Ty thể, được mệnh danh là 'nhà máy năng lượng' của tế bào, đóng vai trò then chốt trong việc sản xuất năng lượng và điều hòa sự sống chết của tế bào. Để duy trì sự cân bằng canxi bên trong các 'nhà máy' này, tế bào dựa vào một protein gọi là chất trao đổi natri-canxi ty thể, hay NCLX. Nghiên cứu mới đây từ Trường Y Lewis Katz thuộc Đại học Temple đã phát hiện ra một chất điều hòa mới của hoạt động NCLX, một protein có tên TMEM65, giúp vận chuyển canxi ra khỏi ty thể, bảo vệ tế bào khỏi tình trạng quá tải canxi có hại. Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Nature Metabolism, lần đầu tiên mô tả chi tiết sự tương tác giữa TMEM65 và NCLX trong ty thể. Tiến sĩ John W. Elrod, Chủ tịch W.W. Smith về Y học Tim mạch và Giám đốc sáng lập Trung tâm Khám phá Tim mạch + Lão hóa tại Trường Y Lewis Katz, đồng thời là nhà nghiên cứu chính của nghiên cứu mới, cho biết: 'TMEM65 là protein đầu tiên được xác định là chất tương tác và điều hòa thực sự của NCLX'. Phát hiện này có thể giúp các nhà khoa học thiết kế các tác nhân trị liệu mới để chống lại tình trạng quá tải canxi của ty thể trong các bệnh như suy tim và Alzheimer. Trao đổi canxi ty thể đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự sống còn của tế bào và các con đường tín hiệu tạo năng lượng. Khi ty thể hấp thụ quá nhiều canxi, điều này có thể xảy ra trong một số bệnh nhất định, quá trình chuyển hóa năng lượng bị gián đoạn và tế bào chết. Điều này thể hiện rõ nhất ở tim, nơi tình trạng quá tải canxi góp phần vào sự mất mát vĩnh viễn của các tế bào cơ tim trong các cơn đau tim và suy tim. Nó cũng có thể dẫn đến mất tế bào não trong bệnh Alzheimer và các bệnh thoái hóa thần kinh khác. Trước đây, Tiến sĩ Elrod và các đồng nghiệp đã xác định NCLX là một yếu tố quan trọng trong việc loại bỏ canxi khỏi ty thể ở tim và não. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc tăng cường hoạt động của NCLX có thể hạn chế sự tiến triển không chỉ của suy tim và bệnh Alzheimer mà còn cả ung thư. Tuy nhiên, bất chấp những phát hiện đầy hứa hẹn này, sự hiểu biết về các cơ chế cơ bản điều chỉnh NCLX vẫn còn khó nắm bắt. Cấu trúc phức tạp của NCLX đã cản trở việc nghiên cứu sự điều hòa của nó và cản trở sự tiến bộ trong phát triển liệu pháp. Để xác định TMEM65, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp gắn thẻ biotin, cho phép họ theo dõi sự tương tác của NCLX với các protein khác trong tế bào nguyên vẹn. Tiến sĩ Joanne F. Garbincius, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, đã dẫn đầu nhóm của Tiến sĩ Elrod tạo ra sự kết hợp giữa NCLX và một protein biotin hóa. Protein kết hợp sau đó được đưa trở lại tế bào và các protein khác nằm trong vùng lân cận của nó được biotin hóa hoặc dán nhãn sinh hóa. Các phân tử biotin hóa sau đó được phân lập dễ dàng, cho phép xác định chúng bằng phương pháp khối phổ. Bằng cách này, các nhà nghiên cứu cuối cùng đã phát hiện ra TMEM65 là một nghi phạm chính trong việc điều chỉnh NCLX. TMEM65 đặc biệt được quan tâm vì nó là một protein ty thể có chức năng chưa được biết đến. Các nhà nghiên cứu cũng biết về một báo cáo trường hợp trong đó một bé gái bị đột biến mất chức năng ở TMEM65 bị yếu cơ nghiêm trọng và chứng đầu nhỏ (đầu/não nhỏ bất thường) và rối loạn thần kinh. Trong các thí nghiệm tiếp theo, người ta phát hiện ra rằng khi TMEM65 bị loại bỏ khỏi tế bào, nồng độ canxi trong ty thể sẽ tích tụ. Điều này dẫn đến việc nhận ra rằng TMEM65 là cần thiết cho hoạt động của NCLX. Vai trò của nó trong việc điều chỉnh NCLX đã được xác nhận trong một mô hình chuột, trong đó mức TMEM65 giảm đáng kể. Khi động vật trưởng thành, chúng trải qua sự mất dần chức năng thần kinh cơ, đến mức chúng hầu như không thể đi lại khi trưởng thành. Các phương pháp được sử dụng để xác định TMEM65 và làm sáng tỏ quy định NCLX là đột phá trong lĩnh vực khoa học tim mạch cơ bản. Tiến sĩ Garbincius đã được trao Giải thưởng Nghiên cứu Khoa học Cơ bản Louis N. và Arnold M. Katz của Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ dành cho các nhà điều tra giai đoạn đầu cho nghiên cứu của mình vào năm 2024. Công trình này cũng đã truyền cảm hứng cho việc tiếp tục nghiên cứu về TMEM65. Tiến sĩ Elrod và các đồng nghiệp dự định tiếp theo sẽ khám phá khả năng điều chỉnh hoạt động của TMEM65 như một chiến lược điều trị. Tiến sĩ Elrod nói thêm: 'TMEM65 là một mục tiêu điều trị đầy hứa hẹn. Tìm ra cách tăng cường hoặc thay đổi sự tương tác của nó với NCLX có thể mang lại một lựa chọn điều trị quan trọng cho bệnh nhân mắc các bệnh liên quan đến sự tích tụ canxi gây bệnh trong ty thể'. Amy J. Goldberg, MD, FACS, Trưởng khoa Marjorie Joy Katz của Trường Y Lewis Katz, nhấn mạnh tầm quan trọng của nghiên cứu này, nói rằng: 'Khám phá này minh chứng cho khoa học mang tính chuyển đổi đang diễn ra tại Trường Y Lewis Katz. Bằng cách làm sâu sắc thêm sự hiểu biết của chúng ta về chức năng ty thể, các nhà nghiên cứu của chúng ta đang mở đường cho các phương pháp điều trị sáng tạo có thể có tác động sâu sắc đến bệnh nhân suy tim, bệnh Alzheimer và hơn thế nữa'.
