Cái Chết Thì Huyền Bí Hơn Bạn Nghĩ.

Các nhà nghiên cứu cho rằng các tế bào ngưng hoạt động như đèn tắt đi từng cái một, nhấp nháy nhấp nháy.
(Illustration by Calum Heath)

Các tế bào tới trước chúng ta và cũng ở lại lâu hơn. Rất lâu sau khi bạn bị bay màu, cá nhân các tế bào vẫn “từ chối thần chết”. Trên thực tế, một số tế bào có thể tồn tại trong nhiều ngày và số khác trong nhiều tuần trong một xác chết.

Chính xác thì chuyện gì đang xảy ra trong những tế bào không biết vâng lời này, những kẻ bạo gan chống lại quy luật tự nhiên? Trước đó, không ai bận tâm và xem xét kỹ lưỡng về điều này. Nhưng bây giờ một nghiên cứu gợi mở đang thổi bay một số giả định về cái chết là gì.

Không những các tế bào tiếp tục sống sót một khoảng thời gian sau khi sinh vật chết đi, thậm chí chúng còn đấu tranh để được sống. Hoạt động của một vài gen tăng mạnh sau khi chết, như thể chúng đã cảm nhận được có chuyện gì chẳng lành. Điều này giống như một phi hành gia đang trôi nổi ngoài vũ trụ mênh mông đột nhiên mất tín hiệu liên lạc với trái đất, mà không biết rằng một cuộc hủy diệt hạt nhân vĩ mô đã càn quét tất cả mọi thứ ở nơi quê nhà, nơi mà anh ấy luôn đem lòng thương nhớ. (T/N: giống bộ Dr. Stone nhỉ)

Các nhà nghiên cứu đang cố vén màn bí mật về sự hoạt động sau khi chết của gen và nghĩ rằng đây có thể là một bước tiến lớn quan trọng đến việc cấy ghép các cơ quan, nghiên cứu gen và khoa học pháp y. Nhưng bước đầu họ phải thuyết phục được những người anh em cột chèo khác rằng sự hoạt động của các tế bào sau khi cơ thể chết đi là đáng để tiến hành nghiên cứu.

“Bạn không thể xin NIH (T/N: viện sức khoẻ quốc gia Hoa Kì) tài trợ cho dự án này” một nhà nghiên cứu nói, Alexander Pozhitkov, nhà hóa học và di truyền học tại Trung tâm nghiên cứu ung thư thành phố Hope thuộc bang California. “Điều này thật chẳng quá kỳ quặc sao?”

Mọi thứ bắt đầu vào khoảng 2009, khi Pozhitkov là hậu tiến sĩ nghiên cứu Viện sinh học tiến hóa Max Planck ở Đức. Nơi đây ông ấy đã có cơ hội theo đuổi dự án mà ông ấy đã nghĩ về hơn một thập kỷ.

Pozkithov mua về 30 con cá ngựa vằn từ viện nghiên cứu (loài cá nhiệt đới này sử dụng phổ biến trong giới nghiên cứu, vì ngoài nhiều điều thích hợp khác, phôi của chúng thì trong suốt - lý tưởng cho việc quan sát). Ông làm chúng chết bằng cách nhúng vào thùng đá lạnh, sau đó đặt trở lại bể nước ở nhiệt độ bình thường 82 độ F.

Trong 4 ngày tiếp theo, ông định kỳ múc chúng ra khỏi bể, đông lạnh lại trong nito lỏng và phân tích RNA. Những sợi phân tử này làm công việc chuyển hóa DNA sang protein; mỗi sợi RNA là bản mã (transcript) một số phần của DNA. Sau đó. Pozhitkov và các đồng nghiệp lặp lại cùng tiến trình với chuột, có điều chúng chết do bị bẻ cổ thay vì sốc nhiệt.

Khi đồng nghiệp của Pozhitkov, Peter Noble, một nhà hóa sinh tại Đại học Washington, đã tìm hiểu dữ liệu về mức độ hoạt động của RNA mỗi ngày sau khi chết, và điều gì đó đã làm anh ta kinh ngạc. Ở cả cá và chuột, đúng như mong đợi sự phiên mã gen thành protein thường giảm sau khi chết. Nhưng số lượng RNA thông tin chỉ ra rằng khoảng 1% gen thực sự tăng lên trong phiên mã sau khi chết. Một số vẫn hoạt động như trước đây nhưng chậm hơn trong bốn ngày sau khi sự sống chấm dứt.

Không phải là các nhà nghiên cứu mong đợi sự chấm dứt toàn bộ hoạt động của các tế bào ngay khi cá ngựa vằn và chuột được tiễn sang thế giới bên kia. Nhưng để phát hiện sự gia tăng trong phiên mã thay vì từng tế bào ngừng hoạt động từng cái một?

Đó là "điều kỳ lạ nhất mà tôi từng thấy", Noble nói.

Nhưng không phải ai cũng bị ấn tượng như vậy. Noble và Pozhitkov đã nhận nhiều chỉ trích sau khi nghiên cứu được báo cáo, lần đầu là trên trang web bioRxiv vào năm 2016 và sau đó trong một bài báo trên Open Biology năm 2017. Phê bình chính yếu là việc họ có thể đã hiểu sai một dấu hiệu thống kê. Bởi vì các tế bào chết đi ở các tốc độ khác nhau, có lẽ các bản mã trong các tế bào còn sống chỉ đơn thuần là chiếm tỷ lệ lớn hơn trong tất cả các bản mã, Peter Ellis, giảng viên sinh học phân tử tại Đại học Kent phát biểu. Hãy coi những bản mã như vớ trong ngăn kéo, ông nói. Nếu bạn bị mất vài đôi vớ màu đỏ, vớ trắng còn lại sẽ chiếm tỷ lệ lớn hơn trong tổng số bộ sưu tập vớ của bạn, nhưng không có nghĩa bạn có chúng nhiều hơn.

Tuy nhiên, kể từ lần xuất bản nghiên cứu gốc đó, có những dấu vết rằng một điều gì đó nữa đang diễn ra trong các tế bào vẫn đang hoạt động sau khi sinh vật chết đi. Trong một nghiên cứu được công bố vào tháng 2 trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu khác đã kiểm tra các mẫu mô của con người và tìm thấy hàng trăm gen làm thay đổi biểu hiện của chúng sau khi chết. Một số gen suy giảm trong hoạt động, nhưng gen khác thì tăng lên. Gen thúc đẩy tăng trưởng, EGR3, bắt đầu tăng cường biểu hiện của nó bốn giờ sau khi chết. Một số khác dao động lên xuống, như gen CXCL2, gen mã hóa báo hiệu protein gọi các tế bào bạch cầu đến vị trí viêm hoặc nhiễm trùng.

Những thay đổi này không chỉ đơn thuần là kết quả thụ động của giảm sút bản mã ở các tốc độ khác nhau như vớ đỏ bị mất một cách lẻ tẻ, Pedro Ferreira của Đại học Porto, người đứng đầu nghiên cứu cho biết. Một cái gì đó, ông nói, đã diễn ra mà biểu hiện gen được điều tiết mạnh mẽ "ngay cả sau cái chết của sinh vật."

Khi một sinh vật chết đi, các tế bào quan trọng nhất, tiêu tốn nhiều năng lượng nhất sẽ tiếp bước theo sau đầu tiên. 

Nhưng nhiều tế bào ngoại vi tiếp tục thực hiện công việc của chúng trong nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều tuần, tùy thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ và tình trạng phân rã. Trong một nghiên cứu năm 2015, các nhà nghiên cứu đã có thể duy trì các tế bào nuôi cấy từ tai một con dê sống đến 41 ngày sau khi những con dê bị giết thịt, một con số kinh ngạc. Họ đã nhận được các tế bào này từ sợi nguyên bào, tạo nên mô liên kết và cần năng lượng tương đối thấp. Giữ chúng sống trong 41 ngày không cần gì nhiều hơn so với việc ướp lạnh thông thường. "Cái chết của sinh vật không có ý nghĩa gì ở cấp tế bào," Ellis nói.

Nhưng cái chết làm lung lay thế giới của các tế bào bằng cách cắt giảm lượng oxy và chất dinh dưỡng của chúng, đến mức thấp nhất. Vậy thì điều gì dẫn tới những biểu hiện của gen sau khi chết? Đây là một câu hỏi mở, nhưng một bài báo mới của Noble và Pozhitkov có thể chứa manh mối cho điều này.

Nghiên cứu hiện tại trên bioRxiv, chưa được đánh giá ngang hàng, nhưng sử dụng dữ liệu chuột và cá ngựa ban đầu, Noble nhận thấy RNA hoạt động thông tin sau khi chết không giống như phần còn lại của RNA thông tin trong các tế bào khác. Khoảng 99% các bản mã RNA trong các tế bào xuống cấp nhanh chóng khi sinh vật chết, Noble nói. 1% còn lại có một điều đặc biệt: một số mẫu nucleotide nhất định liên kết với các phân tử điều chỉnh RNA thông tin sau khi phiên mã. Đây dường như là một phần lớn của những gì giữ cho mọi thứ diễn ra sau khi chết.

Pozhitkov và Noble cho rằng cơ chế này có thể là một phần trong cách các tế bào phản ứng với tình huống mà sinh vật về mặt lý thuyết có thể sống trở lại, giống như việc gần chết đuối vậy. Các tế bào về cơ bản có thể cố gắng "mở tất cả các van" trong cái chết quằn quại của chúng, ông nói, cho phép một số gen liên quan đến căng thẳng, chẳng hạn như các gen phản ứng với viêm.

Đối với Ellis, điều này chỉ là một phát hiện phụ của quá trình nghiên cứu, nó có thể là một điều thú vị trong cuộc sống nhưng chỉ là một mô phỏng đơn thuần trong cái chết. Tuy nhiên Ferreira thấy tính ứng dụng của chúng. Một số nghiên cứu di truyền được thực hiện trên các mẫu mô mà đã được loại bỏ khỏi cơ thể. Điều quan trọng là phải biết cách phiên mã thay đổi sau khi chết như thế nào để kết quả không bị sai lệch bởi các cuộc gọi viện trợ cuối cùng của các tế bào.

Ferreira và nhóm của ông cũng có thể xác định chính xác thời gian tử vong của một cá nhân chỉ dựa trên những thay đổi sau khi chết trong biểu hiện gen. Theo lý thuyết có thể có ích trong một cuộc điều tra án mạng. Nhưng nhóm của Ferreira biết thêm một điều có lợi cho nghiên cứu, khi biết rằng các mẫu mô của họ đã được lấy và lưu trữ bằng các phương pháp hiện đại từ người hiến tặng nhưng không có điều kiện y tế nhất định. Trong thực tế, các yếu tố môi trường của xác chết như nhiệt độ xung quanh, thời gian đợi để có thể lấy mẫu đều có thể ảnh hưởng đến dòng thời gian hoạt động của RNA, Ferreira nói. Nói cách khác, kỹ thuật này chưa sẵn sàng cho hệ thống tư pháp.

Noble và Pozhitkov có những cân nhắc thực tế khác trong suy nghĩ của họ. Các cơ quan lấy từ người hiến để cấy ghép dành ít nhất một khoảng thời gian nằm bên ngoài cơ thể, và RNA của họ có thể bắt đầu gửi cùng một loại tín hiệu yêu cầu viện trợ cùng được thấy khi sinh vật chết. Pozhitkov nói rằng điều này có thể gây ra hậu quả sức khỏe lâu dài cho người được ghép tạng. Xét cho cùng, những người nhận ghép tạng có tỷ lệ ung thư cao hơn so với dân số nói chung. Như có vẻ không như thế, nhưng lại thường được người ta tin là do chủ yếu từ các loại thuốc ức chế miễn dịch mà họ dùng.

Mà là thực sự do "quá trình hậu cái chết trong cơ quan", ông nói.

Đây chỉ là suy đoán, mặc dù các nhà nghiên cứu cấy ghép đang tìm hiểu xem có nên giữ ấm nội tạng trong hỗ trợ nguy kịch (on life support) hay không thay vì làm lạnh trong các máy làm mát để cải thiện kết quả cấy ghép. Vẫn chưa rõ mức độ phiên mã RNA chứng minh bất kỳ lợi ích nào của cấy ghép dưới điều kiện sưởi ấm.

Tuy nhiên, hiện nay, nghiên cứu về sự sống sau cái chết của các tế bào đang đi vào ngõ cụt. Noble đang tìm kiếm một đề án học thuật mới sau khi rời công việc trước tại Đại học Alabama. Quỹ của Pozhitkov tại trung tâm City of Hope thì dành cho các dự án không liên quan đến. Tuy nhiên, cả hai đều chắc chắn rằng những phát hiện của họ không nên được đưa vào nhóm khoa học vô bổ. Cả hai đều muốn cùng nhau hồi sinh nghiên cứu này.