Các nhà nghiên cứu đã tạo ra những con chuột có bộ não nửa người để hiểu và phát triển các phương pháp điều trị mới cho các bệnh như tâm thần phân liệt, động kinh, bại não, thiểu năng trí tuệ và các dạng sa sút trí tuệ hiếm gặp.
Các nhà khoa học đã cấy ghép các tế bào não người được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm vào những động vật được thiết kế để sinh ra không có vỏ não hoặc hồi hải mã. Điều này tạo chỗ cho mô người phát triển bên trong hộp sọ của loài gặm nhấm.
Quy trình này có nghĩa là các nhà khoa học hiện có thể lấy tế bào từ bệnh nhân bị rối loạn não, biến chúng thành mô não trong phòng thí nghiệm và phát triển mô đó ở động vật sống. Sau đó, động vật có thể được nghiên cứu để xem bệnh biểu hiện như thế nào trong mô não của con người và loại thuốc nào có thể điều trị những tình trạng này.
“Chúng ta đã và đang làm việc chăm chỉ với tư cách là một xã hội để tìm ra giải pháp trị liệu cho những tình trạng này, nhưng thực tế là chúng ta đang bị tụt lại phía sau trong lĩnh vực tâm thần học và khoa học thần kinh. [by] Sergiu Pasca, giáo sư tâm thần học tại Đại học Stanford, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết mọi ngành y học và chúng tôi đều có ít nhà trị liệu hơn bất kỳ ngành y học nào.
Ông nói: “Điều này có thể là do bộ não con người rất phức tạp, nhưng cũng có thể là do bộ não con người không thể tiếp cận được”. “Một phần, mục tiêu của chúng tôi là làm cho các khía cạnh phát triển và chức năng não bộ của con người có thể tiếp cận được với nghiên cứu.”
Đây là công trình mới nhất trong lĩnh vực cơ quan thần kinh, trong đó các tế bào não người được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm được tập hợp thành những cấu trúc nhỏ nhưng phức tạp mô phỏng một số đặc điểm của não thật.
Các chất hữu cơ, mặc dù có khả năng thay đổi cuộc chơi trong lĩnh vực y học não, nhưng đã gây ra một làn sóng lo ngại về mặt đạo đức, nhất là về việc liệu các mảnh mô có thể trở nên có ý thức hay cảm thấy đau đớn hay không, cũng như phúc lợi của động vật được cấy ghép các chất hữu cơ.
Pasca cho biết tác phẩm đã nhận được sự giám sát chặt chẽ về mặt đạo đức ngay từ đầu.
Các chuyên gia cho rằng điều này nên tiếp tục. Emily Jackson, giáo sư luật tại Trường Kinh tế Luân Đôn và là chủ tịch của một báo cáo gần đây về các cơ quan thần kinh cho Hội đồng Đạo đức Sinh học Nuffield, cho biết: “Phúc lợi động vật là mối quan tâm thực sự quan trọng và cần phải kiểm soát động vật nghiêm ngặt để đánh giá tác động lên chúng.”
Trong công việc trước đây, nhóm Stanford đã cấy ghép tế bào thần kinh của con người vào não chuột. Các mô này đã bén rễ và gắn liền với sự tuần hoàn của não động vật, nhưng có rất ít chỗ cho mô của con người phát triển.
Để giải quyết vấn đề, các nhà nghiên cứu đã biến đổi gen chuột để ức chế sự phát triển của các vùng não quan trọng, vỏ não và vùng đồi thị. Điều đáng kinh ngạc là những con chuột vẫn sống sót nhờ những phần còn lại của não đảm nhận vai trò mới. Mặc dù chuột có vẻ bình thường nhưng chúng lại cẩn thận khi đi lại và quên nhiều hơn.
Trong tạp chí Nature, Pasca mô tả cách chuột được cấy ghép các cơ quan não người, chúng được tạo ra bằng cách lập trình lại các tế bào da được hiến tặng. Những con chuột sơ sinh được tiêm nhiều mũi vào vùng não bị thiếu, mỗi mũi chứa khoảng 100.000 tế bào não người. Tổng cộng, loài gặm nhấm thiếu khoảng 14 triệu tế bào não chuột, dẫn đến khoảng 4 triệu tế bào người – bằng một nửa kích thước của bộ não.
Ba tháng sau cuộc phẫu thuật, mô người được gắn vào máu của chuột và gần như lấp đầy hoàn toàn khoang, chiếm khoảng một nửa kích thước não của loài gặm nhấm. Một số tế bào thần kinh của con người hình thành các kết nối với tế bào não và tủy sống của chuột.
Các tế bào thần kinh của con người không được hình thành và kết nối như con người, và mô não chưa trưởng thành đến mức như ở thời kỳ giữa thai kỳ. Các thử nghiệm trên chuột “xenocortical” cho thấy các con vật không cải thiện sau khi cấy ghép, nhưng tình trạng run và các vấn đề về nhận thức của chúng được cải thiện đôi chút.
Để chứng minh làm thế nào chuột có thể làm sáng tỏ các rối loạn não bộ của con người, các nhà nghiên cứu đã cho một số con vật tiếp xúc với lượng oxy thấp trong 5 giờ. Điều này cho thấy các tế bào thần kinh của con người dễ bị thiếu oxy, có thể gây bại não khi mang thai và sinh nở.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng mô não người ở chuột có chứa các tế bào hiếm gọi là tế bào thần kinh von Economo, những tế bào này chỉ được nhìn thấy khi khám nghiệm tử thi. Các tế bào này nằm trong số những tế bào đầu tiên chết trong chứng mất trí nhớ vùng trán-thái dương, một dạng bệnh hiếm gặp mà Pashka hiện hy vọng có thể nghiên cứu ở chuột ngoại vỏ não.
Giáo sư Madeline Lancaster, trưởng nhóm tại Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử MRC ở Cambridge, cho biết phương pháp này phù hợp nhất với các câu hỏi về rối loạn và phương pháp điều trị khi cần đến động vật. Ông nói: “Tôi không rõ điều này ảnh hưởng như thế nào đến hiểu biết của chúng ta về sự phát triển não bộ con người vì nó quá nhân tạo chứ không phải cách não phát triển một cách tự nhiên”.
Nhiều nhà nghiên cứu nghiên cứu về các cơ quan não đã phát triển chúng trong ống nghiệmhoặc trên đĩa. Hy vọng chúng sẽ giúp giảm số lượng động vật được sử dụng trong nghiên cứu. Lancaster nói: “Nó chắc chắn nhạy cảm về mặt đạo đức và phải có lý do chính đáng để thực hiện kiểu thí nghiệm trên động vật này, điều mà hầu hết các phương pháp khoa học không yêu cầu”. “Cánh đồng vẫn có đầy đủ mục đích trong ống nghiệm giải quyết vấn đề, nhưng làm như vậy cũng có thể cung cấp thông tin về những gì cần phải làm để cải thiện chúng trong ống nghiệm mô hình để đạt đến giai đoạn trưởng thành.”
