng lọc kết quả và xác định một số enzyme có khả năng loại bỏ CML (N^ε-carboxymethyl-lysine) – tổn thương protein thường được xem như dấu hiệu lão hóa phổ biến của tế bào. Đây cũng là một trong những AGE thường gặp nhất.

Sau cùng, Cravens và đồng nghiệp tìm ra loại enzyme phù hợp và tiến hành kỹ thuật biến đổi để tăng hiệu suất hoạt động của nó. Sau nhiều chu kỳ tiến hóa có định hướng, loại enzyme mới có tên CMLase đạt hiệu quả cao trong việc loại bỏ CML khi thử nghiệm trên các protein đã biến đổi, protein từ thủy tinh thể người, cũng như mẫu mô da và động mạch người.

Bằng các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận thấy enzyme CMLase có khả năng loại bỏ đáng kể các dấu hiệu hư hại trên protein. Với các protein được tạo trong phòng thí nghiệm, enzyme này giúp giảm 52% lượng CML có thể đo được và loại bỏ tới 97% sau khi tác động qua đêm.

Hiệu quả của CMLase khác nhau tùy theo từng loại protein và vị trí mà enzyme có thể tiếp cận. Khi thử nghiệm trên protein trong mắt của một người 64 tuổi, enzyme làm giảm khoảng 45% lượng CML. Ở mẫu động mạch của người cao tuổi, lượng CML giảm hơn 70%, còn ở mô da người giảm khoảng 55%.

Theo nhóm nghiên cứu, hiệu quả loại bỏ CML không giống nhau giữa các loại protein vì cấu trúc của mỗi protein khác nhau, khiến enzyme dễ hoặc khó tiếp cận các vị trí cần tác động.

Theo C&EN, CML thường bám vào axit amin lysine trên bề mặt protein. Để loại bỏ CML, enzyme phải “chạm” vào phân tử lysine. Nếu lysine đó nằm ở vị trí enzyme không len vào được, CML rất khó trừ khử. Ngoài ra, cấu trúc 3D của protein rất phức tạp, một số phần có thể bị gập cuộn, nằm sâu bên trong lõi protein, hoặc bị phân tử khác che khuất. Nếu CML nằm ở vùng bị che khuất, enzyme sẽ hoạt động kém hơn.

Nhóm nghiên cứu dự định bắt đầu thử nghiệm enzyme CMLase để điều trị các bệnh về mắt, phát sinh khi AGE tích tụ trong mô võng mạc và thủy tinh thể. Theo tiến sĩ Cravens, về mặt lý thuyết, CMLase có thể sử dụng định kỳ hoặc thậm chí chỉ cần dùng một lần để loại bỏ tác nhân gây viêm. Nếu phương pháp thành công trong môi trường lâm sàng, nó có tiềm năng được ứng dụng để điều trị nhiều bệnh lý liên quan đến AGE như cải thiện độ đàn hồi của collagen trong da hoặc khôi phục chức năng thận và tim mạch.

An Khang tổng hợp