Lịch sử nghiên cứu Can_thiệp_ARN

Trong lịch sử, sự can thiệp RNA được biết đến với những tên gọi khác như: RNA silening, quelling, cosuppresion, RNA inteference

  • Năm 1984, Pesthea và các cộng sự đã nghiên cứu kỹ thuật Antiense-RNA trên vi khuẩn Escherichia Coli.
  • Đến những năm đầu thập niên 1990 một số nhà khoa học công bố kết quả nghiên cứu trên các tạp chí quốc tế (Napoli và cộng sự, Vander và cộng sự).
  • Năm 1994, Cogoni và cộng sự đã tiến hành thí nghiệm tăng màu cam của nấm Neurospora crassa.
  • Năm 1995, trên tạp chí Cell số 81, nhóm nghiên cứu của Guo và Kemphues đã đưa ra bằng chứng đầu tiên trên tuyến trùng Caenorhabditis elegans rằng: Phân tử RNA chiều thuận (sense RNA) cũng gây ra sự ức chế gene.
  • Đến năm 1998, nhóm nghiên cứu Fire đã giải thích được điều nghịch lý này bằng những thí nghiệm trên tuyến trùng C. elegans.
  • Năm 2000, trên tạp chí Nature cũng công bố việc phát hiện hiện tượng RNAi trên loài ruồi giấm ProSophila do nhóm nghiên cứu của Richard Cathew tiến hành.
  • Năm 2001, lần đầu tiên RNAi được mô tả trong các tế bào động vật có vú (Tuschl và cộng sự).
  • Năm 2006, giải thưởng Nobel sinh lý và y học cho phát hiện cơ chế RNAi của hai nhà bác học Mỹ là Andrew Fire (ĐH Stanford) và Craig C. Mello (ĐH Massachusetts).

Khám phá cơ chế RNAi và giải thưởng Nobel y học 2006

Andrew Fire và Craig Mello đã tiến hành nghiên cứu về cơ chế điều khiển biểu hiện gene ở giun tròn Caenorhabditis elegans (C.elegans). Hai ông đã thực hiện hàng loạt các thí nghiệm ngoạn mục nhằm kiểm tra kiểu hình ảnh hưởng của việc tiêm RNA vào bộ phận sinh dục của C.elegans.

Thí nghiệm nghiên cứu

Tiêm các phân tử mRNA mã hoá một protein cơ bắp (sợi "có nghĩa")

=> không làm thay đổi hành vi của giun tròn.

  • Khi tiêm RNA "vô nghĩa" (antisence RNA) cũng không thấy hiện tượng gì.
  • Tuy nhiên, khi Fire và Mello tiêm cả RNA "sence" và "antisence" vào cơ thể giun tròn, thấy giun có những chuyển động lạ, cụ thể là co giật. Các chuyển động tương tự cũng xảy ra ở những con giun hoàn toàn thiếu một gene chịu trách nhiệm tạo protein cơ bắp.
  • Khi RNA "sence" và "antisence" gặp nhau, chúng kết hợp thành RNA chuỗi đôi. Do đó, một phân tử RNA chuỗi đôi có thể làm câm lặng gene mang cùng mật mã với RNA hay không. Fire và Mello đã tiêm các phân tử RNA chuỗi đôi chứa các mật mã di truyền sản xuất nhiều protein khác nhau của giun tròn khiến gene chứa mật mã này ngừng hoạt động. Protein mã hóa gene đó cũng không được tạo ra.
  • Sau các thí nghiệm thực hiện, Fire và Mello cho rằng RNA chuỗi đôi có thể làm ngưng hoạt động của các gene. Cơ chế can thiệp hữu hiệu đối với gene mà mật mã của nó khớp với mật mã phân tử RNA được tiêm.
  • Cơ chế can thiệp RNA là một tiến trình xúc tác.

Những suy luận từ kết quả thí nghiệm

RNA chuỗi đôi có thể làm các gene ngừng hoạt động (bất hoạt gene). Cơ chế can thiệp RNA này mang tính đặc trưng đối với gene mang mã di truyền giống với mã di truyền của phân tử RNA được tiêm vào.

Ngoài ra, cơ chế can thiệp RNA có thể lan giữa các tế bào và thậm chí được di truyền sang đời sau. Chỉ cần tiêm một lượng nhỏ phân tử RNAi cũng có thể đạt được kết quả mong muốn. Do vậy, có thể coi cơ chế can thiệp RNAi là một quá trình xúc tác.

Ý nghĩa khoa học của công trình nghiên cứu

Công trình nghiên cứu này của hai nhà bác học Z.Fire và C.Mello đã được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 19/2/1998. Kết quả của nghiên cứu này vô cùng quan trọng. Chúng cung cấp lời giải thích cho các hiện tượng nghiên cứu ở thực vật: sự bất hoạt gen sau phiên mã (PTGS- post transcriptional gene silening). Khám phá của họ đã làm sáng tỏ nhiều quan sát thí nghiệm mâu thuẫn và khó hiểu trong nhiều năm trước đây. Đồng thời nó tiết lộ một cơ chế tự nhiên để kiểm soát dòng thông tin di truyền trong tế bào, báo hiệu sự khởi đầu cho một lĩnh vực nghiên cứu mới.

RNAi được sử dụng trong khoa học cơ bản nghiên cứu chức năng của gene. Ngoài ra, cơ chế này có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc điều khiển các biểu hiện gene, tham gia bảo vệ cơ thể chống nhiễm virus và kiểm soát gene thay đổi đột ngột. Với nghiên cứu mới này, giới khoa học cũng đang tìm ra các ứng dụng của RNAi trong những nghiên cứu y học chữa bệnh bằng liệu pháp gene, các ứng dụng trên cây trồng, vật nuôi trong nông nghiệp nhằm tạo ra các sản phẩm với chất lượng tốt hơn; trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn, các bệnh do virut, bệnh tim, ung thư, rối loạn nội tiết và nhiều chứng bệnh khác.

Từ kết quả của nghiên cứu này đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu và được tạp chí Science bình chọn là "Break Through in 1998 "(Bước đột phá của năm 1998) dựa theo số lượng gia tăng cấp số nhân các bài báo khoa học đăng trên các tạp chí khoa học quốc tế hàng đầu.