Các nhà khoa học xác định protein OMC1 giúp trứng chuột giữ các nhiễm sắc thể gắn kết

Thiếu một loại protein khiến trứng chuột non xuất hiện dấu hiệu lão hóa

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã xác định một loại protein có tên OMC1 giúp trứng chuột duy trì các liên kết nhiễm sắc thể cần thiết cho quá trình sinh sản thành công. Khi loại bỏ protein này, ngay cả những trứng còn non cũng xuất hiện liên kết suy yếu và lỗi phân tách nhiễm sắc thể tương tự những gì quan sát thấy ở trứng già hơn.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Aging ngày 29 tháng 10 năm 2026, với sự tham gia của các nhà nghiên cứu từ Đại học Chiba, Đại học Kumamoto và RIKEN. Ngày 30 tháng 10, RIKEN thông báo về phát hiện này trong thông báo nghiên cứu OMC1, mô tả một loại protein ngăn mất cohesin REC8, phức hợp giữ các bản sao nhiễm sắc thể gắn với nhau.

OMC1 là viết tắt của Oocyte Meiotic Chromosome protein 1 (protein nhiễm sắc thể giảm phân của noãn bào 1). Noãn bào là tế bào trứng chưa trưởng thành. Các nhiễm sắc thể trong tế bào này cần duy trì liên kết chính xác trong thời gian dài ngừng phát triển, trước khi tế bào tiếp tục các lần phân chia cần thiết để tạo thành trứng trưởng thành.

Các nhà nghiên cứu cũng tiến hành thí nghiệm phục hồi: bổ sung lại OMC1 vào noãn bào chuột trưởng thành giúp phục hồi một phần REC8 trên nhiễm sắc thể và giảm lỗi nhiễm sắc thể. Kết quả này cung cấp cho giới khoa học một cơ chế duy trì cụ thể để khảo sát trong quá trình tìm hiểu nguyên nhân chất lượng trứng suy giảm theo tuổi tác.

Vì sao trứng cần duy trì các liên kết lâu dài

Động vật có vú cái hình thành nguồn dự trữ noãn bào trước khi sinh. Các tế bào này bắt đầu giảm phân, quá trình đặc biệt giúp giảm số lượng nhiễm sắc thể phục vụ sinh sản, rồi dừng lại giữa chừng. Ở người, thời gian tạm dừng này có thể kéo dài hàng chục năm.

Nhiễm sắc thể mang thông tin di truyền. Trước khi quá trình tạm dừng bắt đầu, mỗi nhiễm sắc thể đã được nhân đôi, tạo thành hai cấu trúc giống nhau gọi là các crômatit chị em. Cohesin REC8 hoạt động như một hệ thống gắn kết phân tử, giữ các bản sao này nối với nhau cho đến giai đoạn phân chia thích hợp.

Trứng cần các liên kết này được giải phóng đúng thời điểm. Nếu chúng suy yếu quá sớm, nhiễm sắc thể có thể phân tách sai, khiến trứng trưởng thành có quá nhiều hoặc quá ít nhiễm sắc thể.

Cohesin REC8 không được bổ sung trong thời gian nghỉ kéo dài này. Sự mất dần của nó được xem là một nguyên nhân chính gây lỗi nhiễm sắc thể ở trứng lão hóa. Các nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu liệu noãn bào có chủ động bảo vệ nguồn cohesin lâu bền này hay không.

Phát hiện của họ cho thấy OMC1 cùng tham gia vào quá trình bảo vệ với REC8. RIKEN cho biết OMC1 duy trì sự hiện diện trên nhiễm sắc thể của noãn bào cùng với REC8 và giúp ngăn phức hợp này biến mất.

Nhóm nghiên cứu tìm ra OMC1 như thế nào

Giáo sư Kei-ichiro Ishiguro thuộc Trường Sau đại học Y khoa, Đại học Chiba, dẫn đầu nghiên cứu. Nhóm gồm nghiên cứu sinh tiến sĩ Sakie Iisaka và giảng viên Ryuki Shimada tại Đại học Chiba, cùng Tomoya S. Kitajima, phó giám đốc kiêm trưởng nhóm tại Trung tâm Nghiên cứu Động lực học Hệ sinh học RIKEN, và kỹ thuật viên Shuhei Yoshida của RIKEN.

Các nhà nghiên cứu bắt đầu bằng cách so sánh hoạt động của gene trong noãn bào thai chưa trưởng thành với hoạt động ở tế bào mầm đực, những tế bào tạo ra tinh trùng. Tế bào mầm đực không trải qua thời gian tạm dừng kéo dài giống noãn bào, nên việc so sánh này hữu ích để tìm các gene liên quan đến giai đoạn chờ đợi đặc thù đó.

Họ sử dụng phương pháp giải trình tự RNA đơn bào, kỹ thuật đọc các thông điệp RNA trong từng tế bào. Những thông điệp này cho biết tế bào đang sử dụng gene nào. Khi kết hợp với dữ liệu từ chuột có quá trình giảm phân bị trì hoãn, phân tích đã xác định được một gene trước đó chưa được mô tả, bắt đầu hoạt động trong noãn bào ngay trước khi tế bào bước vào giai đoạn tạm dừng.

Nhóm đặt tên cho gene này là Omc1 và protein do gene tạo ra là OMC1. Các thí nghiệm tiếp theo phát hiện protein này ở cùng vị trí trên nhiễm sắc thể với cohesin REC8, từ giai đoạn phát triển bào thai đến khi trưởng thành.

Điều gì xảy ra khi loại bỏ OMC1?

Những con chuột được biến đổi để không có Omc1 giúp các nhà nghiên cứu khảo sát điều gì xảy ra khi thiếu hệ thống duy trì này. Sau khi noãn bào bước vào giai đoạn nghỉ kéo dài, REC8 bắt đầu biến mất khỏi nhiễm sắc thể sớm hơn bình thường.

Noãn bào non sau đó có độ kết dính nhiễm sắc thể giảm, nghĩa là liên kết giữa các bản sao nhiễm sắc thể yếu hơn. Tế bào cũng mắc lỗi khi phân chia nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào, tương tự các vấn đề thường thấy ở trứng già hơn.

Các thí nghiệm được mô tả trong bản tin tiếng Nhật cũng ghi nhận nhiễm sắc thể phân tách bất thường từ sớm, đồng thời tỷ lệ trứng đã thụ tinh phát triển thành phôi bình thường giảm mạnh. Không có tỷ lệ phần trăm cụ thể nào được đưa ra cho mức suy giảm này.

Chuỗi kết quả nối một thay đổi ở cấp độ phân tử với kết quả sinh sản: mất OMC1 kéo theo giảm liên kết nhiễm sắc thể, phân tách sai và phôi phát triển kém hơn. Phát hiện này giúp giải thích vì sao việc bảo toàn những cấu trúc sẵn có trong trứng lại quan trọng trong suốt thời gian nghỉ kéo dài.

Khôi phục protein giúp giảm lỗi

Tiếp đó, các nhà nghiên cứu đưa vào noãn bào thiếu protein này phân tử RNA thông tin mang chỉ dẫn tạo OMC1. RNA thông tin, thường viết tắt là mRNA, là tập hợp chỉ dẫn tạm thời mà tế bào có thể sử dụng để tạo ra một loại protein cụ thể.

Việc bổ sung lại OMC1 vào noãn bào trưởng thành giúp phục hồi một phần lượng REC8 gắn trên nhiễm sắc thể và giảm lỗi nhiễm sắc thể. Bản tin tiếng Nhật cũng mô tả việc ngăn hiện tượng phân tách sớm xảy ra khi không có OMC1.

Ishiguro, giáo sư Đại học Chiba dẫn đầu nghiên cứu, mô tả vai trò của OMC1 trong việc duy trì nhiễm sắc thể:

"Dựa trên các kết quả này, OMC1 nên được xem là yếu tố duy trì giúp kéo dài tuổi thọ nhiễm sắc thể của trứng, chứ không phải yếu tố ngăn chặn chính quá trình lão hóa," Ishiguro nói.

Khả năng phục hồi một phần giúp các nhà nghiên cứu khảo sát cách OMC1 bảo toàn liên kết nhiễm sắc thể trong trứng trưởng thành. Kết quả cũng đặt ra một câu hỏi thực tiễn cho các thí nghiệm trong tương lai: có thể phục hồi được mức độ bảo vệ đến đâu ở các giai đoạn khác nhau trong vòng đời của trứng, đặc biệt sau khi cohesin đã mất đi đáng kể?

Gene ở người cung cấp thêm manh mối

Ở người có gene tương ứng với gene chuột, tên là CCDC201. Các nghiên cứu di truyền trước đây đã liên hệ những biến thể ở CCDC201 với mãn kinh sớm và suy giảm chức năng buồng trứng, tạo mối liên hệ giữa các thí nghiệm trên chuột với sức khỏe sinh sản của con người.

Các nhà nghiên cứu khảo sát mối liên hệ này bằng cách tạo một phiên bản OMC1 chuột bị rút ngắn, mô phỏng một biến thể CCDC201 ở người. Protein bị rút ngắn thiếu một phần cấu trúc thông thường, điều có thể ảnh hưởng đến vị trí của protein trong tế bào và khả năng thực hiện chức năng.

Protein chuột đã biến đổi không thể đến được nhiễm sắc thể của noãn bào và không thể khôi phục độ kết dính nhiễm sắc thể. Kết hợp với các phát hiện di truyền trước đó ở người, kết quả này cho thấy những bất thường trong chức năng OMC1 hoặc CCDC201 có thể giúp lý giải một số khác biệt trong quá trình lão hóa sinh sản.

Nghiên cứu hiện mở ra hướng tìm hiểu cách CCDC201 ở người hoạt động trong noãn bào và các biến thể cụ thể ảnh hưởng đến gene này ra sao. Các thí nghiệm phục hồi được mô tả ở đây tiến hành trên tế bào chuột; chưa có thông báo về phương pháp điều trị cho bệnh nhân hay thời điểm ứng dụng lâm sàng.

Vì sao lỗi nhiễm sắc thể ảnh hưởng đến thai kỳ

Thông thường, trứng cần có một nửa số nhiễm sắc thể để khi thụ tinh, bộ nhiễm sắc thể của trứng kết hợp với bộ nhiễm sắc thể trong tinh trùng. Giảm phân tạo ra sự giảm số lượng này thông qua các lần phân chia theo trình tự được kiểm soát chặt chẽ. Liên kết nhiễm sắc thể yếu có thể làm xáo trộn trình tự đó.

Tình trạng có số lượng nhiễm sắc thể bất thường được gọi là lệch bội. Trong sinh sản ở người, đây là một nguyên nhân quan trọng gây vô sinh và sảy thai sớm. Một số bất thường nhiễm sắc thể có thể dẫn đến thai kỳ tiếp tục phát triển và trẻ sinh ra mắc một tình trạng như hội chứng Down, liên quan đến một bản sao thừa của nhiễm sắc thể 21.

Nguy cơ xảy ra lỗi nhiễm sắc thể trong trứng tăng theo tuổi của người mẹ. Nghiên cứu về OMC1 xác định một loại protein giúp bảo toàn một trong những cấu trúc cần thiết để phân phối nhiễm sắc thể chính xác, qua đó giải thích hiện tượng này thông qua một quá trình duy trì cụ thể bên trong tế bào.

Đối với những người lo ngại về khả năng sinh sản, bước tiến trước mắt là lời giải thích sinh học rõ ràng hơn, chứ chưa phải một lựa chọn điều trị mới. Các thí nghiệm cung cấp mục tiêu để các nhà nghiên cứu khảo sát chất lượng trứng, trong khi cần thêm nghiên cứu để xác định kết quả ở người.

Nghiên cứu và các mốc thời gian

Bài báo có tiêu đề Oocyte-specific OMC1 is required for maintaining chromosome cohesion through reproductive life. Mã định danh của bài là DOI: 10.1038/s43587-026-01245-5. Nghiên cứu hợp tác có sự tham gia của các nhà khoa học thuộc Đại học Chiba, Đại học Kumamoto, RIKEN và Đại học Kyushu.

Các mốc thời gian và giai đoạn phát triển chính gồm:

• Trong quá trình phát triển bào thai, các nhà nghiên cứu phát hiện hoạt động của Omc1 ngay trước khi noãn bào bước vào giai đoạn nghỉ kéo dài.
• Từ giai đoạn phát triển bào thai đến khi trưởng thành, OMC1 duy trì sự hiện diện trên nhiễm sắc thể của noãn bào cùng với cohesin REC8.
• Ở noãn bào chuột trưởng thành thiếu OMC1, việc bổ sung lại protein giúp phục hồi một phần REC8 gắn với nhiễm sắc thể và giảm lỗi.
• Ngày 29 tháng 10 năm 2026: Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Aging.
• Ngày 30 tháng 10 năm 2026: RIKEN ra thông báo về phát hiện này.

Các thí nghiệm theo dõi protein trong suốt giai đoạn trứng cần bảo toàn liên kết nhiễm sắc thể. Chúng cũng kết nối sự hiện diện của protein trong quá trình phát triển với chức năng của nó ở noãn bào trưởng thành.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

OMC1 giúp giới khoa học có một hướng nghiên cứu cụ thể để tìm hiểu vì sao độ kết dính nhiễm sắc thể được duy trì lâu hơn trong một số trường hợp. Thí nghiệm loại bỏ cho thấy điều gì xảy ra khi thiếu protein, còn thí nghiệm phục hồi tạo điều kiện khảo sát mức độ có thể khôi phục của quá trình duy trì này.

Ishiguro liên hệ nghiên cứu với xu hướng ngày càng nhiều người sinh con muộn. Ông mô tả giá trị tiềm năng của nghiên cứu trong dài hạn:

Về lâu dài, những phát hiện này có thể góp phần phát triển các phương pháp giúp tìm hiểu, đánh giá hoặc có khả năng hạn chế sự suy giảm chất lượng trứng liên quan đến tuổi tác.

Các phát hiện về CCDC201 ở người mở ra một hướng khác: khảo sát cách những thay đổi ở gene này ảnh hưởng đến việc duy trì nhiễm sắc thể và chức năng buồng trứng. Hiện tại, kết quả rõ ràng nhất là noãn bào chuột sử dụng OMC1 để giúp giữ lại cohesin REC8, qua đó bảo toàn các liên kết nhiễm sắc thể cần thiết cho quá trình phân chia chính xác.

Điểm chính

• Các nhà nghiên cứu Nhật Bản xác định OMC1, một loại protein giúp noãn bào chuột giữ cohesin REC8 trên nhiễm sắc thể.
• Trứng chuột non thiếu OMC1 có liên kết nhiễm sắc thể suy yếu và lỗi phân tách tương tự ở trứng già hơn.
• Việc bổ sung lại OMC1 vào noãn bào chuột trưởng thành giúp phục hồi một phần REC8 gắn với nhiễm sắc thể và giảm lỗi.
• Protein chuột bị rút ngắn, mô phỏng một biến thể CCDC201 ở người, không thể đến được nhiễm sắc thể hoặc khôi phục các liên kết của chúng.
• Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Aging ngày 29 tháng 10 năm 2026, sau đó RIKEN ra thông báo ngày 30 tháng 10.
• Các phát hiện mở ra hướng nghiên cứu để tìm hiểu quá trình lão hóa của trứng; chưa có phương pháp điều trị nào cho bệnh nhân được công bố.