Bước tiến: Nhà khoa học thành công trong việc giúp hai chuột đực sinh con với nhau

Với cặp nhiễm sắc thể XX tạo ra từ quá trình nhân đôi, tế bào da của chuột đực đã được chuyển đổi thành tế bào trứng của chuột cái.

Tại Hội nghị Thượng đỉnh Quốc tế lần thứ ba về chỉnh sửa gen người tại London, một nhóm nhà khoa học Nhật Bản đã đạt được bước tiến quan trọng: tạo ra con chuột từ hai chuột bố mà không cần có chuột mẹ.

Giáo sư Katsuhiko Hayashi, chuyên gia nghiên cứu tế bào gốc tại Đại học Osaka, và nhóm của ông đã thực hiện điều này bằng cách chuyển đổi tế bào da của chuột đực thành tế bào trứng của chuột cái, sau đó thụ tinh chúng bằng tinh trùng của một con chuột đực khác.

Kết quả là đã có 7 con chuột con được sinh ra và phát triển khỏe mạnh từ phương pháp đột phá này.

Trước đây, những nỗ lực tạo ra chuột con từ hai chuột đực chỉ đạt được kết quả hạn chế với những con chỉ sống sót qua vài ngày. Thách thức lớn nhất của kỹ thuật này là tạo ra các cặp nhiễm sắc thể XX mạnh mẽ từ nhiễm sắc thể XY.

Giáo sư Hayashi cho biết ông đã giải quyết được vấn đề đó.

'Đây là lần đầu tiên tế bào trứng của động vật có vú được tạo ra từ tế bào con đực', ông nói. 'Những con chuột sinh ra từ thí nghiệm rất khỏe mạnh. Chúng trông ổn và có vẻ đang phát triển bình thường. Sớm thôi chúng cũng sẽ trở thành những con chuột bố”.

Loại bỏ nhiễm sắc thể Y và nhân đôi nhiễm sắc thể X trong tế bào

Từ lâu, các nhà khoa học đã biết rằng mọi tế bào của sinh vật đều xuất phát từ một nguồn gốc chung, đó là các tế bào gốc đa năng. Đây là những tế bào có trong phôi thai, sau đó phân chia thành mọi tế bào khác trong cơ thể.

Kỳ diệu hơn nữa là các tế bào đã biệt hóa vẫn có thể được lập trình để trở lại thành tế bào gốc đa năng. Điều này mở ra một cơ hội cho phép bạn chuyển đổi bất kỳ hai loại tế bào nào với nhau.

Ví dụ, tế bào da của chuột có thể được lập trình trở lại thành tế bào gốc, sau đó, tế bào gốc này có thể được hướng dẫn trở thành tế bào trứng.

Việc biến tế bào da của chuột cái thành tế bào trứng đã thành công từ lâu. Tuy nhiên, tế bào da của chuột đực lại gặp khó khăn, vì chúng mang nhiễm sắc thể XY thay vì XX, nhiễm sắc thể cái.

Để giải quyết vấn đề này, giáo sư Hayashi đã tạo ra một môi trường nuôi cấy tế bào đặc biệt. Khi thả tế bào gốc đa năng của chuột đực vào đó, chúng tự nhiên mất đi nhiễm sắc thể Y.

Sau khi nhiễm sắc thể Y bị loại bỏ, tế bào gốc chỉ còn lại một nhiễm sắc thể X. Hợp chất reversine sau đó được thêm vào môi trường, làm nhiễu quá trình phân bào và khiến các tế bào nhận thêm nhiễm sắc thể X.

'Chúng tôi đã cố gắng thiết lập một hệ thống nhân đôi nhiễm sắc thể X', giáo sư Hayashi nói. Với cặp nhiễm sắc thể XX được tạo ra từ quá trình nhân đôi, tế bào da của chuột đực đã được chuyển thành tế bào gốc đa năng của chuột cái. Bây giờ, chúng có thể được biến thành tế bào trứng như thường lệ.

Các nhà khoa học đã kiểm tra sức khỏe của những quả trứng này bằng cách thụ tinh chúng bằng tinh trùng của một con chuột đực khác. Phôi sau đó được chuyển vào tử cung của một con chuột cái mang thai hộ. Kết quả là 7 phôi trong số 630 phôi được chuyển đã phát triển thành chuột con, sinh ra những con chuột khỏe mạnh.

Vẫn còn trong buổi bình minh

Mặc dù nhiều người đã bắt đầu tưởng tượng về viễn cảnh hai người đàn ông có thể có con với nhau từ nghiên cứu này, nhưng các nhà khoa học cho biết đó vẫn còn là một viễn cảnh khá xa xôi.

Nghiên cứu của giáo sư Hayashi chưa được công bố trên bất kỳ tạp chí khoa học nào, vì vậy, nó chưa được bình chọn ngang hàng bởi các nhà khoa học khác. Ngay cả khi nó được xác nhận, việc áp dụng kết quả từ chuột sang người vẫn là một thách thức rất lớn.

Chúng ta biết rằng các thí nghiệm trên chuột sẽ mất rất nhiều thời gian để đạt được thành công trên người. Chuột và con người chỉ chia sẻ 92% DNA trùng khớp. Do đó, chỉ có khoảng 37% thử nghiệm thành công trên chuột sẽ thành công trên người.

Tế bào trứng và tinh trùng ở chuột có ít điểm chung hơn nhiều so với con người. 'Chúng ta vẫn chưa hiểu rõ về cơ chế sinh học độc đáo của quá trình hình thành giao tử ở người để áp dụng theo nghiên cứu của Hayashi trên chuột', giáo sư George Daley, hiệu trưởng Trường Y Harvard, nhấn mạnh.

'Giữa chuột và con người có sự khác biệt lớn. Những khác biệt này thường làm phức tạp thêm những nỗ lực áp dụng những khám phá mới về sinh học tế bào gốc và sinh sản từ chuột sang người', giáo sư Hayashi nhấn mạnh.

Tuy nhiên, ông cho biết từ góc độ kỹ thuật và công nghệ, nghiên cứu của ông có thể được áp dụng thành công trên người trong vòng 10 năm tới.

Mặc dù có thể không giải quyết ngay lập tức vấn đề về việc nam giới có thể có con với nhau do các rào cản về đạo đức và pháp luật, nghiên cứu này mang lại tiềm năng ứng dụng cho phụ nữ mắc hội chứng Turner.

Phụ nữ mắc hội chứng Turner thường gặp vấn đề về vô sinh do thiếu một nhiễm sắc thể X. Tuy nhiên, nếu nhiễm sắc thể X được nhân đôi, điều này có thể chữa lành căn bệnh của họ.

'Thủ thuật quan trọng nhất ở đây chính là việc nhân đôi nhiễm sắc thể X', giáo sư Hayashi nhấn mạnh.

Ngoài ra, vì bạn có thể 'sao chép/dán' một nhiễm sắc thể, các bác sĩ có thể sửa đổi một quả trứng từ một phụ nữ có lỗi đột biến trên một nhiễm sắc thể X, từ đó ngăn ngừa nhiều bệnh di truyền từ mẹ sang con.

Tham khảo Businessinsider, Nature, Harvard