Trong một nghiên cứu đột phá được công bố trên tạp chí Science, các nhà nghiên cứu đã giới thiệu các TimeVault (tạm dịch: Kén thời gian). Đây là những đơn vị lưu trữ sinh học được chế tạo từ vault (vòm) – các bào quan hình thùng bí ẩn tồn tại hàng nghìn cái trong hầu hết tế bào động vật có vú, được phát hiện từ những năm 1980 nhưng đến nay vẫn chưa rõ chức năng.
Cách thức hoạt động
Nhóm nghiên cứu do Fei Chen từ Đại học Harvard (Mỹ) dẫn đầu đã tái thiết kế protein của vault để chúng có khả năng nhận diện và "bắt giữ" các phân tử ARN thông tin (mRNA) – sản phẩm của quá trình phiên mã gen. Điều này giống như việc tạo ra một chiếc máy ghi âm tự nhiên bên trong tế bào.
Quá trình "ghi âm" được kích hoạt bằng thuốc. Khi thuốc được đưa vào, TimeVault bắt đầu thu thập một phần nhỏ các phân tử mRNA được sản xuất trong tế bào. Nhóm nghiên cứu nhận thấy TimeVaults có thể lưu trữ những "ký ức" này trong ít nhất một tuần mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động bình thường hay hình dạng của tế bào.
Ứng dụng thực tiễn: Giải mã ung thư và tế bào gốc
Trước đây, các nhà khoa học thường gặp khó khăn khi muốn biết điều gì đã xảy ra trong quá khứ của một tế bào, vì các phương pháp quan sát trực tiếp chỉ theo dõi được trong thời gian ngắn, còn phân tích gen thì chỉ cho biết trạng thái tại thời điểm lấy mẫu.
Với TimeVaults, nhóm của Chen đã bắt đầu giải mã bí ẩn về các tế bào ung thư dai dẳng. Đây là những tế bào không có đột biến gen kháng thuốc nhưng vẫn sống sót qua các đợt điều trị hóa chất. Giả thuyết cho rằng trạng thái hoạt động của gen trong quá khứ đã giúp chúng trốn thoát.
Sử dụng TimeVault, các nhà khoa học đã xác định được hàng trăm gen hoạt động quá mức trong các tế bào ung thư phổi trước khi chúng được điều trị. Khi ức chế các gen này, thuốc ung thư đã tiêu diệt được tỷ lệ lớn hơn các tế bào dai dẳng này. Ngoài ra, công nghệ này cũng đang được dùng để nghiên cứu cách tế bào gốc quyết định biến đổi thành các loại tế bào khác nhau.
Tương lai của "máy ghi âm tế bào"
Randall Platt, kỹ sư sinh học tại ETH Zurich (Thụy Sĩ), nhận định: "Đây là một bước tiến lớn hướng tới mục tiêu dài hạn trong lĩnh vực này: khả năng ghi lại liên tục quá trình phiên mã trong tế bào người".
Các nhà khoa học khác như Jay Shendure (Đại học Washington) và Theresa Loveless (Đại học Rice) đều bày tỏ sự phấn khích trước tiềm năng của công nghệ này. Họ kỳ vọng TimeVault sẽ bổ sung hoàn hảo cho các công cụ ghi chép dựa trên công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR hiện có, và thậm chí có thể mở rộng để lưu trữ protein và các "kỷ vật" tế bào khác trong tương lai.
