Giải Noben Y – Sinh học 2006 đã được trao cho hai nhà khoa học Mỹ là Andrew Fire và Craig Mello. Họ đã phát hiện ra sự giao thoa của RNA. Phát hiện này hứa hẹn đem lại nhiều bước tiến trong Y sinh và Công nghệ gen.
Cơ chế di truyền của chúng ta được thực hiện bằng việc gửi những thông tin từ các DNA trong nhân tế bào tới bộ máy tổng hợp protein trong tế bào chất. Nhưng thông tin này được vận chuyển bởi các RNA đưa tin (mRNA). Năm 1998, các nhà khoa học Mỹ Andrew Fire và Craig Mello đã công bố khám phá của họ về một cơ chế làm suy biến mRNA từ một loại gien đặc biệt. Cơ chế này được gọi là sự giao thoa RNA, được hình thành khi các phân tử RNA xuất hiện như những chuỗi kép trong tế bào. RNA chuỗi kép sẽ kích hoạt các quá trình hoá sinh làm suy biến những phân tử mRNA. Khi không còn những phân tử mRNA làm nhiệm vụ vận chuyển mã gien, các gien tương ứng bị vô hiệu hoá và không tạo ra được các protein mang thông tin của loại gien đó.
Sự giao thoa RNA (RNA interference) xảy ra trong thực vật, động vật và con người. Hiện tượng này là cực kỳ quan trọng đối với việc chi phối sự biểu hiện gien. Nó tham gia vào việc bảo vệ chống lại sự nhiễm virus và kiểm soát các gien di động. Sự giao thoa RNA đã được sử dụng rộng rãi trong những nghiên cứu cơ bản về chức năng của các gien và có thể là cơ sở cho những phương pháp điều trị y học mới trong tương lai.
Sự khám phá hiện tượng giao thoa RNA
Fire và Mello đã khảo sát sự chi phối quá trình biểu hiện gien ở loài giun tròn Caenorhabditis elegans. Việc tiêm vào các phân tử mRNA mã hoá một protein của cơ đã không dẫn đến thay đổi nào về biểu hiện của những con giun. Nhưng khi hai nhà khoa học tiêm đồng thời hai loại RNA được gọi là “cảm giác” và “phản cảm giác” thì họ thấy rằng những con giun bắt đầu chuyển động co giật bất thường. Đó là biểu hiện của sự thiếu gien chức năng tạo protein cơ. Rõ ràng là có một điều gì đó rất đặc biệt đã xảy ra. Khi các phân tử RNA “cảm giác” và “phản cảm giác” gặp nhau, chúng sẽ liên kết với nhau để tạo thành RNA chuỗi kép. Nhưng RNA chuỗi kép mang một mã gien nhất định sẽ làm vô hiệu hoá chính gien chứa mã đó. Vì chỉ cần tiêm một lượng nhỏ RNA chuỗi kép cũng đủ để gây ra hiệu ứng nên Fire và Mello đã đề xuất rằng sự giao thoa RNA (thường được viết tắt là RNAi) là một quá trình xúc tác. Họ công bố khám phá này trên Nature vào ngày 19/2/1998. Nó đã làm rõ được rất nhiều những khúc mắc và bí ẩn trong những thí nghiệm quan sát trước đó.
Sự giao thoa RNA: chống lại virus và các gien di động.
Nhiều virus có một mã gien chứa RNA chuỗi kép. Khi một virus như vậy xâm nhập một tế bào với RNA của nó, sự giao thoa RNA sẽ kích hoạt một phức hợp protein gọi là RISC và làm suy thoái RNA của virus, bảo vệ tế bào.
Các gien di động (jumping gene), còn được gọi là các transposon, là các chuỗi DNA có thể di chuyển trong hệ gien. Chúng tồn tại trong tất cả các cơ thể và có thể gây ra sự phá hoại nếu chúng nằm sai chỗ. Nhiều tranposon vận hành bằng việc sao chép các DNA thành RNA và từ đó sự sao chép ngược lại thành DNA sẽ rơi vào một vị trí khác trong hệ gien. Phân tử RNA này thường tham gia vào chuỗi kép và vì vậy có thể được định vị bởi sự giao thoa RNA. Theo cách đó, sự giao thoa RNA bảo vệ hệ gien trước những nguy cơ gây hại của các transposon.
Những triển vọng mới trong nghiên cứu y sinh và và công nghệ gien
Các phân tử RNA chuỗi kép đã được sử dụng để vô hiệu hoá một số gien nhất định của con người, vật nuôi và cây trồng. Phương pháp này đã trở thành công cụ nghiên cứu quan trọng trong sinh học và y sinh. Trong tương lai người ta hy vọng rằng nó sẽ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm cả điều trị y học và nông nghiệp. Một số nghiên cứu gần đây đã cho thấy sự thành công trong việc vô hiệu hoá gien ở tế bào người và các động vật thí nghiệm. Chẳng hạn, trong một thí nghiệm điều trị ở động vật, một loại gien gây ra sự thừa cholesterol trong máu đã bị vô hiệu hoá bằng phương pháp giao thoa RNA.
