Bước ngoặt cấy ghép mô não người lên động vật

Trong những ngày giữa tháng Chín, nhà thần kinh học kiêm chuyên gia sinh học tế bào gốc Sergiu Pașca (Đại học Stanford) gần như không rời chiếc điện thoại của mình. Ông là một trong những tác giả chính của nghiên cứu liên quan đến việc cấy ghép thành công các organoid vỏ não người vào chuột. Vì vậy, mỗi ngày Pașca phải trả lời rất nhiều cuộc phỏng vấn.

Organoid là các mô 3D cực nhỏ, được nuôi cấy từ tế bào gốc trong phòng thí nghiệm và tái tạo một phần đặc điểm cấu trúc, chức năng của các cơ quan tương ứng trong cơ thể. Theo Viện Y tế Quốc gia Mỹ (NIH), các organoid não thường có đường kính khoảng 4mm, chứa từ 2 triệu đến 3 triệu tế bào thần kinh.

Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, Pașca và các cộng sự trước hết tạo ra những con chuột biến đổi gene, trong đó phần lớn vỏ não và hồi hải mã không phát triển. Khi chuột còn sơ sinh (5-17 ngày tuổi), họ cấy bốn organoid vỏ não vào phần não bị thiếu. Mô vỏ não người sau đó phát triển mạnh, chiếm phần lớn thể tích vỏ não và hình thành nhiều loại tế bào thần kinh. Sau hai-ba tháng, thể tích mô ghép tăng khoảng 4,7 lần.

Ở thời điểm ba tháng, mô có nguồn gốc từ organoid người chiếm trung bình 91,9% tổng thể tích mô vỏ não ở những con chuột được ghép. Không chỉ sống sót và phát triển, mô vỏ não người còn hình thành các kết nối thần kinh có khả năng truyền tín hiệu với não và tủy sống của chuột.

Không nghi ngờ gì, đây là một thành tựu mang tính bước ngoặt. Trước kia, các nghiên cứu trên động vật chỉ có thể giúp chúng ta hiểu được phần nào về não người, trong khi cơ hội nghiên cứu mô não người bên trong cơ thể con người lại rất hạn chế. Khoảng một thập niên trước, sự ra đời của organoid đã làm thay đổi điều này.

Điểm đột phá của nghiên cứu lần này là sau cấy ghép, một lượng lớn mô não người có thể phát triển trong cơ thể sống, hình thành các mạch thần kinh và kết nối rộng với não, thậm chí tủy sống của vật chủ. Nhờ vậy, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu có thể theo dõi những thay đổi của nơ-ron thần kinh người ở nhiều cấp độ, từ tế bào và mạch thần kinh đến hành vi của động vật.

Điều này mở ra một hướng mới để nghiên cứu các rối loạn phát triển thần kinh như tự kỷ, cũng như những tổn thương não xảy ra trong giai đoạn đầu đời. Trong thí nghiệm, khi gây thiếu oxy, mô não người được ghép xuất hiện phản ứng với tổn thương và chuột có những thay đổi về khả năng phối hợp vận động - một mô hình có thể giúp nghiên cứu cơ chế tổn thương não liên quan đến bại não. Về lâu dài, hệ thống này cũng có thể được dùng để thử nghiệm các phương pháp can thiệp trực tiếp trên mô thần kinh người trong một mạng lưới thần kinh đang hoạt động.

Những câu hỏi đạo đức về cấy ghép mô não người lên động vật

Đồng thời, khám phá mới cũng đặt ra những câu hỏi đạo đức ngày càng lớn. Liệu động vật được cấy mô não người có thể xuất hiện những đặc điểm về ý thức hoặc nhận thức giống con người? Nếu có, làm thế nào để đo lường và giám sát những thay đổi này?

Trước đó, từ năm 2019, trong một nghiên cứu trên tạp chí Cell Stem Cell, các nhà khoa học tại Đại học California từng mô tả hiện tượng organoid não người trong phòng thí nghiệm tạo ra các sóng não có những đặc điểm tương tự sóng não của trẻ sinh non.

Các thảo luận quanh việc thiết lập cơ chế giám sát quốc tế đối với hoạt động nghiên cứu organoid não đang diễn ra sôi nổi. Pașca và các cộng sự từng đề xuất một cơ chế như vậy trong bài báo về chính sách trên tạp chí Science hồi cuối năm ngoái.

Theo đó, nhóm Pașca cho rằng cần có một cơ chế quốc tế lâu dài để theo dõi và định hướng lĩnh vực nghiên cứu organoid và assembloid (tổ hợp các organoid ghép lại với nhau) thần kinh người và việc cấy ghép chúng vào động vật. Cơ chế này cũng cần tạo điều kiện cho các nhà khoa học và công chúng cùng thảo luận về những vấn đề đạo đức, chính sách, và đưa ra hướng dẫn khi cần.

Cách đây hơn 50 năm, trong giai đoạn sơ khai của công nghệ biến đổi gene, các thảo luận tương tự về biện pháp an toàn và cơ chế giám sát cũng từng diễn ra. Kể từ đó, rất nhiều điều đã thay đổi. Ngày nay, trước khi bắt đầu bất kỳ thí nghiệm nào, kế hoạch nghiên cứu của các nhà khoa học sự sống phải trải qua nhiều quy trình quản lý và đánh giá đạo đức. Tuy nhiên, một số câu hỏi nảy sinh từ các nghiên cứu mới nhất về organoid não vẫn chưa trở thành một nội dung thường trực được đưa vào quy trình đánh giá.

Các cơ chế bảo đảm đạo đức nghiên cứu trong công trình mới nhất của nhóm Pașca gợi mở một hướng đi khả thi. Bên cạnh quy trình thông thường, Đại học Stanford còn thành lập một nhóm cố vấn đạo đức độc lập và nhóm này báo cáo trực tiếp với trường. Thành viên của nhóm đến từ nhiều lĩnh vực: khoa học tự nhiên, khoa học xã hội và nhân văn, và các nhóm đại diện cho bệnh nhân. Họ tham gia vào toàn bộ quá trình thực hiện dự án, thẩm định kế hoạch và tài liệu thiết kế thí nghiệm, đồng thời đề xuất các điều chỉnh khi cần thiết. Nói cách khác, họ chính là những đối tác quan trọng trong quy trình nghiên cứu.

Việc có các cố vấn đạo đức độc lập tham gia chặt chẽ trong suốt vòng đời của một dự án nghiên cứu là điều nên làm. Không phải trường đại học nào cũng có nguồn lực như Stanford, nhưng đây là lúc một cơ chế giám sát có thể phát huy giá trị bằng cách cung cấp hỗ trợ chuyên môn về đạo đức tương tự cho các nhóm nghiên cứu.

Những nghiên cứu trên organoid não đang mang lại rất nhiều hy vọng cho những người được chẩn đoán mắc các rối loạn về não bởi nó có thể giúp hiểu rõ hơn các căn bệnh này, nhờ đó sẽ có ngày tìm ra phương pháp điều trị. Vì vậy, những nghiên cứu trong lĩnh vực organoid não cần được tiến hành theo những tiêu chuẩn an toàn cao nhất, hạn chế tối đa các tác hại có thể xảy ra và nhất thiết phải có sự tham gia của nhiều bên, từ giới khoa học, khoa học xã hội đến các nhóm bệnh nhân.

Quốc Hùng tổng hợp