Dơi là loài động vật có vú duy nhất có thể bay và hệ thống miễn dịch của chúng rất mạnh, bảo vệ chúng khỏi các loại virus có hại cho con người và khiến chúng tương đối miễn dịch với bệnh ung thư. Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor đã phát hiện ra rằng câu trả lời cho khả năng miễn dịch này nằm ở gen của loài dơi. Thông qua giải trình tự bộ gen, họ phát hiện ra rằng loài dơi đã trải qua quá trình tiến hóa nhanh chóng, cho phép chúng chống lại nhiễm trùng và ung thư hiệu quả hơn các loài động vật có vú khác.

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor đã phát hiện ra rằng các gen độc nhất ở dơi mang lại cho chúng hệ thống miễn dịch mạnh mẽ giúp bảo vệ chúng khỏi vi rút có hại và giảm khả năng mắc bệnh ung thư. Phát hiện của họ có thể làm sáng tỏ khả năng miễn dịch của con người và các phương pháp điều trị tiềm năng.

Dơi đã có được những đặc tính phi thường trong quá trình tiến hóa. Chúng là loài động vật có vú duy nhất có thể bay và sống lâu hơn nhiều so với các loài động vật khác cùng kích thước. Nhưng có lẽ ấn tượng nhất là hệ miễn dịch mạnh mẽ của chúng. Nó bảo vệ dơi khỏi các loại virus đã tàn phá con người, chẳng hạn như COVID-19 hoặc Ebola. Nó cũng giữ cho dơi tương đối không bị ung thư. Làm sao?

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (CSHL), tất cả đều bắt đầu từ gen.

Sử dụng các mẫu được thu thập ở Belize cùng với Nancy Simmons của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ, Giáo sư W. Richard McCombie và Adam Siepp của Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor đã phát hiện ra hệ thống miễn dịch của dơi. Richard McCombie và Adam Siepel, cùng với tiến sĩ Armin Scheben, đã giải trình tự bộ gen của loài dơi ăn quả Jamaica và loài dơi sói Trung Mỹ. Khi so sánh các trình tự này với các động vật có vú khác, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sự tiến hóa nhanh chóng đã cho phép bộ gen của dơi trở nên hợp lý hơn để tránh nhiễm trùng và ung thư.

"Chúng tôi không biết rằng các gen của hệ thống miễn dịch lại được chọn lọc tích cực như vậy trong bộ gen của dơi," McCombie giải thích. "Có rất nhiều điều về loài dơi rất bất thường. Chúng không phản ứng với những phản ứng giống như chúng ta." phản ứng với nhiễm trùng. Nhìn lại, không có gì đáng ngạc nhiên khi sự khác biệt trong hệ thống miễn dịch này có thể liên quan đến lão hóa và phản ứng với ung thư. 3Với sự giúp đỡ của các thành viên phòng thí nghiệm McCombie Sara Goodwin và Melissa Kramer, postdoc Armin Scheben của CSHL đã hoàn thành trình tự bộ gen của loài dơi ăn quả Jamaica Artibeus jamaicensis (xem hình) và loài dơi Trung Mỹ Pteronotus mesoamericanus lần đầu tiên. Nguồn hình ảnh: Phòng thí nghiệm McCombie và Siepel/Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor

Nhìn kỹ hơn về bộ gen của dơi

Dơi ăn quả Jamaica và dơi đảo Mesoamerican thuộc siêu họ động vật có vú đa dạng về mặt sinh thái nhất trên thế giới thế giới. McCombie, Siepel và Scheben đã sử dụng công nghệ giải trình tự nanopore mới của Oxford để tạo ra bộ gen hoàn chỉnh cho cả hai loài dơi. Sau đó, họ so sánh các trình tự này với 15 bộ gen của dơi và động vật có vú khác, bao gồm cả con người. Người ta phát hiện ra rằng có những thay đổi chưa biết về mức độ gen mã hóa hai loại protein gây viêm gọi là interferon-alpha và interferon-omega.

Scheben giải thích: "Dơi hạ thấp cảnh báo về hệ thống miễn dịch của chúng bằng cách loại bỏ gen tạo ra alpha interferon. Đây có thể là lý do khiến chúng có khả năng kháng vi-rút cao. Điều này ngăn chặn phản ứng miễn dịch hoạt động quá mức gây tổn hại cho các mô khỏe mạnh - một trong những lý do khiến nhiễm trùng gây ra nhiều tác hại cho con người."

Họ cũng phát hiện ra rằng bộ gen của dơi có nhiều thay đổi về gen liên quan đến ung thư hơn các loài động vật có vú khác, bao gồm 6 gen sửa chữa DNA và 46 gen ức chế khối u. Scheben cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi nhấn mạnh mối liên hệ sâu sắc giữa phản ứng miễn dịch và ung thư”. "Các gen và protein miễn dịch giống nhau đóng vai trò quan trọng trong cuộc chiến chống lại bệnh ung thư."

Nghiên cứu và tác động trong tương lai

McCombie, Siepel và Scheben hiện đang khám phá cách điều hòa các gen miễn dịch của dơi và cách chúng biểu hiện ở các bộ phận khác nhau của cơ thể. Họ hy vọng công việc của họ sẽ cung cấp những hiểu biết mới về mối liên hệ giữa khả năng miễn dịch, lão hóa và ung thư. Có lẽ một ngày nào đó họ cũng có thể cải thiện phương pháp điều trị.

Siepel cho biết: "Vẫn còn rất nhiều điều chưa biết. Cuối cùng, chúng tôi sẽ đẩy công việc này đi xa nhất có thể và sau đó chuyển giao chỉ đạo cho các chuyên gia về bệnh tật để phát triển thuốc hoặc các phương pháp điều trị khác."