Epigenome: DNA Không Là Định Mệnh

Y khoa cũng như khoa học nói chung càng ngày càng đem đến những chuyện khó tin nhưng có thật. Hai khoa học gia Michael Meaney và Moshe Szyf của McGill University, Canada nghiên cứu về tác dụng của sự triù mến của con chuột mẹ trên tương lai con chuột con như sau: một giống chuột (tạm gọi là A) thì chuột mẹ liếm con, săn sóc chuột con rất kỹ ngay sau khi chuột con lọt lòng mẹ, giống chuột kia thì chuột mẹ hững hờ hơn (B), không để ý gì đến chuột con nhiều sau khi lọt lòng.

Khi lớn lên nhóm chuột con A và B phản ứng rất khác nhau lúc bị stress. Các con chuột nhóm B (không được chuột mẹ chăm sóc lúc mới sanh) phản ứng bằng cách áp huyết của nó lên cao, cơ thể nó tiết ra rất nhiều những hormone liên quan đến tình trạng bị stress (stress hormones); chúng rú lên, muốn cắn nếu người ta đến gần. Chuột A (được chuột mẹ chăm sóc lúc mới sanh) thì phản ứng “hiền” hơn, bình tĩnh hơn, lành mạnh hơn.

Câu hỏi đặt ra là có phải chuột A “hiền” và chuột B bản tính “dữ” hơn do gen (gien, “gene”) của nó quyết định như thế? Các nhà khảo cứu bèn lấy chuột con giống A giao cho chuột mẹ “lạnh lùng” (off-paws mother) ngay sau khi sanh và ngược lại giao chuột con giống B cho chuột mẹ “trìu mến” (high licking mother) thì kết quả ngược lại sau khi các chuột con lớn lên. Có nghĩa là cách chuột phản ứng với stress, cách cư xử của nó lúc lớn lên không tùy thuộc trực tiếp vào các gen tạo nên “bộ gen” (genome ) của nó, gồm những DNA ghi thông tin trong những nhiễm thể (chromosome) của nó, mà tùy thuộc vào một bộ, một tập thể thông tin khác ngoài genome quyết định, người ta gọi phần thông tin này là epigenome (có nghĩa là “trên [epi]-bộ gen [genome]”).Ngành nghiên cứu epigenome là epigenetics.

Trong trường hợp các con chuột nói trên, yếu tố chuột mẹ đem đến cho “cuộc chơi” không phải là những gien, mà là thái độ (behavior) của chuột mẹ đối xử với chuột con lúc nó mới sanh. Thế thì làm sao chuột con nhớ được mẹ nó đối xử với nó như thế nào lúc nó mới sanh, để cho thái độ ấy quyết định được tình trạng sức khỏe của nó lúc nó trưởng thành? Người ta tin rằng, những cái liếm, săn sóc của chuột mẹ tác dụng lên trên epigenome của chuột con, tạo nên những thay đổi trên epigenome, kế đó epigenome mới bật lên (turn on) hoặc bật tắt (turn off) một số gen của con chuột và chi phối sức khỏe của đứa con trong suốt đời nó, mà còn có thể cho những thế hệ sau này nữa.

Đấy là chuyện chuột. Tuy nghiên cứu về epigenome chỉ mới bắt đầu, người ta cũng thấy những hiện tượng lý thú làm chúng ta phải đổi cách suy nghĩ cổ điển của chúng ta về tương tác giữa di truyền (do genome quyết định, có tính cách bền vững, qua các thế hệ) và môi trường (có tính cách tạm thời). Đại khái, ví dụ cha mẹ đứa bé lúc ở Việt nam vì bị đi kinh tế mới, thiếu ăn, cực khổ thì nhỏ con so với dân thành thị ở Sàigòn (có cùng một genome tương tự), nay con của họ sanh bên Mỹ, ăn uống đầy đủ, dư thừa, sống tiện nghi thì những đứa con này cũng sẽ to lớn tương tự như con cái những người Việt thành thị trung bình khác. Trong trường hợp này, chúng ta cho là các tác dụng của môi trường chỉ có tính cách tạm thời, không thay đổi được những thông tin gốc chứa trong bộ gien (genome), và do đó không truyền từ đời này qua đời khác.

Những khảo cứu về dịch học ở một ngôi làng nhỏ ở Thụy điển (Sweden) tên Overkalix cho thấy một tình huống khác. Làng này ở gần Bắc cực, phần lớn là sống tự túc, nên năm thì thật đói, năm thì dư thừa tùy theo mùa màng khá hay không; làng này đặc biệt ở chỗ hồ sơ hộ tịch, sanh đẻ, gia phả, lý do chết của mọi người, mùa màng mỗi năm được ghi chép rõ qua nhiều thế kỷ. Nghiên cứu những hồ sơ trên, và so sánh với những năm gặp cơn đói kém (famine) người ta đi đến kết luận rằng:

1. Nếu một người đàn ông bị nạn đói lúc ông ta khoảng dưới 10 tuổi (nghĩa là những năm trước tuổi dậy thì, lúc những tinh trùng bắt đầu thành hình), thì cháu nội trai của ông ta sẽ có hy vọng mạnh khỏe và sống lâu hơn nhiều so với người trung bình.
2. Nếu người đàn ông ăn uống dư thừa (năm được mùa) trong lứa tuổi đó, cháu nội trai của ông ta sẽ có cơ nguy bị bịnh tiểu đường (diabetes) gấp bốn lần so với người trung bình.
3. Đối với người đàn bà thì khác; nếu thời người đó còn trong bụng mẹ (là lúc các trứng của bào thai nữ được tạo nên), làng bị đói kém, thì mấy chục năm sau đó, mặc dù chính họ không bị đói kém, cháu nội gái (paternal granddaughters) của người đàn bà đó sẽ có cơ nguy chết sớm hơn so với người trung bình.

Trong những trường hợp trên, nạn đói tuy không thay đổi các gien của người ta, lại để một dấu vết trên hai thế hệ về sau, một hiệu ứng xuyên thế hệ (transgenerational response) do tác động trên epigenome.

Bác sĩ Issa trong một cuộc phỏng vấn giải thích epigenome như sau:

“Thí dụ tốt nhất về hiện tượng epigenome là […] da và mắt, răng và tóc và những bộ phận khác trong cơ thể [của tôi mà bạn đang thấy] đều có DNA giống nhau. Bạn không thể dùng DNA mà phân biệt [tế bào] da tôi với mắt tôi hoặc răng của tôi. Vậy mà chúng là những tế bào rất khác nhau. Chúng có những hành vi rất khác nhau. Và ngày nào tôi còn sống thì cách cư xử của mỗi tế bào cũng sẽ như vậy.

Sự khác biệt đó, vì không phải do gien mà có, được gọi là epigenetic (nghĩa đen là “trên di truyền” hoặc dịch thoát là “ngoài di truyền”). Đó là một sự khác biệt không phải do những biến đổi của bản thân các gien đó, mà lại do cách thức mà chúng ta dùng những gien đó…”

Những gien của chúng ta (cũng như những sinh vật khác) gồm những phân tử DNA. Nếu so sánh với một số sinh vật đơn giản hơn nhiều, số gien chúng ta (gồm chừng 25000 đơn vị) không nhiều lắm. Sự phức tạp của chúng ta là do cách dùng của số gien tương đối giới hạn đó, và bộ phận điều tiết cách dùng các gien đó là epigenome. Epigenome kiểm soát các gien bằng hai cách chính: một là gắn những cái chemical tag (“thẻ”hóa chất) vào DNA bằng methyl hóa (methylation), hai là qua các protein “sườn” (supporting proteins) tên là histone; DNA bọc chung quanh các histone, nếu các khối histone siết chặt DNA vào thì DNA giống như bị dấu đi, tế bào không truy cập (access) vào được nữa. Các tags và histones này đóng vai trò “gatekeepers” (gác cổng) mở cửa, hoặc đóng cửa, cho phép hoặc chặn lối tiếp cận với bộ gien (genome).

Figure 1: Các epigenetic marks (“dấu trên bộ gien”) gồm các histone proteins (nút màu gạch) và các điểm sáng trên DNA (màu xanh). (Hình của ClearScience/Broad Institute của ĐH Harvard)

Figure 2: Methyl hóa ngăn chặn truyền đạt thông tin từ DNA qua RNA (hình của National Institute of Environmental Health Sciences)

Figure 3: Phân tử DNA (hình do Dr Richard Feldman, National Cancer Institute)

Trường hợp một giống chuột đặc biệt trong phòng thí nghiệm, tên là chuột agouti, chứng minh khả năng dùng epigenome để trị bịnh trong tương lai. Chuột agouti mang một cái gien bịnh tên agouti, làm chúng tham ăn, mập phì, có bộ lông vàng và dễ mắc bịnh, đặc biệt là bịnh tiểu đường (diabetes). Con cái của chúng sanh ra cũng giống như vậy vì đây là một bịnh di truyền. Tuy nhiên, nếu người ta cho mẹ chúng lúc vừa thụ thai ăn những thức ăn có nhiều methyl (methyl donor food) như tỏi, hành, củ cải (beet) và một số thuốc bổ thường cho các bà bầu uống, thì đa số chuột con, tuy vẫn mang gien agouti, lại màu nâu, không tham ăn quá độ, không mập, không bị tiểu đường và sống đến tuổi già.

Figure 4: Chuột agouti

Để hiểu rõ chi tiêt hơn có thể đọc transcript chương trình TV Nova “Ghost in our Genes” ở http://www.pbs.org/wgbh/nova/genes/ và DNA is not destiny của báo Discover Magazine ở http://discovermagazine.com/2006/nov/cover.

Bs Hồ Văn Hiền

Nguồn: http://www.advite.com