Tạo ra máu người trong phòng thí nghiệm

Các nhà nghiên cứu của Đại học Cambridge đã sử dụng mô hình phôi nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để tạo ra các tế báo máu, hứa hẹn tiềm năng mô phỏng các bệnh rối loạn máu như bạch cầu và tạo ra các tế bào gốc máu lâu dài để cấy ghép.

Tế bào gốc máu người, còn được gọi là tế bào gốc tạo máu (hematopoietic stem cells), là những tế bào chưa trưởng thành có khả năng phát triển thành mọi loại tế bào máu – từ hồng cầu vận chuyển oxy đến các loại bạch cầu đóng vai trò quan trọng trong hệ miễn dịch.

Trong thí nghiệm của mình, các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge (Anh) đã sử dụng tế bào gốc người để tạo ra các cấu trúc ba chiều giống phôi người (gọi là “hematoid”) nhằm tái hiện một số giai đoạn của quá trình phát triển rất sớm của con người, bao gồm cả việc hình thành tế bào gốc máu.

Tuy nhiên, hematoid khác với phôi người thật ở nhiều điểm: chúng không thể phát triển thành phôi hoàn chỉnh vì thiếu một số mô phôi quan trọng cũng như các cấu trúc hỗ trợ như túi noãn hoàng và nhau thai.

Theo dõi bằng kính hiển vi, nhóm nghiên cứu nhận thấy cấu trúc hematoid có khả năng tự tổ chức và bắt đầu sản sinh tế bào máu sau khoảng hai tuần.

Bắt đầu từ ngày thứ hai, các cấu trúc này tự tổ chức thành ba lớp mầm – gồm ngoại bì (ectoderm), trung bì (mesoderm) và nội bì (endoderm). Đây là những nền tảng đóng vai trò then chốt trong việc hình thành mọi cơ quan và mô, bao gồm cả máu, trong cơ thể người.

Đến ngày thứ tám, các tế bào cơ tim có khả năng đập đã hình thành. Những tế bào này về sau sẽ phát triển thành trái tim trong phôi người thật.

Đến ngày thứ mười ba, nhóm nghiên cứu quan sát thấy các mảng đỏ của máu xuất hiện trong hematoid. Tiến sĩ Jitesh Neupane, nhà nghiên cứu tại Viện Gurdon, Đại học Cambridge, đồng tác giả chính của nghiên cứu, nói rằng đó là “một khoảnh khắc đầy phấn khích khi màu đỏ của máu xuất hiện trong đĩa nuôi cấy và có thể nhìn thấy bằng mắt thường.” Họ cũng phát triển một phương pháp chứng minh rằng tế bào gốc máu trong cấu trúc hematoid này có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào máu khác nhau, như tế bào miễn dịch T.

https://www.youtube.com/watch?v=i5cs5u0KP9s

Hematoid mở ra tiềm năng lớn trong việc hiểu rõ hơn quá trình hình thành máu ở giai đoạn sớm của thai nhi, mở ra tiềm năng y học trong sàng lọc thuốc, nghiên cứu sự phát triển sớm của máu và hệ miễn dịch, cũng như mô phỏng các rối loạn về máu như bệnh bạch cầu (leukaemia), và sản xuất tế bào gốc máu lâu dài phục vụ cấy ghép.

Giáo sư Azim Surani tại Viện Gurdon, Đại học Cambridge, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Dù vẫn đang ở giai đoạn sơ khai, khả năng tạo tế bào máu người trong phòng thí nghiệm là một bước tiến quan trọng hướng tới các liệu pháp tái tạo trong tương lai, trong đó tế bào của chính bệnh nhân được sử dụng để sửa chữa và tái tạo mô bị tổn thương.” Vì các tế bào gốc người dùng để tạo hematoid có thể được tạo ra từ bất kỳ tế bào nào trong cơ thể, điều đó có nghĩa là phương pháp này có tiềm năng lớn cho y học cá thể hóa và an toàn.

Theo các nhà nghiên cứu, dù trước đây đã có các phương pháp tạo tế bào gốc máu trong phòng thí nghiệm, nhưng chúng cần đến hỗn hợp các protein bổ sung để hỗ trợ sự tăng trưởng và biệt hóa của tế bào gốc. Ngược lại, phương pháp mới này mô phỏng quá trình phát triển tự nhiên của phôi người, trong đó môi trường nội tại của tế bào tự cung cấp các tín hiệu cần thiết, giúp hình thành tế bào máu và tế bào tim đang đập trong cùng một hệ thống.

Trong mô hình hematoid, các tế bào máu phát triển đến mức tương đương với tuần thứ 4–5 của phôi người thật. Đây là giai đoạn rất sớm của sự sống – một thời điểm mà phôi thật đã bám vào tử cung người mẹ, nên không thể quan sát trực tiếp quá trình này trong thực tế.

Hiện thế giới có những quy định nghiêm ngặt đối với các mô hình phôi người dựa trên tế bào gốc. Mọi nghiên cứu mô phỏng quá trình phát triển của phôi đều phải được hội đồng đạo đức phê duyệt trước khi tiến hành. Nghiên cứu này đã được hội đồng đạo đức thông qua và kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí Cell. Ngân sách chính của dự án đến từ quỹ tài trợ nghiên cứu tư nhân phi lợi nhuận Wellcome (Anh).

Các nhà khoa học đã đăng ký bản quyền sáng chế cho công trình này thông qua công ty khởi nghiệp Cambridge Enterprise của Đại học Cambridge, với kỳ vọng có thể chuyển giao thành tác động kinh tế và xã hội trên quy mô lớn.

Trang Linh lược dịch theo Đại học Cambridge

Nguồn: https://www.cam.ac.uk/research/news/new-lab-grown-human-embryo-model-produces-blood-cells