Khi chuột đực sinh con

Bước tiến lớn cho công nghệ

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã tạo ra trứng từ tế bào của chuột đực; kết quả cho thấy rằng khi trứng được thụ tinh cấy vào chuột cái, trứng có thể phát triển thành những con non khoẻ mạnh. Những con non này hoàn toàn có chức năng sinh sản như những con non bình thường.

Phương pháp này được công bố vào ngày 8/3 tại Hội nghị thượng đỉnh quốc tế lần thứ ba về Chỉnh sửa bộ gen người tổ chức tại London (Anh). Keith Latham, nhà sinh vật học phát triển tại Đại học bang Michigan ở East Lansing (Mỹ) khẳng định: “Đây là một bước tiến đáng kể với những công nghệ ứng dụng tiềm năng quan trọng”. Trước đó, vào năm 2018, hai nhóm nhà khoa học ở Trung Quốc và Mỹ đã nghiên cứu sử dụng tế bào gốc phôi được tạo từ tinh trùng hoặc trứng từ 2 con chuột đồng giới. Nhưng trong thí nghiệm, chỉ có những con được tạo từ hai con chuột cái mới có thể sống đến tuổi trưởng thành và có khả năng sinh sản; những con được sinh bởi hai chuột đực thì chỉ sống được vài ngày.

Vào năm 2020, một nhóm do nhà sinh học Katsuhiko Hayashi (thuộc Đại học Osaka, Nhật Bản), dẫn đầu, đã mô tả những thay đổi di truyền cần thiết để tế bào trưởng thành thành trứng trong đĩa thí nghiệm. Vào năm 2021, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng họ có thể tái tạo lại môi trường của buồng trứng chuột, để những phôi từ tế bào gốc của chuột đồng giới phát triển bình thường. Sau khi hoàn thành, chuột được tạo bởi phôi thai này có tuổi thọ như những chú chuột sinh bởi phương pháp tự nhiên và có khả năng sinh sản.

“Đây là trường hợp đầu tiên tạo ra tế bào trứng của động vật có vú từ tế bào đực” - Katsuhiko Hayashi, nổi tiếng với tư cách là người tiên phong trong lĩnh vực nuôi cấy tế bào sinh sản phòng thí nghiệm, khẳng định.

Hayashi và cộng sự bắt tay vào dự án tạo trứng bằng tế bào lấy từ chuột đực trưởng thành. Nhóm nghiên cứu đã lập trình lại toàn bộ để tạo ra các “tế bào gốc đa năng”. Các nhà khoa học trong nhóm đã nuôi cấy các tế bào này trong môi trường nuôi cấy cho đến khi trong số chúng tự động mất nhiễm sắc thể Y. (Giống như ở người, các tế bào của chuột đực thường chứa một nhiễm sắc thể X và một nhiễm sắc thể Y). Sau đó, họ xử lý các tế bào bằng một hợp chất có tên là reversine, hợp chất này có chức năng tăng tỉ lệ thành công trong sự phân bố nhiễm sắc thể khi phân chia tế bào và tìm kiếm các tế bào nhiễm sắc thể nữ (hai bản sao nhiễm sắc thể X).

Giống như ở người, giống đực của chuột cũng cần có nhiễm sắc thể X và Y, còn giống cái ở chuột cần 2 nhiễm sắc thể XX. Vì vậy, ông Hayashi và đồng nghiệp đã nghiên cứu thành công cách tách nhiễm sắc thể Y ra khỏi tế bào của chuột đực, và nhân đôi thành 2 nhiễm sắc thể XX. Từ đó, tế bào của chuột đực cũng có chức năng sinh sản như chuột cái, có thể tạo ra trứng.

Hayashi nói: “Đây là sự nhân đôi của nhiễm sắc thể X. Chúng tôi đã cố gắng thiết lập một hệ thống nhân bản nhiễm sắc thể X”.

Từ đó, nhóm nghiên cứu đã cho các “tế bào gốc đa năng cảm ứng” tín hiệu di truyền cần thiết để hình thành trứng chưa trưởng thành. Sau đó, họ thụ tinh trứng bằng tinh trùng của chuột đực và chuyển phôi thu được vào tử cung của chuột cái.

Cụ thể hơn, nhóm nghiên cứu lấy tế bào da từ đuôi của chuột đực và biến đổi chúng thành “tế bào gốc đa năng cảm ứng”, có thể phát triển thành nhiều loại tế bào hoặc mô khác nhau. Sau đó, họ xử lý tế bào gốc của chuột đực thành tế bào cái và tạo ra các tế bào trứng có chức năng sinh sản. Cuối cùng, nhóm nghiên cứu sẽ thụ tinh cho những quả trứng đó và cấy phôi vào chuột cái.

Tuy nhiên, tỷ lệ sống sót của những phôi này rất thấp. Trong số 630 phôi được thí nghiệm, chỉ có 7 phôi phát triển thành chuột con. Những chú chuột đặc biệt này phát triển bình thường và có khả năng sinh sản khi trưởng thành, Hayashi cho biết tại cuộc họp báo.

Kỹ thuật này chỉ là bước đầu cho mọi phương pháp áp dụng vào thực tiễn. Hayashi cho biết rằng, nhóm của ông ghi chú cẩn thận đặc điểm của những chú chuột con từ thí nghiệm, để phát hiện sớm bất kỳ những sự khác biệt của chúng với những chuột con được tạo theo phương pháp tự nhiên thông thường.

Diana Laird, chuyên gia về tế bào gốc và sinh sản tại Đại học California, San Francisco (Mỹ) khẳng định, “Đó là một nghiên cứu phi thường, là một bước tiến quan trọng trong cả tế bào gốc và sinh học sinh sản”.

Hayashi dự đoán rằng về mặt kỹ thuật có thể tạo ra một quả trứng người từ tế bào da của nam giới trong vòng một thập kỷ. Những người khác cho rằng mốc thời gian này là “cách suy nghĩ lạc quan” vì các nhà khoa học vẫn chưa tạo ra được trứng người nuôi trong phòng thí nghiệm từ tế bào cái.

Nhóm của Hayashi hiện đang cố gắng tái tạo thành tựu này với tế bào người, mặc dù sẽ có những trở ngại đáng kể đối với việc sử dụng trứng nuôi trong phòng thí nghiệm cho mục đích lâm sàng. Ông Hayashi khẳng định rằng bản thân ủng hộ công nghệ được sử dụng lâm sàng để cho phép hai người đàn ông có con nếu nó an toàn.

“Tôi không biết liệu họ có sẵn sàng để sinh hay không - ông nói thêm - Đó không phải là câu hỏi chỉ dành cho chương trình khoa học, mà còn cho xã hội”.

Kỹ thuật này cũng có thể được áp dụng để điều trị các dạng vô sinh nghiêm trọng, bao gồm cả phụ nữ mắc hội chứng Turner, trong đó một bản sao của nhiễm sắc thể X bị thiếu hoặc thiếu một phần, và Hayashi cho biết ứng dụng này là động lực chính cho nghiên cứu.

Nhà đạo đức sinh học Tetsuya Ishii tại Đại học Hokkaido ở Sapporo, Nhật Bản cho biết, sự phân nhánh trong công trình của Hayashi cũng có thể đưa sự sinh sản của con người vào “một vùng đất mới”. Ông nói thêm: “Nếu được áp dụng cho con người, nghiên cứu như vậy có thể giúp các cặp nam giới có con ruột với nhau, nhờ sự trợ giúp của các bà mẹ đẻ thuê. Điều đó cũng gợi ý rằng một người đàn ông độc thân có thể có con ruột trong tương lai”.

Nhà sinh học Mittinori Saitou - người cộng tác với ông Hayashi, cho rằng việc dịch kỹ thuật này sang tế bào người có thể là một thách thức. Các tế bào người cần thời gian nuôi cấy lâu hơn nhiều để tạo ra một quả trứng trưởng thành, điều này có thể làm tăng nguy cơ các tế bào mắc phải những thay đổi di truyền không mong muốn hoặc sẽ bị đột biến.

Giáo sư Alexander Clark, nghiên cứu về các giao tử nuôi trong phòng thí nghiệm tại Đại học California, Los Angeles (Mỹ), nói rằng công trình thành tế bào người này sẽ là một "bước nhảy vọt", bởi vì các nhà khoa học vẫn chưa tạo ra trứng người nuôi cấy trong phòng thí nghiệm từ tế bào cái.

Các nhà khoa học đã tạo ra tiền thân của trứng người, nhưng các tế bào đó đã ngừng phát triển trước thời điểm giảm phân, một bước phân chia tế bào quan trọng cần thiết cho sự phát triển của trứng và tinh trùng trưởng thành. Các chuyên gia cho rằng, các bước tiếp theo của công nghệ này là một thách thức kỹ thuật. Muốn vượt qua được điều đó có thể cần 10 năm hoặc 20 năm.

Dù còn nhiều thách thức, nhưng đây cũng là một tín hiệu vui cho những cặp vợ chồng hiếm muộn hoặc cho những cặp đôi đồng tính muốn có con của riêng mình.

Bước đột phá trước đó

Trên đây là nghiên cứu mới nhất về thử nghiệm lai tạo phôi chuột trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, bước đột phá trong việc lai tạo phôi đã được tìm thấy từ mùa hè năm ngoái, các nhà khoa học ở California và Israel đã tạo phôi chuột “tổng hợp” từ tế bào gốc mà không cần tinh trùng của chuột đực, trứng hay tử cung của chuột cái. Các tế bào gốc sau đó được đặt trong một lồng ấp đặc biệt, lồng liên tục di chuyển để bắt chước độ co của tử cung. Sau 8 ngày, tức khoảng 1/3 thời kỳ mang thai của chuột, phôi đã có những dấu hiệu ban đầu về tế bào não và tim hoạt động. Chúng được mô tả là giống đến 95% với phôi chuột bình thường. Điều này chứng minh có sự sống được tạo ra.

Cụ thể hơn, những phôi này được phát triển bên trong lò phản ứng sinh học và được tạo hoàn toàn từ các tế bào nuôi cấy trong đĩa Petri (không dùng trứng và tinh trùng của chuột, cũng không cần nuôi dưỡng trong tử cung của chuột cái).

Theo hãng tin AFP, mặc dù những tế bào này là cấu trúc giống như phôi thai tổng hợp hoàn thiện nhất nhưng một số nhà khoa học không tham gia vào nghiên cứu đã cảnh báo, không nên gọi chúng là "phôi" cho đến khi chúng thực sự tạo ra một cá thể sống và có khả năng sinh sản.

Tuy vậy, nhóm nghiên cứu cho biết, họ có mục đích xa hơn, đó là thông qua nghiên cứu này sẽ phát triển bộ phận cơ thể người từ tế bào gốc.

Theo giáo sư Jacob Hanna thành viên trong tổ nghiên cứu: "Vấn đề lớn đối với việc cấy ghép là bạn cần phải tìm một người hiến tạng phù hợp, nhưng cơ thể người được ghép tạng sẽ luôn có xu hướng đào thải hoặc họ phải dùng thuốc để ngăn chặn điều này. Nếu nghiên cứu của chúng tôi thành công, sẽ không cần tìm người hiến tạng và không có sự đào thải tạng ghép nữa".

 Dù còn nhiều tranh cãi về tính khả thi cũng như việc xem xét kỹ thuật này có phù hợp tiêu chuẩn đạo đức hay không, cũng cần rất nhiều thời gian nữa mới có thể thực hiện được thử nghiệm lâm sàng trên người.

Việc phù hợp với tiêu chuẩn đạo đức trong thí nghiệm là khi những nhà khoa học ứng dụng công nghệ này cho việc gì và vào đâu. Qua những bước đột phá khoa học từ việc lai tạo phôi trên cho thấy, các nhà nghiên cứu không ngừng phát triển để có thể ứng dụng những công nghệ mới nhằm phục vụ lợi ích cộng đồng, mang lại niềm vui cho những bệnh nhân cần sự giúp đỡ.