Mô não người được cấy vào chuột, vốn thiếu phần quan trọng của não, có thể phát triển để chiếm phần lớn không gian trống và kết nối với hệ thần kinh của động vật.
Đây là theo một nghiên cứu được công bố vào ngày 16 tháng 9 Thiên nhiên1mô tả sự tích hợp rộng rãi nhất của tế bào não người và động vật cho đến nay. Chiến lược thử nghiệm này đã vượt qua những trở ngại từ lâu đã cản trở các nhà nghiên cứu phát triển các bệnh tâm thần kinh trong mô não trong phòng thí nghiệm.
Tế bào não người được cấy vào chuột gây hưng phấn và lo lắng
Đồng tác giả nghiên cứu Sergio Pasca, một nhà khoa học thần kinh tại Đại học Stanford ở California, cho biết các động vật lai mang lại một cách chưa từng có để thử nghiệm thuốc và nghiên cứu các bệnh liên quan đến sự phát triển não bất thường, chẳng hạn như bệnh bại não. Ông nói: “Bây giờ chúng tôi có một hệ thống mới rất mạnh mẽ” để hiểu “điều gì khiến bộ não con người trở nên độc đáo và đặc biệt dễ mắc bệnh”.
Mặc dù việc tạo ra các loài lai giữa người và chuột, hay còn gọi là chimera, gây ra mối lo ngại và câu hỏi về đạo đức đối với một số người, nhưng các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này cho rằng cần phải có biện pháp phòng ngừa khi tiến hành nghiên cứu như thế này. Ví dụ, theo Pasca, công trình này đã được giám sát chặt chẽ, bao gồm cả sự xem xét của các hội đồng đạo đức sinh học độc lập.
Madeline Lancaster, một nhà khoa học thần kinh phát triển tại Đại học Cambridge, Vương quốc Anh, cho biết thời điểm thực hiện quy trình – được thực hiện vài ngày sau khi chuột con được sinh ra và vượt qua thời điểm hệ thống dây dẫn chính của não đã hình thành – cũng đảm bảo rằng các tế bào của con người không đảm nhận việc suy nghĩ phức tạp. Trên thực tế, các cuộc kiểm tra hành vi đã chỉ ra rằng mô của con người không làm tăng trí thông minh của loài gặm nhấm.
Ông nói: “Mục tiêu ở đây rõ ràng không phải là tạo ra một con chuột cực ngầu — và điều đó sẽ không xảy ra”. Mục tiêu ở đây là đưa mô não con người vào bên trong môi trường cơ thể thực “để bạn có thể bắt đầu sử dụng nó để tìm hiểu về sinh học thần kinh của con người và các bệnh thần kinh ở con người”.
Tác dụng của cấy ghép
Các nhà thần kinh học đã phải vật lộn trong nhiều thập kỷ với việc không thể nghiên cứu mô não con người. Mặc dù các cơ quan não của con người, là các cụm tế bào thần kinh được phát triển từ tế bào gốc của con người trong đĩa petri, đã cung cấp cơ hội cho sự phát triển tế bào thần kinh sớm, nhưng chúng thường không có mạch máu và không có cơ thể để gửi và nhận tín hiệu từ đó.
Năm 2022 Paska và các đồng nghiệp của ông đã cho thấy2 rằng việc cấy ghép các bào quan não người vào chuột sơ sinh cho phép các tế bào thần kinh trong cấu trúc trưởng thành và kết nối với các con đường cảm giác. Hai năm sau, nhóm nghiên cứu đánh giá những con chuột này để xác định xem thuốc antisense oligonucleotide có tác dụng chống lại hội chứng Timothy, một tình trạng di truyền nghiêm trọng liên quan đến bệnh tự kỷ và động kinh hay không.3.
Tuy nhiên, trong những mô hình trước đó, các nhà khoa học đã ghép các mảnh ghép của con người cùng với mô chuột hiện có và chúng phát triển nhanh chóng. Vì vậy, khi các tế bào thần kinh trong các bào quan của con người bắt đầu mở rộng để kết nối, các tế bào não của loài gặm nhấm đã chiếm phần lớn không gian sẵn có.
Các mô hình nhỏ của bộ não con người cho thấy các cơ quan phức tạp này hình thành như thế nào
Trong nghiên cứu mới nhất, Pasca và nhóm của ông đã biến đổi gen chuột để các tế bào tiền thân hình thành vỏ não không thể tồn tại, khiến một phần khoang não trống rỗng. Georgia Quadrato, nhà khoa học thần kinh về phát triển tại Đại học Nam California ở Los Angeles, cho biết: “Đối với tôi, sự đổi mới thực sự là loại bỏ sự cạnh tranh về không gian”. (Ở người, vỏ não là lớp ngoài cùng của não kiểm soát khả năng suy nghĩ và trí nhớ phức tạp.)
Nếu không có sự cạnh tranh, tế bào của con người sẽ phát triển mạnh mẽ. Từ hai đến ba tháng sau khi mô người được cấy ghép, nó nở ra khoảng năm lần, lấp đầy hơn 90% khoảng trống và gửi các hình chiếu tới tủy sống của loài gặm nhấm.
Mô của con người đã phát triển các tế bào thần kinh chuyên biệt, bao gồm các tế bào lớn, có gai tương tự như tế bào thần kinh von Economo, một loại tế bào liên quan đến nhận thức xã hội ở người và một số động vật khác, chưa từng được tìm thấy trong các đĩa thí nghiệm. Pasca nói: “Những tế bào này dễ bị rối loạn thoái hóa thần kinh nhất, đặc biệt là chứng mất trí nhớ vùng trán.
