Tin tức | Liệu gen của những người sống cùng bạn có thể ‘di chuyển vào’ đường ruột? Nghiên cứu tiết lộ sự truyền các tác động di truyền trong xã hội thông qua vi sinh vật
Gen của những người sống cùng bạn có thể âm thầm ảnh hưởng đến các vi khuẩn trong đường ruột. Một nghiên cứu đăng trên Nature Communications cho thấy việc sống cùng nhau không chỉ định hình hệ vi sinh đường ruột của một cá thể mà còn có thể khiến các tác động di truyền “lan truyền” trong quần thể thông qua vi sinh vật.
Nghiên cứu do Trung tâm Điều hòa Gen (CRG) ở Barcelona và Đại học California, San Diego phối hợp thực hiện, đã khảo sát hơn 4,000 con chuột thí nghiệm. Kết quả cho thấy thành phần hệ vi sinh đường ruột của chuột chịu ảnh hưởng từ cả gen của chính nó và, ở mức đáng kể, gen của những con cùng lồng.
Các nhà nghiên cứu giải thích rằng bản thân gen không truyền từ cá thể này sang cá thể khác, nhưng các vi sinh vật cộng sinh do những gen đó định hình có thể lan truyền qua tiếp xúc xã hội gần gũi. Một số gen thúc đẩy có chọn lọc sự phát triển của những vi khuẩn đường ruột nhất định; các vi khuẩn này có thể truyền giữa những con vật sống cùng nhau và khiến tác động di truyền “tràn sang” các cá thể khác.
“Đây không phải phép màu mà là kết quả của việc các ảnh hưởng di truyền được truyền qua tiếp xúc xã hội. Gen định hình hệ vi sinh đường ruột, và chúng tôi phát hiện gen của chính một cá thể không phải là yếu tố duy nhất tác động”, tác giả liên hệ, Tiến sĩ Amelie Baud, nhà nghiên cứu tại CRG, cho biết.
Hệ vi sinh đường ruột gồm hàng nghìn tỷ vi sinh vật và đóng vai trò quan trọng trong tiêu hóa, miễn dịch và sức khỏe tổng thể. Dù chế độ ăn và thuốc được xem là những yếu tố ảnh hưởng chính, vai trò của di truyền từ lâu vẫn khó xác định chính xác. Trong các nghiên cứu trên người, cho đến nay chỉ gen lactase và gen nhóm máu ABO được liên hệ đáng tin cậy với hệ vi sinh đường ruột.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng yếu tố bẩm sinh và môi trường nuôi dưỡng gắn kết chặt chẽ trong điều kiện tự nhiên: gen ảnh hưởng đến chế độ ăn và lối sống, trong khi các thành viên gia đình và những người tiếp xúc xã hội chia sẻ thức ăn, môi trường sống và vi sinh vật, khiến tác động di truyền khó tách biệt. Vì vậy, nhóm nghiên cứu sử dụng những con chuột thí nghiệm đa dạng về di truyền, được nuôi trong điều kiện kiểm soát nghiêm ngặt và ăn cùng một chế độ.
4,000 con chuột đến từ bốn quần thể độc lập tại bốn cơ sở ở Hoa Kỳ với các quy trình chăm sóc khác nhau. Bằng cách kết hợp dữ liệu toàn bộ hệ gen và hệ vi sinh đường ruột, các nhà nghiên cứu đã xác định ba vùng liên quan giữa gen và vi sinh vật vẫn ổn định trong những điều kiện môi trường khác nhau.
Mối liên hệ mạnh nhất liên quan đến gen St6galnac1, gen này bổ sung các phân tử đường vào chất nhầy ruột. Các nhà nghiên cứu cho rằng vi khuẩn đường ruột Paraprevotella sử dụng những loại đường này. Mối liên hệ được quan sát ở cả bốn quần thể. Vùng di truyền thứ hai chứa một số gen mucin và liên quan đến mức độ phong phú của vi khuẩn Firmicutes. Vùng thứ ba liên quan đến gen Pip, gen mã hóa một phân tử kháng khuẩn, và có mối liên hệ với các vi khuẩn thuộc họ Muribaculaceae, phổ biến ở chuột và cũng hiện diện ở người.
Quy mô mẫu lớn cho phép các nhà nghiên cứu lần đầu tiên định lượng mức độ hệ vi sinh đường ruột của chuột thí nghiệm được quyết định bởi gen của chính chúng và mức độ bắt nguồn từ ảnh hưởng di truyền của những con cùng lồng. Hiện tượng này được gọi là “tác động di truyền gián tiếp”, tương tự các ví dụ kinh điển trong đó gen của người mẹ ảnh hưởng đến sự phát triển hoặc khả năng miễn dịch của con thông qua môi trường chăm sóc.
Nhóm nghiên cứu đã xây dựng các mô hình tính toán để phân biệt tác động di truyền trực tiếp với tác động gián tiếp qua tiếp xúc xã hội. Một số vi khuẩn Muribaculaceae chịu ảnh hưởng của cả hai loại tác động. Khi đưa các tác động xã hội vào mô hình, mức độ ảnh hưởng di truyền tổng thể trong ba mối liên hệ gen–vi sinh vật mới được xác định đã tăng 4 đến 8 lần. Các nhà nghiên cứu cho rằng đây có thể chỉ là một phần nhỏ của bức tranh thực sự.
“Có thể chúng ta mới chỉ nhìn thấy phần nổi của tảng băng”, Tiến sĩ Baud nói. “Hiện tại, chúng ta có thể phát hiện những vi khuẩn có tín hiệu mạnh nhất. Khi công nghệ giải trình tự hệ vi sinh được cải thiện, có thể chúng ta sẽ phát hiện thêm nhiều vi sinh vật chịu ảnh hưởng của các tác động di truyền xã hội.”
Nghiên cứu cũng cho thấy nếu các cơ chế tương tự tồn tại ở người, những nghiên cứu quần thể quy mô lớn có thể đánh giá thấp một cách có hệ thống ảnh hưởng của gen đối với sức khỏe. Gen không chỉ có thể quyết định nguy cơ mắc bệnh của một cá thể mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe của những người khác trong mạng lưới xã hội của cá thể đó thông qua sự truyền vi sinh vật.
Ở cấp độ cơ chế, các nhà nghiên cứu lưu ý rằng gen St6galnac1 ở chuột có quan hệ chức năng rất gần với gen ST6GAL1 ở người; các nghiên cứu trước đây cũng liên hệ ST6GAL1 với Paraprevotella. Điều này cho thấy các loài khác nhau có thể dùng chung một cơ chế sinh học, trong đó quá trình glycosyl hóa bề mặt chất nhầy ruột quyết định vi sinh vật nào có thể cư trú và sinh sôi trong đường ruột.
Nhóm nghiên cứu cũng đưa ra một số giả thuyết y học tiềm năng. Các nghiên cứu khác đã liên hệ ST6GAL1 với tình trạng nhiễm SARS-CoV-2 đột phá sau tiêm chủng, trong khi Paraprevotella được chứng minh có thể thúc đẩy sự phân hủy một enzyme tiêu hóa cần thiết để virus xâm nhập tế bào vật chủ. Các biến thể di truyền có thể gián tiếp ảnh hưởng đến nguy cơ nhiễm bệnh bằng cách điều hòa mức độ phong phú của vi khuẩn này.
Paraprevotella cũng có thể ảnh hưởng đến cấu trúc của kháng thể IgA. IgA bảo vệ đường ruột, nhưng IgA bất thường có thể đi vào máu và tích tụ ở thận, gây bệnh thận do IgA. Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng con đường này có thể giải thích vì sao một số người phát triển bệnh tự miễn này.
Tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự định tìm hiểu cách St6galnac1 điều hòa Paraprevotella ở chuột thí nghiệm và theo dõi các tác động tiếp theo đối với đường ruột cũng như sinh lý toàn thân.
“Giờ đây tôi gần như bị ám ảnh bởi vi khuẩn này”, Tiến sĩ Baud nói. “Các phát hiện của chúng tôi được tái lập tại bốn cơ sở độc lập, mang đến một cơ hội hiếm có để tiếp tục nghiên cứu.”
Tin tức | Gene của những người sống cùng bạn có thể ‘di chuyển vào’ đường ruột? Nghiên cứu hé lộ sự truyền các ảnh hưởng di truyền qua vi sinh vật
Tin tức | Liệu gen của những người sống cùng bạn có thể ‘di chuyển vào’ đường ruột? Nghiên cứu tiết lộ sự truyền các tác động di truyền trong xã hội thông qua vi sinh vật
Gen của những người sống cùng bạn có thể âm thầm ảnh hưởng đến các vi khuẩn trong đường ruột. Một nghiên cứu đăng trên Nature Communications cho thấy việc sống cùng nhau không chỉ định hình hệ vi sinh đường ruột của một cá thể mà còn có thể khiến các tác động di truyền “lan truyền” trong quần thể thông qua vi sinh vật.
Nghiên cứu do Trung tâm Điều hòa Gen (CRG) ở Barcelona và Đại học California, San Diego phối hợp thực hiện, đã khảo sát hơn 4,000 con chuột thí nghiệm. Kết quả cho thấy thành phần hệ vi sinh đường ruột của chuột chịu ảnh hưởng từ cả gen của chính nó và, ở mức đáng kể, gen của những con cùng lồng.
Các nhà nghiên cứu giải thích rằng bản thân gen không truyền từ cá thể này sang cá thể khác, nhưng các vi sinh vật cộng sinh do những gen đó định hình có thể lan truyền qua tiếp xúc xã hội gần gũi. Một số gen thúc đẩy có chọn lọc sự phát triển của những vi khuẩn đường ruột nhất định; các vi khuẩn này có thể truyền giữa những con vật sống cùng nhau và khiến tác động di truyền “tràn sang” các cá thể khác.
“Đây không phải phép màu mà là kết quả của việc các ảnh hưởng di truyền được truyền qua tiếp xúc xã hội. Gen định hình hệ vi sinh đường ruột, và chúng tôi phát hiện gen của chính một cá thể không phải là yếu tố duy nhất tác động”, tác giả liên hệ, Tiến sĩ Amelie Baud, nhà nghiên cứu tại CRG, cho biết.
Hệ vi sinh đường ruột gồm hàng nghìn tỷ vi sinh vật và đóng vai trò quan trọng trong tiêu hóa, miễn dịch và sức khỏe tổng thể. Dù chế độ ăn và thuốc được xem là những yếu tố ảnh hưởng chính, vai trò của di truyền từ lâu vẫn khó xác định chính xác. Trong các nghiên cứu trên người, cho đến nay chỉ gen lactase và gen nhóm máu ABO được liên hệ đáng tin cậy với hệ vi sinh đường ruột.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng yếu tố bẩm sinh và môi trường nuôi dưỡng gắn kết chặt chẽ trong điều kiện tự nhiên: gen ảnh hưởng đến chế độ ăn và lối sống, trong khi các thành viên gia đình và những người tiếp xúc xã hội chia sẻ thức ăn, môi trường sống và vi sinh vật, khiến tác động di truyền khó tách biệt. Vì vậy, nhóm nghiên cứu sử dụng những con chuột thí nghiệm đa dạng về di truyền, được nuôi trong điều kiện kiểm soát nghiêm ngặt và ăn cùng một chế độ.
4,000 con chuột đến từ bốn quần thể độc lập tại bốn cơ sở ở Hoa Kỳ với các quy trình chăm sóc khác nhau. Bằng cách kết hợp dữ liệu toàn bộ hệ gen và hệ vi sinh đường ruột, các nhà nghiên cứu đã xác định ba vùng liên quan giữa gen và vi sinh vật vẫn ổn định trong những điều kiện môi trường khác nhau.
Mối liên hệ mạnh nhất liên quan đến gen St6galnac1, gen này bổ sung các phân tử đường vào chất nhầy ruột. Các nhà nghiên cứu cho rằng vi khuẩn đường ruột Paraprevotella sử dụng những loại đường này. Mối liên hệ được quan sát ở cả bốn quần thể. Vùng di truyền thứ hai chứa một số gen mucin và liên quan đến mức độ phong phú của vi khuẩn Firmicutes. Vùng thứ ba liên quan đến gen Pip, gen mã hóa một phân tử kháng khuẩn, và có mối liên hệ với các vi khuẩn thuộc họ Muribaculaceae, phổ biến ở chuột và cũng hiện diện ở người.
Quy mô mẫu lớn cho phép các nhà nghiên cứu lần đầu tiên định lượng mức độ hệ vi sinh đường ruột của chuột thí nghiệm được quyết định bởi gen của chính chúng và mức độ bắt nguồn từ ảnh hưởng di truyền của những con cùng lồng. Hiện tượng này được gọi là “tác động di truyền gián tiếp”, tương tự các ví dụ kinh điển trong đó gen của người mẹ ảnh hưởng đến sự phát triển hoặc khả năng miễn dịch của con thông qua môi trường chăm sóc.
Nhóm nghiên cứu đã xây dựng các mô hình tính toán để phân biệt tác động di truyền trực tiếp với tác động gián tiếp qua tiếp xúc xã hội. Một số vi khuẩn Muribaculaceae chịu ảnh hưởng của cả hai loại tác động. Khi đưa các tác động xã hội vào mô hình, mức độ ảnh hưởng di truyền tổng thể trong ba mối liên hệ gen–vi sinh vật mới được xác định đã tăng 4 đến 8 lần. Các nhà nghiên cứu cho rằng đây có thể chỉ là một phần nhỏ của bức tranh thực sự.
“Có thể chúng ta mới chỉ nhìn thấy phần nổi của tảng băng”, Tiến sĩ Baud nói. “Hiện tại, chúng ta có thể phát hiện những vi khuẩn có tín hiệu mạnh nhất. Khi công nghệ giải trình tự hệ vi sinh được cải thiện, có thể chúng ta sẽ phát hiện thêm nhiều vi sinh vật chịu ảnh hưởng của các tác động di truyền xã hội.”
Nghiên cứu cũng cho thấy nếu các cơ chế tương tự tồn tại ở người, những nghiên cứu quần thể quy mô lớn có thể đánh giá thấp một cách có hệ thống ảnh hưởng của gen đối với sức khỏe. Gen không chỉ có thể quyết định nguy cơ mắc bệnh của một cá thể mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe của những người khác trong mạng lưới xã hội của cá thể đó thông qua sự truyền vi sinh vật.
Ở cấp độ cơ chế, các nhà nghiên cứu lưu ý rằng gen St6galnac1 ở chuột có quan hệ chức năng rất gần với gen ST6GAL1 ở người; các nghiên cứu trước đây cũng liên hệ ST6GAL1 với Paraprevotella. Điều này cho thấy các loài khác nhau có thể dùng chung một cơ chế sinh học, trong đó quá trình glycosyl hóa bề mặt chất nhầy ruột quyết định vi sinh vật nào có thể cư trú và sinh sôi trong đường ruột.
Nhóm nghiên cứu cũng đưa ra một số giả thuyết y học tiềm năng. Các nghiên cứu khác đã liên hệ ST6GAL1 với tình trạng nhiễm SARS-CoV-2 đột phá sau tiêm chủng, trong khi Paraprevotella được chứng minh có thể thúc đẩy sự phân hủy một enzyme tiêu hóa cần thiết để virus xâm nhập tế bào vật chủ. Các biến thể di truyền có thể gián tiếp ảnh hưởng đến nguy cơ nhiễm bệnh bằng cách điều hòa mức độ phong phú của vi khuẩn này.
Paraprevotella cũng có thể ảnh hưởng đến cấu trúc của kháng thể IgA. IgA bảo vệ đường ruột, nhưng IgA bất thường có thể đi vào máu và tích tụ ở thận, gây bệnh thận do IgA. Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng con đường này có thể giải thích vì sao một số người phát triển bệnh tự miễn này.
Tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự định tìm hiểu cách St6galnac1 điều hòa Paraprevotella ở chuột thí nghiệm và theo dõi các tác động tiếp theo đối với đường ruột cũng như sinh lý toàn thân.
“Giờ đây tôi gần như bị ám ảnh bởi vi khuẩn này”, Tiến sĩ Baud nói. “Các phát hiện của chúng tôi được tái lập tại bốn cơ sở độc lập, mang đến một cơ hội hiếm có để tiếp tục nghiên cứu.”
Nguồn bài viết:
Tổng hợp từ các nguồn trực tuyến