Dũng Virgo
Một nghiên cứu do Đại học Stanford thực hiện đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực thần kinh học: các nhà khoa học đã tạo ra những con chuột có một phần đáng kể bộ não được hình thành từ tế bào người. Công trình được công bố trên tạp chí Nature, cho thấy mô thần kinh người không chỉ tồn tại trong não chuột mà còn tham gia vào một số hoạt động liên quan đến trí nhớ.
Kết quả này mở ra triển vọng xây dựng mô hình nghiên cứu mới cho các bệnh và tổn thương não. Tuy nhiên, nó cũng chạm tới một trong những câu hỏi nhạy cảm nhất của khoa học hiện đại: khi tế bào não người phát triển trong cơ thể động vật, liệu có thể xuất hiện những thay đổi về nhận thức hay không?
Stanford đã tạo ra mô hình chuột đặc biệt như thế nào?
Công trình được dẫn dắt bởi nhà thần kinh học Sergiu Pașca. Nhóm nghiên cứu không đơn giản cấy một khối mô người vào não chuột trưởng thành, mà thiết kế lại môi trường phát triển của não chuột ngay từ giai đoạn sớm.
Bằng kỹ thuật biến đổi gen, các nhà khoa học ngăn cản sự phát triển hoàn chỉnh của một số vùng quan trọng trong não chuột, đặc biệt là vỏ não và hồi hải mã. Đây là những khu vực có vai trò lớn trong việc xử lý thông tin, học tập và lưu giữ ký ức.
Việc làm giảm số lượng tế bào bản địa nhằm tạo ra khoảng trống sinh học cho các tế bào người. Sau đó, nhóm nghiên cứu đưa vào các organoid não người, tức những cụm mô thần kinh được phát triển từ tế bào người trong phòng thí nghiệm. Những cụm tế bào này tiếp tục phân chia và mở rộng trong não chuột qua nhiều tuần, thậm chí nhiều tháng.
Theo mô tả của nhóm nghiên cứu, ở một số cá thể, tế bào người chiếm gần một nửa thể tích não. Đây là quy mô lớn hơn đáng kể so với những thử nghiệm trước đó, vốn chủ yếu tập trung vào việc đưa các cụm mô thần kinh nhỏ vào não động vật để quan sát khả năng sống sót và kết nối.
Chuột vẫn hoạt động bình thường nhưng mất khả năng ghi nhớ
Một điểm đáng chú ý là những con chuột bị thiếu hụt phần lớn tế bào não vẫn có thể đi lại và phát ra tiếng kêu. Bề ngoài, chúng không biểu hiện sự khác biệt quá rõ ràng so với cách một con chuột thông thường sinh hoạt.
Tuy nhiên, các bài kiểm tra hành vi cho thấy vấn đề nghiêm trọng nằm ở khả năng ghi nhớ. Trong thí nghiệm mê cung, những con chuột bị can thiệp không thể nhớ tốt các lối đi mà chúng từng khám phá. Điều đó cho thấy việc thiếu hụt các vùng não liên quan đến trí nhớ đã ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng định hướng.
Sau khi được bổ sung tế bào não người, thành tích của các cá thể này được cải thiện rõ rệt. Chúng có khả năng định hướng trong mê cung tốt hơn so với nhóm chuột bị thiếu mô não nhưng không được ghép tế bào người.
Phát hiện này không có nghĩa chuột đã đạt tới năng lực nhận thức của con người. Giá trị chính của kết quả nằm ở chỗ nó cung cấp bằng chứng rằng mô thần kinh người có thể phát triển, kết nối và tham gia vào hoạt động xử lý thông tin trong não của vật chủ.
Mô hình được nhóm nghiên cứu gọi là “chuột dị vỏ não” (xenocortical mice), nhằm mô tả sự hiện diện và hoạt động của mô vỏ não có nguồn gốc từ loài khác.
Vì sao mô hình này quan trọng với nghiên cứu y học?
Não người rất khó nghiên cứu trực tiếp. Các nhà khoa học không thể tùy ý lấy mô não khỏe mạnh hoặc tạo ra những tổn thương có kiểm soát trên người để quan sát quá trình phục hồi. Vì vậy, organoid não và các mô hình động vật đóng vai trò quan trọng trong việc tìm hiểu cơ chế bệnh lý.
Thí nghiệm của Stanford có thể giúp giới nghiên cứu quan sát cách các tế bào thần kinh người phát triển trong một hệ thống sống hoàn chỉnh. Khác với việc nuôi organoid trong đĩa thí nghiệm, não chuột cung cấp mạng lưới mạch máu, tín hiệu sinh học và các kết nối thần kinh phức tạp hơn.
Về lâu dài, mô hình này có thể hỗ trợ nghiên cứu những tình trạng gây suy giảm trí nhớ hoặc tổn thương não. Các nhà khoa học có thể dùng nó để tìm hiểu:
- Cách tế bào thần kinh người hình thành kết nối với mô xung quanh.
- Khả năng phục hồi hoạt động của những vùng não bị khiếm khuyết.
- Cơ chế liên quan đến các dạng tổn thương ảnh hưởng đến trí nhớ.
- Phản ứng của mô thần kinh người trước các phương pháp điều trị thử nghiệm.
Những ứng dụng này vẫn đang nằm ở cấp độ nghiên cứu. Kết quả trên chuột không thể được chuyển trực tiếp thành một phương pháp điều trị cho con người, bởi giữa hai loài tồn tại khác biệt rất lớn về cấu trúc não, sinh lý và nhận thức.
Organoid não đang phát triển theo nhiều hướng
Thí nghiệm ghép mô của Stanford nằm trong xu hướng rộng hơn của công nghệ tế bào gốc và thần kinh học. Trước đó, các phòng thí nghiệm đã nghiên cứu khả năng kết nối organoid não với hệ thống máy tính để thực hiện những tác vụ đơn giản, trong đó có điều khiển trò chơi điện tử.
Một hướng khác là sử dụng các cụm mô nhân tạo như nền tảng để nghiên cứu khả năng tái tạo vùng não bị tổn thương, chẳng hạn sau đột quỵ. Ý tưởng này thường được nhắc đến dưới góc độ “phụ tùng thay thế” cho mô thần kinh, nhưng vẫn còn cách rất xa ứng dụng lâm sàng phổ biến.
Trở ngại không chỉ nằm ở việc tạo ra mô thần kinh. Các tế bào mới cần kết nối đúng với mạng lưới sẵn có, nhận được nguồn cung cấp máu phù hợp và hoạt động theo cách có thể kiểm soát. Nếu kết nối sai hoặc phát triển quá mức, chúng có thể gây ra những hậu quả khó dự đoán.
Ranh giới giữa nghiên cứu và ý thức
Việc đưa tế bào não người vào động vật lập tức tạo ra tranh luận về đạo đức sinh học. Câu hỏi được quan tâm nhất là liệu những tế bào này có thể làm thay đổi nhận thức của vật chủ theo hướng tiệm cận con người hay không.
Hiện tại, Sergiu Pașca cho rằng chuột chưa thể đạt tới mức nhận thức gần với con người. Kích thước não chuột nhỏ, cấu trúc thần kinh khác biệt và khoảng cách tiến hóa giữa hai loài vẫn rất lớn. Vì thế, sự cải thiện trong bài kiểm tra mê cung không thể được xem là dấu hiệu cho thấy chuột hình thành ý thức con người.
Dù vậy, các chuyên gia cho rằng không nên chỉ đánh giá rủi ro dựa trên kết quả của một thí nghiệm cụ thể. Khi công nghệ phát triển, khả năng đưa lượng lớn tế bào người vào các loài có hệ thần kinh phức tạp hơn sẽ tạo ra những vấn đề hoàn toàn khác.
Đặc biệt, việc cấy organoid não người vào các loài linh trưởng đã bị can thiệp để thiếu vỏ não được xem là một giới hạn không nên vượt qua. Những loài này có quan hệ tiến hóa gần con người hơn, nên nguy cơ hình thành các tổ chức thần kinh hoạt động phức tạp cũng đáng lo ngại hơn.
Cần kiểm soát cả công nghệ lẫn ứng dụng thương mại
Bên cạnh câu hỏi về ý thức, các chuyên gia đạo đức học còn cảnh báo nguy cơ xuất hiện những cơ sở điều trị bằng organoid hoạt động thiếu kiểm soát. Người mắc bệnh nặng có thể bị thu hút bởi các quảng cáo hứa hẹn chữa khỏi tổn thương não, trong khi công nghệ vẫn chưa được kiểm chứng đầy đủ.
Đây là vấn đề cần được nhìn nhận nghiêm túc vì các phương pháp liên quan đến mô thần kinh có thể tạo ra tác động lâu dài và khó đảo ngược. Trước khi tiến tới thử nghiệm trên người, cần có quy trình đánh giá độc lập, tiêu chuẩn an toàn rõ ràng và cơ chế giám sát minh bạch.
Những quy định này cũng cần phân biệt giữa các mục tiêu nghiên cứu khác nhau. Việc dùng organoid để tìm hiểu bệnh lý trong phòng thí nghiệm không giống với việc cấy mô vào động vật có hệ thần kinh cao cấp, càng không giống với việc triển khai một liệu pháp trên bệnh nhân.
Bước tiến lớn nhưng chưa phải “bộ não người” hoàn chỉnh
Cách gọi “chuột có bộ não người” tạo ấn tượng mạnh, nhưng cần được hiểu chính xác. Những con chuột trong nghiên cứu không sở hữu một bộ não người hoàn chỉnh và cũng không biến thành sinh vật có suy nghĩ như con người. Đây là các cá thể có một phần mô thần kinh người phát triển trong não chuột và tham gia vào một số chức năng nhất định.
Giá trị nổi bật của công trình là chứng minh khả năng dung hợp mô thần kinh giữa hai loài có khoảng cách tiến hóa lớn. Kết quả này có thể giúp giới khoa học hiểu sâu hơn về sự phát triển của tế bào não và các cơ chế liên quan đến trí nhớ.
Song song với triển vọng y học, nghiên cứu cũng nhắc nhở rằng năng lực tái cấu trúc sinh vật đang tiến nhanh hơn tốc độ hình thành các chuẩn mực quản lý. Những bước tiếp theo cần được tiến hành thận trọng, đặc biệt khi mở rộng thí nghiệm sang các loài có năng lực nhận thức cao hơn.
Claude bị lợi dụng trong vụ đột nhập kho mã nguồn OpenAI
Bán gương mặt cho AI: Cơ hội kiếm tiền và rủi ro hợp đồng
Vì sao thịt nai từ món quý thành thực phẩm hiếm gặp?
Vì sao người xưa từng uống mực để phạt và làm thơ?
Lưỡi dao cạo: Vì sao công nghệ sản xuất khó đến vậy?
Tajikistan xây đập Rogun cao 335 m, lớn nhất thế giới
Nhà phố Nha Trang gợi nhớ nhà sàn Bắc Bộ giữa mảng xanh
