Đối với nghiên cứu mới nhất, Hoffman, Daly và các đồng nghiệp của họ đã sử dụng MDP, hay melatonin-derived protective, một chất chống oxy hóa tổng hợp lấy cảm hứng từ Deinococcus radiodurans do Daly thiết kế. Chất chống oxy hóa này đã được sử dụng trong các loại vắc-xin đa trị bất hoạt bằng bức xạ, dựa vào bức xạ để ngăn chặn các tác nhân gây bệnh như chlamydia. Daly, người đã nghiên cứu Deinococcus radiodurans trong nhiều năm, cũng là thành viên của Ủy ban Bảo vệ Hành tinh của Viện Hàn lâm Quốc gia.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích cách các thành phần hoạt động của MDP, bao gồm mangan, phosphate và một peptide gọi là DP1, bảo vệ tế bào và protein khỏi tiếp xúc với bức xạ. Khi peptide và phosphate liên kết với mangan, chúng tạo ra một phức hợp ba thành phần hoặc ba thành phần có hiệu quả cao trong việc bảo vệ chống lại bức xạ. Hoffman cho biết, các chất chuyển hóa trong MDP cùng nhau tạo ra một “nước sốt bí mật”.
Tiến sĩ Tetyana Milojevic, chủ tịch khoa sinh học ngoài Trái đất tại Đại học Orléans ở Pháp, cho biết nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết mới về cách các lá chắn bảo vệ phóng xạ có thể được tạo ra bằng các chất chuyển hóa và có khả năng được tăng cường trong tương lai. Tetyana không tham gia vào nghiên cứu này.
Michael Daly/USU
Một loại vi khuẩn có tên Deinococcus radiodurans, có biệt danh là “Vi khuẩn Conan” vì khả năng sống sót trong điều kiện khắc nghiệt nhất, có thể chịu được liều lượng bức xạ lớn gấp 28.000 lần so với liều lượng có thể giết chết con người — và bí quyết thành công của nó bắt nguồn từ chất chống oxy hóa.
Hiện nay, các nhà khoa học đã khám phá ra cách thức hoạt động của chất chống oxy hóa, mở ra khả năng sử dụng nó để bảo vệ sức khỏe của con người, cả trên Trái Đất và những hành tinh khác trong tương lai.
Chất chống oxy hóa được hình thành bởi một nhóm phân tử nhỏ đơn giản gọi là chất chuyển hóa, bao gồm mangan, phosphate và một peptide nhỏ hoặc phân tử axit amin.
Theo một nghiên cứu mới được công bố hôm thứ Hai trên Biên bản của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, bộ ba thành phần mạnh mẽ này khi kết hợp lại sẽ có hiệu quả hơn trong việc bảo vệ chống lại bức xạ so với mangan kết hợp với một thành phần khác.
Theo các tác giả nghiên cứu, những phát hiện này có thể được sử dụng để bảo vệ các phi hành gia khỏi liều lượng bức xạ vũ trụ cao trong các sứ mệnh không gian sâu trong tương lai trên khắp hệ mặt trời của chúng ta.
“Chúng ta đã biết từ lâu rằng các ion mangan và phosphate kết hợp với nhau tạo nên một chất chống oxy hóa mạnh, nhưng việc khám phá và hiểu được hiệu lực ‘thần kỳ’ do việc bổ sung thành phần thứ ba mang lại là một bước đột phá. Nghiên cứu này đã cung cấp chìa khóa để hiểu tại sao sự kết hợp này lại là một chất bảo vệ phóng xạ mạnh mẽ và đầy hứa hẹn như vậy”, đồng tác giả nghiên cứu Brian Hoffman, Giáo sư Hóa học Charles E. và Emma H. Morrison và giáo sư khoa học sinh học phân tử tại Cao đẳng Nghệ thuật và Khoa học Weinberg của Đại học Northwestern, cho biết trong một tuyên bố.
Khám phá bí mật của chất chống oxy hóa
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng Deinococcus, được biết đến là dạng sống có khả năng chống chịu bức xạ tốt nhất trong Kỷ lục Thế giới Guinness , có thể sống sót bên ngoài Trạm Vũ trụ Quốc tế trong ba năm. Loại vi khuẩn cứng cáp này cũng có thể chịu được axit, lạnh và mất nước.
Hoffman và Michaely Daly, giáo sư khoa bệnh học tại Đại học Y khoa Uniformed Services, cũng đã chứng minh khả năng sống sót đáng kinh ngạc của vi khuẩn này. Báo cáo tháng 10 năm 2022, do bộ đôi này đồng sáng tác với một nhóm các nhà nghiên cứu, cho thấy nếu Deinococcus từng tồn tại trên sao Hỏa, các vi khuẩn đông lạnh này có thể tồn tại trong hàng triệu năm .
Đối với nghiên cứu trước đó, nhóm nghiên cứu đã đo lượng chất chống oxy hóa mangan trong tế bào của vi khuẩn. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng lượng bức xạ mà một vi sinh vật có thể sống sót có liên quan trực tiếp đến lượng chất chống oxy hóa mangan của nó. Vì vậy, càng có nhiều chất chống oxy hóa mangan thì khả năng chống lại bức xạ càng cao.
Khi được sấy khô và đông lạnh, Deinococcus radiodurans có thể tồn tại qua 140.000 gray, hay đơn vị bức xạ tia X và tia gamma, lớn hơn 28.000 lần so với lượng bức xạ có thể giết chết một người.
Đối với nghiên cứu mới nhất, Hoffman, Daly và các đồng nghiệp của họ đã sử dụng MDP, hay melatonin-derived protective, một chất chống oxy hóa tổng hợp lấy cảm hứng từ Deinococcus radiodurans do Daly thiết kế. Chất chống oxy hóa này đã được sử dụng trong các loại vắc-xin đa trị bất hoạt bằng bức xạ, dựa vào bức xạ để ngăn chặn các tác nhân gây bệnh như chlamydia. Daly, người đã nghiên cứu Deinococcus radiodurans trong nhiều năm, cũng là thành viên của Ủy ban Bảo vệ Hành tinh của Viện Hàn lâm Quốc gia.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích cách các thành phần hoạt động của MDP, bao gồm mangan, phosphate và một peptide gọi là DP1, bảo vệ tế bào và protein khỏi tiếp xúc với bức xạ. Khi peptide và phosphate liên kết với mangan, chúng tạo ra một phức hợp ba thành phần hoặc ba thành phần có hiệu quả cao trong việc bảo vệ chống lại bức xạ. Hoffman cho biết, các chất chuyển hóa trong MDP cùng nhau tạo ra một “nước sốt bí mật”.
Tiến sĩ Tetyana Milojevic, chủ tịch khoa sinh học ngoài Trái đất tại Đại học Orléans ở Pháp, cho biết nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết mới về cách các lá chắn bảo vệ phóng xạ có thể được tạo ra bằng các chất chuyển hóa và có khả năng được tăng cường trong tương lai. Tetyana không tham gia vào nghiên cứu này.