Chỉnh Sửa Gen Của Chuột Để Khiến Chúng Không Mơ Được

Con người dành gần nửa cuộc đời để ngủ, nhưng nhiều yếu tố tâm lý tham gia điều chỉnh việc nhắm mắt vẫn còn là thứ mà các nhà nghiên cứu chưa hiểu được. Mối quan tâm chính đối với các nhà khoa học nghiên cứu giấc ngủ là các cơ chế phân tử đằng sau giấc ngủ mắt chuyển động nhanh (REM) - còn được gọi là giấc ngủ có mơ, và nó được đặc trưng bởi hoạt động thần kinh tăng cường và sự bắt đầu của các giấc mơ.

Trước đây, các cơ chế phân tử đằng sau giấc ngủ là một bí ẩn lớn nhưng mọi thứ đã thay đổi. Khoảng đầu tháng 09/2018, trong cuộc nghiên cứu được trang Cell Reports công bố, một nhóm các nhà khoa học Nhật Bản đã xác định được hai gen tham qua việc quy định giấc ngủ REM. Ngoài ra, khi các nhà nghiên cứu sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR để loại bỏ các gen của loài chuột, họ đã giảm thời lượng giấc ngủ REM đến một mức gần như không thể phát hiện ra.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã biết rằng một chất dẫn truyền thần kinh có tên là acetylcholine – một chất hóa học truyền thông tin qua lại giữa các tế bào não, đóng vai trò chủ chốt trong việc quy định giấc ngủ REM. Nguyên nhân là do sự dồi dào của các chất acetylcholine được giải phóng cả trong trạng thái tỉnh lẫn trong trạng thái ngủ, và do tính phức tạp của các mạng thần kinh quy định giấc ngủ. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ là các thụ thể acetylcholine nào đã tham gia vào việc quy định giấc ngủ REM.

Để tìm câu trả lời cho vấn đề, các nhà nghiên cứu đã sử dụng công cụ chỉnh sửa gen CRISPR, nó sử dụng một enzyme có tên là Cas9 để loại bỏ các phần nhỏ của ADN và đưa vào các thay đổi về gen ngay tại vị trí đó. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng CRISPR để chọn lọc và vô hiệu các gen mã hóa các thụ thể acetylcholine. Khi đã loại bỏ được các gen mã hóa hai thụ thể acetylcholine có tên Chrm1 và Chrm3, nhóm nghiên cứu nhận thấy điều này tạo nên một "hồ sơ giấc ngủ ngắn." Nói cách khác, hoạt động não bộ của chuột cho thấy chúng đã trải qua chu kỳ các giai đoạn của giấc ngủ mắt không chuyển động nhanh non-REM – còn được gọi là giấc ngủ không mơ, nhưng chúng gần như không cho thấy dấu hiệu chuyển sang giấc ngủ REM – giai đoạn cuối cùng của giấc ngủ: từ 3 giai đoạn giấc ngủ non-REM sang 1 giai đoạn giấc ngủ REM.

Việc nghiên cứu giấc ngủ đã chỉ ra rằng giấc ngủ REM đóng vai trò quan trọng cho sức khỏe trong trạng thái tỉnh táo. Cụ thể, giấc ngủ REM có liên quan tới khả năng nhận thức và đã được chứng minh tầm quan trọng với sự phát triển của não bộ cho trẻ nhỏ. Việc phát hiện ra những gen quy định giấc ngủ REM cũng sẽ mở ra những cuộc thí nghiệm sâu rộng hơn, nhằm xác thực liệu có hay không việc giấc ngủ REM đóng vai trò chủ chốt cho các chức năng cơ bản của cơ quan, chẳng hạn như học hỏi và ghi nhớ.