Đột biến 1 gen duy nhất nhưng gây ra hơn 30 tình trạng y khoa khác nhau

Trong khi nghiên cứu một rối loạn phát triển hiếm gặp, các nhà khoa học đã phát hiện ra một loạt các tình trạng bệnh lý khác nhau đều liên quan đến một gen duy nhất.

Nghiên cứu về một rối loạn hiếm gặp ở một bệnh nhân đã giúp các nhà khoa học giải đáp bí ẩn y khoa ảnh hưởng đến ít nhất 30 người khác. Công bố trên tạp chí Genetics in Medicine, những bệnh nhân này có triệu chứng rất đa dạng, từ chậm phát triển, dị dạng xương, đến tử vong sớm. Tuy nhiên, tất cả các tình trạng này đều do đột biến ở cùng một gen, gọi là FLVCR1.

Gen FLVCR1 kiểm soát việc vận chuyển hai chất dinh dưỡng quan trọng là choline và ethanolamine trong các tế bào. Theo Tiến sĩ Daniel Calame, giảng viên thần kinh nhi khoa và khoa học thần kinh phát triển tại Trường Y Baylor ở Texas, cả hai chất này đều đóng vai trò nền tảng trong quá trình trao đổi chất, các phản ứng hóa học cung cấp năng lượng cho cơ thể.

“Gen này được biểu hiện khắp cơ thể, vì vậy tùy thuộc vào mức độ thiếu hụt choline hoặc ethanolamine, bạn có thể gặp phải một loạt các vấn đề khác nhau,” Calame giải thích.

Bệnh nhân đầu tiên và đột phá ban đầu

Bệnh nhân đầu tiên trong nghiên cứu này được điều trị tại phòng khám của Calame tại Bệnh viện Nhi Texas. Đó là một bé trai bị chậm phát triển thần kinh nghiêm trọng, có tiền sử động kinh và không có khả năng cảm nhận đau, một khả năng rất hiếm gặp. Bé trai này và cha mẹ đã được xét nghiệm di truyền trước đó, nhưng không ai xác định được nguyên nhân gốc rễ của tình trạng bệnh.

Calame và nhóm nghiên cứu đã phân tích kỹ hơn dữ liệu di truyền, tập trung vào các gen mã hóa protein trong bộ gen của bệnh nhân. Họ phát hiện ra một đột biến rất hiếm ở cả hai bản sao của gen FLVCR1. Điều này thu hút sự chú ý của Calame vì gen này trước đó đã được liên kết với các rối loạn khác như phối hợp cơ bắp kém và thoái hóa võng mạc.

Mặc dù các triệu chứng đó rất khác so với bệnh nhân này, nhưng có một điểm chung: trong một số trường hợp, các bệnh nhân có liên quan đến gen FLVCR1 cũng có giảm khả năng cảm nhận đau. Rõ ràng, theo Calame, đó là một sự trùng lặp không phải ngẫu nhiên.

Gen FLVCR1 và ảnh hưởng trên động vật

Gen FLVCR1 đã được nghiên cứu trên chuột. Khi gen này bị loại bỏ ở phôi chuột, sự vắng mặt của nó gây ra thai chết lưu. Những con chuột chết lưu cho thấy có dị tật ở xương và não, cũng như thiếu máu nghiêm trọng.

Để mở rộng nghiên cứu, Calame và nhóm của ông đã sử dụng cơ sở dữ liệu DNA từ hơn 12.000 người mắc bệnh di truyền và liên hệ với các phòng thí nghiệm khác trên thế giới có dữ liệu tương tự. Họ xác định được 30 bệnh nhân từ 23 gia đình khác nhau có đột biến gen FLVCR1.

Trong số 30 cá nhân này, một số bị chết lưu do các vấn đề phát triển nghiêm trọng trong bụng mẹ. Những người khác sống sót nhưng mắc phải các vấn đề như chậm phát triển, dị dạng xương, hoặc microcephaly (hộp sọ nhỏ hơn bình thường).

Vai trò của FLVCR1 trong tế bào

Trong thí nghiệm, đồng tác giả nghiên cứu Long Nam Nguyen, phó giáo sư tại Trường Y Yong Loo Lin thuộc Đại học Quốc gia Singapore, đã nghiên cứu chức năng của FLVCR1. Ông phát hiện rằng gen này đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển choline và ethanolamine trong tế bào, giúp giải thích tại sao một thay đổi di truyền duy nhất có thể ảnh hưởng đến nhiều hệ thống cơ thể.

Calame và nhóm của ông đang thu thập mẫu máu từ các bệnh nhân có đột biến FLVCR1 để tìm cách điều trị cho những tình trạng hiếm gặp này. Một khả năng là bổ sung thêm choline và ethanolamine cho các tế bào, mặc dù điều này cần được kiểm tra kỹ lưỡng. Ngoài ra, họ cũng có thể phát triển các loại thuốc ngăn chặn sự tích tụ độc tố khi các quá trình cơ bản của tế bào bị rối loạn.

Nghiên cứu này có thể có tác động đến các bệnh lý khác liên quan đến choline – một chất dinh dưỡng thiết yếu có thể tìm thấy trong rau lá xanh, đậu, và nhiều sản phẩm động vật. Thiếu choline đã được liên kết với tổn thương thần kinh liên quan đến tuổi già và các rối loạn thoái hóa thần kinh, chẳng hạn như Alzheimer.

Nguồn tổng hợp