Khám phá mới về vai trò của virus trong cơ chế hấp thụ glucose tế bào và triển vọng của ngành Nội Tiết Vi Sinh

Hormone insulin điều tiết lượng đường máu trong cơ thể. Khi các tế bào không đáp ứng với insulin sẽ dẫn đến bệnh tiểu đường (diabetes). Mới đây, nhóm nghiên cứu của giáo sư Ronald Kahn tại Joslin Diabetes Center, Havard Medical School, khám phá ra rằng một số virus có khả năng sản xuất các hormone tương tự insulin (viral insulin-like peptide – VILP). Các phân tử này tác động lên tế bào người tương tự như hormone insulin.

Ý tưởng giúp nhóm nghiên cứu tìm ra kết quả đầy bất ngờ này nảy sinh ở tiến sĩ Emrah Altindis khi anh tham dự một buổi hội thảo ở Joslin về những nguyên nhân tiềm tàng của phản ứng tự miễn (autoimmune reaction) dẫn đến tiểu đường loại 1. Altindis vốn nghiên cứu về cách tạo ra vaccine chống vi khuẩn. Trong buổi hội thảo, Altindis tự hỏi liệu có khi nào vi khuẩn hoặc virus có thể sản xuất những phân tử peptide giống như insulin và gây ra tiểu đường không.

Bằng các phân tích các cơ sở dữ liệu về trình tự genome virus, anh và các cộng sự tại Joslin tìm ra một số virus có thể sản xuất các peptide tương đồng với 16 loại hormone và protein điều hòa ở người.Đáng chú ý nhất trong số này là bốn loại virus có các chuỗi trình tự giống insulin. Những virus này thuộc về một họ virus Iridoviridae gây nhiễm ở cá.

Để kiểm tra xem các phân tử peptide này có tác động lên tế bào động vật hay không, nhóm nghiên cứu của Kahn liên kết với nhóm của giáo sư Richard DiMarchi tại Indiana University để hóa tổng hợp các peptide VILP này. Sau đó, các phân tử tổng hợp VILP này được dùng để tiếp xúc với tế bào người và với chuột.

Thí nghiệm trên tế bào người cho thấy VILP có khả năng bám vào các thụ thể insulin và các thụ thể IGF-1 (insulin-like growth factor 1). Những thụ thể này đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ glucose và tăng trưởng của tế bào. Hơn nữa, các VILP còn kích thích tất cả các lộ trình tín hiệu bên trong tế bào vốn dĩ được kích thích bởi insulin và IGF-1 ở người.

Khi tiêm các VILP vào chuột cho thấy lượng glucose máu ở chuột giảm xuống, tương tự như tác dụng của insulin.

Đáng chú ý là kết quả phân tích các cơ sở dữ liệu về virus trong ruột người chỉ ra rằng con người có tiếp xúc với các loại virus này. Chúng ta chưa biết chắc ngoài cá và lưỡng cư (amphibian) ra thì các loại virus này có lây nhiễm ở người không, song không ngoại trừ khả năng con người phơi nhiễm chúng khi ăn cá có virus.

Hiện nay, có hơn 300,000 virus lây nhiễm động vật; song chỉ có khoảng 7,500 virus (tức khoảng 2.5%) là được phân tích chuỗi trình tự. Kahn và cộng sự lạc quan rằng nhiều loại viral hormone khác có thể vẫn còn chưa được khám phá. Kahn và nhóm nghiên cứu tin rằng công trình này mở đầu cho một hướng nghiên cứu mới về mối liên hệ giữa tiểu đường loại 1 và tự miễn (autoimmunity).

Từ công trình này, nhiều câu hỏi mở đường khác được đặt ra như:

Liệu các viral peptide này có góp phần gây ra hoặc cản trở hiện tượng kháng insulin (insulin resistance) ở tế bào trong các bệnh chuyển hóa như tiểu đường loại 2 hay béo phì không?

Nếu những virus này hiện diện trong ruột người, liệu các viral peptide mà chúng sản xuất có kích thích các tế bào ruột tăng trưởng và tạo thành polyp hay khối u không?

Nếu những virus này được hấp thụ hoặc có thể lây nhiễm, liệu chúng có thể tác động đến các cơ quan khác không?

Emrah Altindis hi vọng rằng các nghiên cứu mới trên các viral peptide này sẽ mở ra một ngành học mới mà anh tạm gọi là ngành nội tiết vi sinh (microbial endocrinology).

Huy Vũ (lượt dịch)

Tài liệu đọc thêm:

1. Altindis, Emrah, et al. “Viral insulin-like peptides activate human insulin and IGF-1 receptor signaling: A paradigm shift for host–microbe interactions.” Proceedings of the National Academy of Sciences (2018): 201721117.
2. Insulin goes viral. Lab Manager. 20 February 2018.

Nguồn hình cover: Stanford Bio-X