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

Tại Hội nghị Thượng đỉnh Quốc tế Lần thứ ba về Chỉnh sửa bộ gen người đang diễn ra ở London, một nhóm các nhà khoa học Nhật Bản cho biết họ vừa đạt được một đột phá quan trọng: Tạo ra được những con chuột con từ hai chuột bố mà không cần có chuột mẹ.

Giáo sư Katsuhiko Hayashi, nhà nghiên cứu tế bào gốc tại Đại học Osaka giải thích, ông và nhóm của mình đã làm được điều này bằng cách biến tế bào da chuột đực thành tế bào trứng của chuột cái, sau đó thụ tinh cho chúng bằng tinh trùng của một con chuột đực khác.

Kết quả là 7 con chuột con đã ra đời và sống khỏe mạnh từ phương pháp đột phá này.

Trước đây, các nhà khoa học cũng từng thử tạo ra chuột con từ hai chuột đực, nhưng những con chuột con này chỉ sống sót được qua vài ngày tuổi. Nút thắt của kỹ thuật này nằm ở chỗ phải tạo ra được các cặp nhiễm sắc thể XX khỏe mạnh từ nhiễm sắc thể XY.

Giáo sư Hayashi cho biết mình đã giải được bài toán 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”.

Xóa nhiễm sắc thể Y rồi nhân đôi nhiễm sắc thể X trong tế bào

Từ lâu, các nhà khoa học đã biết mọi tế bào của sinh vật đều tiến hóa 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 quay trở lại thành tế bào gốc đa năng. Điều này mở ra một cơ hội cho phép bạn hoán đổi bất kỳ hai loại tế bào nào với nhau.

Ví dụ, tế bào da của chuột có thể được lập trình quay 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 trở thành tế bào trứng của chúng đã được thực hiện thành công từ rất lâu. Nhưng tế bào da của chuột đực thì không thể, vì một nút thắt: Chúng mang nhiễm sắc thể đực XY thay vì XX, là nhiễm sắc thể cái.

Để giải quyết vấn đề này, giáo sư Hayashi đã thiết kế một môi trường nuôi cấy tế bào đặc biệt, để sau khi họ thả tế bào gốc đa năng của chuột đực vào đó, các tế bào này sẽ tự nhiên mất đi nhiễm sắc thể Y.

Bởi nhiễm sắc thể Y đã bị rơi rụng, những tế bào gốc chỉ còn lại một nhiễm sắc thể X. Một hợp chất được gọi là reversine sau đó được thêm vào môi trường. Hợp chất này có tác dụng làm nhiễu quá trình phân bào, khiến các tế bào thu nạp thêm nhiễm sắc thế X.

"Chúng tôi thực sự đã cố gắng thiết lập một hệ thống nhân đôi nhiễm sắc thể X", giáo sư Hayashi nói. Với cặp nhiễm sắc thể XX có được 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 bình thường.

Các nhà khoa học đã kiểm tra sức khỏe những quả trứng này bằng cách thụ tinh cho chúng bằng tinh trùng của một 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 bắt đầu tưởng tượng ra viễn cảnh hai người đàn ông có thể có con được với nhau từ nghiên cứu này, các nhà khoa học cho biết đó vẫn còn là một viễn cảnh khá xa vời. 

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

Chúng ta biết các thí nghiệm trên chuột còn lâu mới đạt được tới thành công trên người. Chuột và người chỉ chia sẻ 92% DNA trùng khớp. Do đó, chỉ có khoảng 37% thử nghiệm thành công trên chuột sẽ tiếp tục thành công trên người.

Các tế bào trứng và tinh trùng ở chuột còn chia sẻ ít điểm chung hơn nhiều so với con người chúng ta. "Chúng ta vẫn chưa hiểu đầy đủ về cơ chế sinh học độc đáo của quá trình hình thành giao tử ở người để mô phỏng theo nghiên cứu của Hayashi trên chuột", giáo sư George Daley, hiệu trưởng Trường y Harvard cho biết.

"Giữa chuột và người có một 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 thừa nhận. 

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

Nó có thể chưa giúp những người đàn ông có con được với nhau ngay lập tức, vì rào cản về mặt đạo đức và luật pháp. Nhưng có một ứng dụng tiềm năng từ nghiên cứu này dành cho những người phụ nữ bị mắc hội chứng Turner.

Chúng ta biết phụ nữ mắc hội chứng Turner thường bị vô sinh vì thiếu một nhiễm sắc thể X. Thay vì sở hữu cặp XX như bình thường, họ chỉ còn lại một đơn nhiễm sắc thể XO. Bây giờ, nếu nhiễm sắc thể X được nhân đôi, căn bệnh của họ sẽ được chữa lành.

"Thủ thuật lớn nhất ở đây chính là sự nhân đôi của nhiễm sắc thể X", giáo sư Hayashi nói.

Ngoài ra, bởi bạn có thể "copy/paste" một nhiễm sắc thể, các bác sĩ hoàn toàn có thể sửa đổi một quả trứng từ một người phụ nữ có lỗi đột biến trên một bên nhiễm sắc thể X. Điều này sẽ có tác dụng ngăn ngừa nhiều bệnh di truyền từ mẹ sang con.

Tham khảo Businessinsider, Nature, Harvard