Bộ não con người thu nhỏ được phát triển trong nhiều tháng khi được cấy ghép trong bộ não chuột.
Những con chuột này cư xử giống như những người con chuột khác cùng loài, các nhà khoa học cho biết, và chúng cũng giống nhau - ngoại trừ bộ não nhỏ của con người đã được cấy vào vỏ não của loài gặm nhấm này: bên trong hộp sọ của chúng.
Theo bài báo cáo khoa học công bố hôm thứ Hai ngày 16 tháng 4 năm 2018 của các nhà khoa học tại Viện Salk trên tạp chí Nature[1] là ấn phẩm đầu tiên mô tả cấy ghép não người thành công vào bộ não của một loài khác, với não chủ cung cấp các não nhỏ cỡ hạt đậu lăng với đủ máu và chất dinh dưỡng để giữ chúng sống phát triển trong nhiều tháng. Điều này sẽ không phải là cuối cùng, khi các nhà khoa học đang sử dụng cách tiếp cận để tìm hiểu sự phát triển não bộ của con người và kiểm tra xem các thực thể nhỏ bé có thể phục vụ như một bộ dụng cụ sửa chữa vỏ não hay không, thay thế các vùng não bị thương hoặc không phát triển bình thường.
Đó là "một tiến bộ kỹ thuật quan trọng", nhà thần kinh học Michal Stachowiak thuộc trường đại học bang New York, Buffalo, người đã tạo ra các cơ quan cấu trúc (organoids) não người để nghiên cứu tâm thần phân liệt, và "bước khởi đầu quan trọng trong việc sử dụng organoids trong y học tái tạo".
Khi các nhà nghiên cứu Viện Salk mô tả ngắn gọn các thí nghiệm của họ vào tháng 11 năm ngoái tại cuộc họp thường niên của Hiệp hội khoa học thần kinh, các nhà sinh học học đã đặt ra câu hỏi về cấy ghép bộ não của con người có thể sẽ làm những gì đối với trí thông minh, ý thức của chuột, và thậm chí danh tính của chuột. Bài báo được công bố trên tạp chí Nature Biotechnology cho biết chi tiết về sự thành công của cơ quan cấu trúc con người được tích hợp vào não chuột và giải quyết một trong những mối quan tâm: Ít nhất là trong các cuộc thử nghiệm mà các nhà khoa học đã thực hiện, những con chuột có bộ phận cơ thể não của con người dường như không khác biệt và không thông minh hơn so với những con chuột trong phòng thí nghiệm tiêu chuẩn.
https://www.scientificamerican.com/article/miniature-human-brains-grow-for-months-when-implanted-in-mice-skulls/
Kể từ khi các tế bào não người đầu tiên được tạo ra từ tế bào gốc vào năm 2013, các nhà khoa học đã tạo ra các cấu trúc giống như trong não của bào thai, để tạo mầm hàng chục loại tế bào não khác nhau và phát triển những dị thường như những bệnh gây ra các bệnh thần kinh như Hội chứng Timothy. Các nhà nghiên cứu hy vọng các organoids sẽ tốt hơn các động vật thí nghiệm để khám phá bộ não con người phát triển như thế nào, cả khi bình thường và khi mọi thứ trở nên tồi tệ để xác định các mục tiêu điều trị hoặc chỉnh sửa gen tiềm năng.
Công thức cơ bản lấy các tế bào gốc của con người, làm cho chúng biệt hoá thành các tế bào não và cho phép chúng phát triển thành các thực thể một vài milimet trên cơ thể bắt chước cấu trúc, quần thể tế bào và thậm chí cả hoạt động xung điện của phiên bản toàn diện.
Nhưng trạng thái có vẻ thật của cơ quan cấu trúc não người bị hạn chế: Một khi chúng phát triển hơn một vài milimét, oxy và chất dinh dưỡng không thể đi tới các tế bào bên trong lõi của chúng. "Trong tay của chúng tôi, các organoids ngừng phát triển khoảng năm tuần", ông Fred Gage của Salk, người đứng đầu nghiên cứu cho biết. “Đó là một chức năng có kích thước chứ không phải là thời gian. Chúng tôi thấy một số tế bào chết ngay cả trong các cạnh của các organoids bắt đầu từ 10 tuần, trở nên thực sự ấn tượng theo thời gian. Đây là một trở ngại rõ ràng đối với nghiên cứu lâu năm ” nếu mục tiêu là theo dõi sự phát triển của não lâu hơn ba tháng hoặc hai giai đoạn trước, giai đoạn mà các organoids não hiện tại bắt đầu khô héo. Cấy ghép các organoids não người trong não chuột cung cấp cho chúng mọi thứ họ cần để lớn lên và phát triển.
Do đó, nhóm nghiên cứu Salk lấy các organoids não người đã phát triển trong các đĩa thí nghiệm từ 31 đến 50 ngày và cấy chúng vào não chuột (hơn 200 mẫu cho đến nay) mà từ đó chúng đã loại bỏ một ít mô để nhường chỗ cho chúng. Vì các tế bào của con người đã được biến đổi gen để biểu hiện bằng các protein huỳnh quang màu xanh lá cây, các đốm màu tí hon đã xuất hiện trong lớp vôi rực rỡ qua cửa sổ trong suốt mà các nhà khoa học dán vào sọ của con chuột.
Khoảng 80% được cấy ghép. Trong vòng 2 đến 12 tuần, các tổ chức cấu trúc não đã mọc thêm các tế bào thần kinh, bao gồm cả các tế bào được tìm thấy ở những vùng rất cụ thể của vỏ não người; các tế bào glia(các tế bào liên kết của hệ thần kinh) bao gồm các tế bào hình sao; và các tế bào gốc thần kinh. Vào ngày thứ 14 gần như tất cả các organoids đã phát triển một mạng lưới giàu các mạch máu mang chất dinh dưỡng và oxy, cho phép chúng tồn tại tới 233 ngày. Cấu trúc và sự trưởng thành của tế bào của chúng giống như là của trẻ sơ sinh.
Các organoids cấy ghép cũng gửi được các sợi trục - các sợi sinh học mang tín hiệu não từ nơron này đến tế bào thần kinh khác - ở cả hai bên của não chuột, không chỉ bên cạnh cửa sổ, và hình thành các khớp thần kinh mạnh mẽ với các tế bào thần kinh chuột: hoạt động thần kinh của hai loài đã được đồng bộ hóa.
Tuy nhiên, loài gặm nhấm chuột có não ghép tạo với người không phải là những kẻ học hỏi tốt hơn loài chuột chỉ có não chuột. Các nhà khoa học đặt những con chuột lên một bục tròn với 20 lỗ xung quanh mép, nhẹ nhàng dẫn chúng đến một lỗ dẫn đến một đường hầm thoát và sau đó để cho chúng tự thử nghiệm để kiểm tra trí nhớ của chúng. (Các lỗ khác bị bít lại.) Vào ngày đầu tiên thử nghiệm, những con chuột với bộ phận cơ thể não người mắc ít sai lầm hơn, tìm lỗ đúng hơn thường xuyên hơn, nhưng tình trạng này biến mất vào ngày thứ hai.
[1] https://www.nature.com/articles/nbt.4127
(Toto - Theo Nature, Scientific American)
0 Nhận xét