Các nhà khoa học mới đây vừa xác định được một dạng bệnh tiểu đường cực kỳ hiếm gặp chỉ xảy ra ở trẻ sơ sinh, bắt nguồn từ đột biến ở một gen duy nhất có tên TMEM167A.

Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học The Journal of Clinical Investigation, gen TMEM167A cho thấy chi phối hoàn toàn các tế bào beta của tuyến tụy, vốn chịu trách nhiệm sản xuất hormone insulin để điều hòa đường huyết. Không chỉ vậy, gen này cũng đồng thời gây ảnh hưởng đến chức năng của tế bào thần kinh, cho thấy vai trò quan trọng của nó trong nhiều quá trình sinh học.

“Khả năng tạo ra các tế bào sản xuất insulin từ tế bào gốc đã cho phép chúng tôi nghiên cứu xem điều gì đang bị rối loạn chức năng trong các tế bào beta của bệnh nhân mắc các dạng tiểu đường hiếm gặp”, giáo sư Miriam Cnop, chuyên gia về tiểu đường tại Đại học Tự do Brussels (Bỉ), cho biết. “Đây là một mô hình phi thường để nghiên cứu cơ chế bệnh và thử nghiệm các phương pháp điều trị”.

Dạng bệnh gắn liền với Hội chứng MEDS hiếm gặp

Nhóm nghiên cứu quốc tế đã giải trình tự gen của 6 trẻ sơ sinh mắc bệnh tiểu đường sơ sinh kèm chứng đầu nhỏ (microcephaly), được chẩn đoán trước 6 tháng tuổi. Năm trong số bệnh nhi đó cũng mắc chứng động kinh.

Sự kết hợp 3 rối loạn này, gồm đầu nhỏ, động kinh và tiểu đường, được giới y khoa gọi là Hội chứng MEDS (microcephaly, epilepsy, and diabetes syndrome). Đây là một rối loạn di truyền cực kỳ hiếm, với chỉ 11 trường hợp được ghi nhận trên toàn thế giới cho đến nay.

Trước đây, các nhà khoa học chỉ biết đến 2 gen liên quan đến hội chứng MEDS, gồm IER3IP1 và YIPF5. Chỉ những trẻ thừa hưởng 2 bản sao gen bị đột biến, một từ cha và một từ mẹ, mới mắc chứng bệnh này.

Trong nghiên cứu mới, quá trình giải trình tự gen cho thấy mô hình di truyền tương tự cũng áp dụng với gen TMEM167A, xác định đây là gen thứ ba gây ra hội chứng MEDS. Đột biến gen này làm gián đoạn quá trình sản xuất insulin, đồng thời ảnh hưởng đến sự phát triển của não bộ và hoạt động thần kinh.

Các chuyên gia cho biết TMEM167A hoạt động mạnh ở tuyến tụy và não, ở cả người lớn và trẻ sơ sinh, cũng như trong các thí nghiệm trên chuột, giúp giải thích tại sao các bệnh nhi mắc MEDS thường gặp rối loạn ở cả hai cơ quan này.

Những suy giảm tế bào beta xảy ra tương tự như ở bệnh tiểu đường loại 2

Cơ chế gây bệnh và tác động của nó đến tế bào

Để hiểu rõ hơn cách gen TMEM167A gây ra tiểu đường, nhóm nghiên cứu đã loại bỏ gen này khỏi tế bào gốc đa năng của người, rồi thay thế bằng biến thể bị đột biến thu được từ một bệnh nhi mắc MEDS. Sau đó, họ chuyển hóa các tế bào gốc này thành tế bào beta của tuyến tụy.

Kết quả cho thấy, dù quá trình phát triển vẫn diễn ra bình thường, các tế bào beta này hoàn toàn mất chức năng. Khi tiếp xúc với glucose, chúng không giải phóng insulin, điều lẽ ra phải xảy ra ở tế bào khỏe mạnh.

Hơn nữa, các tế bào này phản ứng yếu trước rối loạn mạng lưới nội chất (endoplasmic reticulum) – cấu trúc chịu trách nhiệm vận chuyển vật chất bên trong tế bào. Sự rối loạn này kích hoạt quá trình tự chết của tế bào, dẫn đến mất hoàn toàn khả năng tiết insulin.

Theo nhận định từ nhà di truyền học phân tử Elisa de Franco từ Đại học Exeter (Anh), đồng tác giả nghiên cứu, “Việc tìm ra những thay đổi DNA gây ra bệnh tiểu đường ở trẻ sơ sinh mang lại cho chúng ta cơ hội đặc biệt để xác định những gen đóng vai trò then chốt trong việc tạo ra và tiết insulin”.

“Việc phát hiện đột biến DNA cụ thể ở sáu trẻ em đã giúp chúng tôi làm rõ chức năng của một gen ít trước đây ít được biết đến như gen TMEM167A, cho thấy nó có vai trò quan trọng trong quá trình tiết insulin”, bà nói thêm.

Phát hiện này không chỉ mở rộng hiểu biết về cơ chế gây bệnh tiểu đường sơ sinh, mà còn đóng góp vào nghiên cứu các dạng tiểu đường phổ biến hơn, như tiểu đường tuýp 1. Việc xác định rõ các gen chịu trách nhiệm trong việc sản xuất và tiết insulin sẽ giúp các nhà khoa học thiết kế những liệu pháp điều trị chính xác hơn trong tương lai.

Theo nhóm nghiên cứu, mỗi trường hợp MEDS hiếm gặp đều là “manh mối quý giá” giúp nhân loại hiểu sâu hơn về hoạt động của cơ thể và nguồn gốc của bệnh tật, đặc biệt là các rối loạn chuyển hóa bẩm sinh như tiểu đường sơ sinh.