Các nhà khoa học tạo ra phôi chuột nhân tạo từ tế bào gốc

Khi trứng của động vật có vú đã được thụ tinh bởi tinh trùng, nó phân chia nhiều lần tạo thành một khối tế bào gốc nhỏ nổi tự do cỡ bằng quả bóng. Các tế bào gốc đặc biệt này cuối cùng sẽ tạo nên cơ thể trong tương lai, các tế bào gốc phôi (ESC) kết hợp bên trong phôi: giai đoạn phát triển này được gọi là túi phôi. Hai loại tế bào gốc khác trong túi phôi là các tế bào gốc lá nuôi phôi bên ngoài phôi (TSC), sẽ tạo thành nhau thai; và các tế bào gốc nội bì nguyên thủy sẽ tạo nên túi noãn hoàng, đảm bảo cho các cơ quan của thai nhi phát triển bình thường và được cung cấp các chất dinh dưỡng thiết yếu.

Những nỗ lực trước đây để phát triển các cấu trúc như phôi trên cơ sở chỉ sử dụng ESCs đã đạt được thành công hạn chế. Điều này là do sự phát triển phôi sớm đòi hỏi các loại tế bào phải phối hợp chặt chẽ với nhau. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science, các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Cambridge đã mô tả cách sử dụng kết hợp ESC và TSC của chuột biến đổi gen với một khung 3D được gọi là ma trận ngoại bào để phát triển một cấu trúc có khả năng tự lắp ghép, trong đó, sự phát triển và cấu tạo của nó rất giống phôi thai tự nhiên.

GS. Magdalena Zernicka-Goetz, trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng: "Cả các tế bào phôi thai và ngoài phôi thai bắt đầu liên lạc với nhau và được tổ chức thành một cấu trúc giống như phôi và hoạt động như phôi. Cấu trúc đó có các vùng giải phẫu phát triển đúng vị trí và đúng lúc". GS. Zernicka-Goetz và các cộng sự đã phát hiện ra khả năng truyền thông đáng chú ý giữa 2 loại tế bào gốc: theo ý nghĩa nào đó, các tế bào nói cho nhau về vị trí chúng tự định vị trong phôi.

Theo GS. Zernicka-Goetz, "Chúng tôi biết rằng các tương tác giữa nhiều loại tế bào gốc là quan trọng cho sự phát triển, nhưng điều đáng chú ý là nghiên cứu mới minh họa mối quan hệ thực sự, đó là các tế bào này trên thực tế định hướng lẫn nhau. Nếu không có mối quan hệ này, sự phát triển phù hợp về hình dạng, hình thức và hoạt động kịp thời của các cơ chế sinh học quan trọng không diễn ra đúng cách".

Nhóm nghiên cứu đã so sánh giữa phôi nhân tạo với phôi phát triển bình thường và nhận thấy sự phát triển của phôi tuân theo cùng một mô hình phát triển. Các tế bào gốc tự tổ chức với ESC ở một đầu và TSC ở đầu còn lại. Một khoang mở ra bên trong mỗi cụm trước khi kết hợp với nhau, cuối cùng trở thành một khoang tiền màng ối, trong đó phôi sẽ phát triển.

Các nhà nghiên cứu cho rằng, mặc dù phôi nhân tạo này gần giống phôi thật, nhưng chưa chắc nó sẽ tiếp tục phát triển thành thai nhi khỏe mạnh. Để làm được điều này, sẽ cần có một dạng tế bào gốc thứ ba cho phép phát triển túi noãn hoàng, cung cấp chất dinh dưỡng cho phôi thai và trong đó có một mạng lưới mạch máu phát triển. Ngoài ra, hệ thống này đã không được tối ưu cho sự phát triển phù hợp của nhau thai.

Gần đây, GS. Zernicka-Goetz đã phát triển một kỹ thuật cho phép túi phôi phát triển trong ống nghiệm vượt qua giai đoạn cấy ghép, cho phép các nhà nghiên cứu phân tích những giai đoạn quan trọng đầu tiên của sự phát triển phôi thai người sau 13 ngày trứng được thụ tinh. GS. Zernicka-Goetz tin rằng sự phát triển mới nhất này có thể giúp họ vượt qua một trong những rào cản chính để nghiên cứu phôi thai người, đó là tình trạng thiếu phôi. Hiện nay, các phôi đang được phát triển từ trứng hiến tặng thông qua thụ tinh trong ống nghiệm.

GS. Zernicka-Goetz cho biết: "Chúng tôi nghĩ rằng sẽ có thể mô phỏng nhiều sự kiện phát triển xảy ra trước 14 ngày bằng cách sử dụng các tế bào gốc phôi và ngoài phôi người thông qua một phương pháp tương tự như kỹ thuật sử dụng tế bào gốc ở chuột. Điều này sẽ cho phép chúng tôi nghiên cứu các sự kiện chính của giai đoạn quan trọng trong sự phát triển của con người mà không cần nghiên cứu trên phôi”.

Nghiên cứu mới tạo ra phôi chuột nuôi cấy giúp chúng ta hiểu những giai đoạn phát triển rất sớm của động vật có vú. Nghiên cứu chứng tỏ tầm quan trọng của nghiên cứu cơ bản trong việc giải quyết vấn đề khó khăn mà con người không có đủ bằng chứng. Về lý thuyết, các phương pháp tiếp cận tương tự một ngày nào đó sẽ được sử dụng để khám phá sự phát triển sớm của con người, làm sáng tỏ vai trò của môi trường trong thai phụ tác động đến tình trạng dị tật và sức khỏe của trẻ khi sinh.

N.P.D –NASATI (Theo Phys)