Tin tức | Nghiên cứu của Đại học Hawaiʻi phát hiện: mất một gen quan trọng trên nhiễm sắc thể Y có thể gây vô sinh ở chuột đực, ảnh hưởng đến biểu hiện của hàng trăm gen
Tin tức | Nghiên cứu của Đại học Hawaiʻi phát hiện: Xóa gen chủ chốt trên nhiễm sắc thể Y gây vô sinh ở chuột đực và ảnh hưởng đến biểu hiện của hàng trăm gen
Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Trường Y John A. Burns (JABSOM) thuộc Đại học Hawaiʻi tại Mānoa phát hiện việc xóa một gen chủ chốt trên nhiễm sắc thể Y không chỉ gây vô sinh hoàn toàn ở chuột đực mà còn dẫn đến biểu hiện bất thường của hàng trăm gen quan trọng.
Nghiên cứu do Tiến sĩ Monika Ward, giáo sư Khoa Giải phẫu, Hóa sinh và Sinh lý học kiêm Viện Nghiên cứu Phát sinh Yanagimachi (YIBR), chủ trì. Nhóm nghiên cứu tập trung vào gen mã hóa ngón tay kẽm trên nhiễm sắc thể Y, Zfy. Gen này tồn tại ở cả người và chuột, được xem là yếu tố điều hòa quan trọng đối với sinh sản nam. Ở chuột, Zfy có hai bản sao: Zfy1 và Zfy2.
Sử dụng công nghệ CRISPR-Cas9, các nhà nghiên cứu lần lượt tạo ra các mô hình chuột chuyển gen bị xóa riêng Zfy1, riêng Zfy2 và đồng thời cả hai gen (gọi là Zfy DKO, tức knockout kép Zfy). Kết quả cho thấy chuột đực Zfy DKO hoàn toàn vô sinh, có tinh trùng bất thường nghiêm trọng, thậm chí trong trường hợp nặng nhất không thể sản xuất tinh trùng. Nghiên cứu này được công bố lần đầu vào 2022 trên tạp chí Biology of Reproduction.
Để tìm hiểu sâu hơn cơ chế phân tử của việc xóa Zfy, nhóm nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản do nhà sáng lập YIBR Ryuzo Yanagimachi tiên phong, bao gồm tiêm tinh trùng vào bào tương (ICSI) và tiêm tinh tử tròn (ROSI), qua đó tạo thành công thêm nhiều chuột đực Zfy DKO vô sinh. Những phát hiện gần đây được công bố vào 2025/8/27 trên tạp chí quốc tế Cell Death and Differentiation.
Nghiên cứu cho thấy khi thiếu gen Zfy, biểu hiện của hàng trăm gen ở chuột bị rối loạn; một số gen hoạt hóa quá mức, trong khi những gen khác bị ức chế. Các gen này bao gồm những gen chủ chốt điều hòa quá trình hình thành tinh trùng, đóng gói và cấu hình DNA, cũng như quá trình chết theo chương trình. Nhóm nghiên cứu còn phát hiện các tế bào tiền thân của tinh trùng trong tinh hoàn trải qua quá trình chết theo chương trình sớm; ngay cả khi đôi lúc tạo ra được tinh trùng, cấu trúc DNA của chúng cũng không thể cô đặc hiệu quả và rất dễ bị tổn thương.
"Nghiên cứu này đã nâng cao đáng kể hiểu biết của chúng ta về chức năng gen Zfy. Chúng tôi đã xác định các con đường truyền tín hiệu và những gen liên quan bị ảnh hưởng, đồng thời sẽ tiếp tục tìm hiểu cách Zfy điều hòa các quá trình chủ chốt này trong tương lai," Tiến sĩ Ward cho biết.
Tiến sĩ Ward cũng đặc biệt lưu ý rằng nghiên cứu này làm nổi bật vai trò trung tâm của sinh viên bậc đại học và sau đại học tại Đại học Hawaiʻi trong nghiên cứu khoa học. Tác giả thứ nhất của bài báo, Hayden Holmlund, người thực hiện phần lớn công việc thực nghiệm, vừa nhận bằng tiến sĩ từ chương trình sau đại học về Sinh học Phát triển và Sinh sản (DRB) và hiện đã bắt đầu nghiên cứu sau tiến sĩ tại California. Ngoài ra, một số thí nghiệm do Benazir Yarbabaeva, sinh viên đại học thuộc chương trình INBRE, thực hiện; hiện cô đã tham gia chương trình DRB với tư cách học viên thạc sĩ mới để tiếp tục nghiên cứu cơ chế của tinh trùng Zfy DKO.
"Nghiên cứu này cũng phản ánh sứ mệnh cốt lõi của YIBR là thúc đẩy hợp tác quốc tế trong lĩnh vực sinh học sinh sản và phát triển," Tiến sĩ Ward nói thêm, đồng thời cho biết nghiên cứu cũng nhận được sự hỗ trợ của các nhà nghiên cứu tại Pháp và Vương quốc Anh.
Nghiên cứu này là một bước tiến quan trọng trong việc tìm hiểu các cơ chế điều hòa khả năng sinh sản nam, đồng thời tạo nền tảng cho các nghiên cứu tương lai về vai trò điều hòa của Zfy trong quá trình sinh tinh. Kiến thức thu được từ nghiên cứu cơ bản trên mô hình chuột không chỉ quan trọng đối với việc tìm hiểu cơ chế và quản lý vô sinh nam mà còn mở ra những hướng mới cho nghiên cứu chuyển giao về các chiến lược điều trị tiềm năng.
Tin tức | Nghiên cứu của Đại học Hawaiʻi phát hiện: mất một gen quan trọng trên nhiễm sắc thể Y có thể gây vô sinh ở chuột đực, ảnh hưởng đến biểu hiện của hàng trăm gen
Tin tức | Nghiên cứu của Đại học Hawaiʻi phát hiện: Xóa gen chủ chốt trên nhiễm sắc thể Y gây vô sinh ở chuột đực và ảnh hưởng đến biểu hiện của hàng trăm gen
Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Trường Y John A. Burns (JABSOM) thuộc Đại học Hawaiʻi tại Mānoa phát hiện việc xóa một gen chủ chốt trên nhiễm sắc thể Y không chỉ gây vô sinh hoàn toàn ở chuột đực mà còn dẫn đến biểu hiện bất thường của hàng trăm gen quan trọng.
Nghiên cứu do Tiến sĩ Monika Ward, giáo sư Khoa Giải phẫu, Hóa sinh và Sinh lý học kiêm Viện Nghiên cứu Phát sinh Yanagimachi (YIBR), chủ trì. Nhóm nghiên cứu tập trung vào gen mã hóa ngón tay kẽm trên nhiễm sắc thể Y, Zfy. Gen này tồn tại ở cả người và chuột, được xem là yếu tố điều hòa quan trọng đối với sinh sản nam. Ở chuột, Zfy có hai bản sao: Zfy1 và Zfy2.
Sử dụng công nghệ CRISPR-Cas9, các nhà nghiên cứu lần lượt tạo ra các mô hình chuột chuyển gen bị xóa riêng Zfy1, riêng Zfy2 và đồng thời cả hai gen (gọi là Zfy DKO, tức knockout kép Zfy). Kết quả cho thấy chuột đực Zfy DKO hoàn toàn vô sinh, có tinh trùng bất thường nghiêm trọng, thậm chí trong trường hợp nặng nhất không thể sản xuất tinh trùng. Nghiên cứu này được công bố lần đầu vào 2022 trên tạp chí Biology of Reproduction.
Để tìm hiểu sâu hơn cơ chế phân tử của việc xóa Zfy, nhóm nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản do nhà sáng lập YIBR Ryuzo Yanagimachi tiên phong, bao gồm tiêm tinh trùng vào bào tương (ICSI) và tiêm tinh tử tròn (ROSI), qua đó tạo thành công thêm nhiều chuột đực Zfy DKO vô sinh. Những phát hiện gần đây được công bố vào 2025/8/27 trên tạp chí quốc tế Cell Death and Differentiation.
Nghiên cứu cho thấy khi thiếu gen Zfy, biểu hiện của hàng trăm gen ở chuột bị rối loạn; một số gen hoạt hóa quá mức, trong khi những gen khác bị ức chế. Các gen này bao gồm những gen chủ chốt điều hòa quá trình hình thành tinh trùng, đóng gói và cấu hình DNA, cũng như quá trình chết theo chương trình. Nhóm nghiên cứu còn phát hiện các tế bào tiền thân của tinh trùng trong tinh hoàn trải qua quá trình chết theo chương trình sớm; ngay cả khi đôi lúc tạo ra được tinh trùng, cấu trúc DNA của chúng cũng không thể cô đặc hiệu quả và rất dễ bị tổn thương.
"Nghiên cứu này đã nâng cao đáng kể hiểu biết của chúng ta về chức năng gen Zfy. Chúng tôi đã xác định các con đường truyền tín hiệu và những gen liên quan bị ảnh hưởng, đồng thời sẽ tiếp tục tìm hiểu cách Zfy điều hòa các quá trình chủ chốt này trong tương lai," Tiến sĩ Ward cho biết.
Tiến sĩ Ward cũng đặc biệt lưu ý rằng nghiên cứu này làm nổi bật vai trò trung tâm của sinh viên bậc đại học và sau đại học tại Đại học Hawaiʻi trong nghiên cứu khoa học. Tác giả thứ nhất của bài báo, Hayden Holmlund, người thực hiện phần lớn công việc thực nghiệm, vừa nhận bằng tiến sĩ từ chương trình sau đại học về Sinh học Phát triển và Sinh sản (DRB) và hiện đã bắt đầu nghiên cứu sau tiến sĩ tại California. Ngoài ra, một số thí nghiệm do Benazir Yarbabaeva, sinh viên đại học thuộc chương trình INBRE, thực hiện; hiện cô đã tham gia chương trình DRB với tư cách học viên thạc sĩ mới để tiếp tục nghiên cứu cơ chế của tinh trùng Zfy DKO.
"Nghiên cứu này cũng phản ánh sứ mệnh cốt lõi của YIBR là thúc đẩy hợp tác quốc tế trong lĩnh vực sinh học sinh sản và phát triển," Tiến sĩ Ward nói thêm, đồng thời cho biết nghiên cứu cũng nhận được sự hỗ trợ của các nhà nghiên cứu tại Pháp và Vương quốc Anh.
Nghiên cứu này là một bước tiến quan trọng trong việc tìm hiểu các cơ chế điều hòa khả năng sinh sản nam, đồng thời tạo nền tảng cho các nghiên cứu tương lai về vai trò điều hòa của Zfy trong quá trình sinh tinh. Kiến thức thu được từ nghiên cứu cơ bản trên mô hình chuột không chỉ quan trọng đối với việc tìm hiểu cơ chế và quản lý vô sinh nam mà còn mở ra những hướng mới cho nghiên cứu chuyển giao về các chiến lược điều trị tiềm năng.
Nguồn bài viết:
Tổng hợp từ internet