QUẢNG CÁO

Phôi tổng hợp sẽ sử dụng trong kỷ nguyên của các cơ quan nhân tạo?   

Các nhà khoa học đã mô phỏng lại quá trình phát triển tự nhiên của phôi thai động vật có vú trong phòng thí nghiệm cho đến thời điểm phát triển não và tim. Sử dụng tế bào gốc, các nhà nghiên cứu đã tạo ra phôi chuột tổng hợp bên ngoài tử cung để tổng hợp lại quá trình phát triển tự nhiên trong tử cung cho đến ngày 8.5. Đây là một cột mốc quan trọng trong sinh học tổng hợp. Trong tương lai, điều này sẽ hướng dẫn các nghiên cứu về phôi tổng hợp của con người, do đó có thể mở ra sự phát triển và sản xuất các cơ quan tổng hợp cho những bệnh nhân đang chờ được cấy ghép. 

Phôi thường được hiểu là một giai đoạn phát triển trung gian trong hiện tượng sinh sản tự nhiên tuần tự bắt đầu bằng việc tinh trùng gặp noãn để tạo thành hợp tử, hợp tử này phân chia để trở thành một phôi, sau đó là sự phát triển thành bào thai và trẻ sơ sinh sau khi hoàn thành quá trình mang thai.  

Những tiến bộ trong tế bào phôi chuyển giao hạt nhân đã thấy trường hợp bỏ qua bước thụ tinh của trứng bởi tinh trùng. Năm 1984, một phôi được tạo ra từ một quả trứng trong đó nhân đơn bội ban đầu của nó đã bị loại bỏ và thay thế bằng nhân của một tế bào phôi người hiến tặng, tế bào này đã trải qua quá trình phát triển thành công trong một vật mang thai hộ để sinh ra cừu con nhân bản đầu tiên. Với sự hoàn thiện của kỹ thuật Chuyển nhân tế bào soma (SCNT), cừu Dolly được tạo ra vào năm 1996 từ một tế bào trưởng thành hoàn chỉnh. Đây là trường hợp nhân bản động vật có vú đầu tiên từ một tế bào trưởng thành. Trường hợp của Dolly cũng mở ra khả năng phát triển tế bào gốc cá thể hóa. Trong cả hai trường hợp, tinh trùng đều không được sử dụng, mà trứng (đã thay nhân) sẽ phát triển thành phôi. Vì vậy, như vậy, những phôi này vẫn là tự nhiên.  

Có thể tạo ra phôi mà không có sự tham gia của trứng không? Nếu vậy, những phôi như vậy sẽ được tổng hợp đến mức không sử dụng giao tử (tế bào sinh dục). Ngày nay, những phôi như vậy (hoặc 'giống phôi' hoặc dạng phôi) thường được tạo ra bằng cách sử dụng Tế bào gốc phôi (ESC) và được nuôi cấy ống nghiệm trong phòng thí nghiệm.  

Trong số các loài động vật có vú, chuột mất một khoảng thời gian tương đối ngắn (19-21 ngày) để sinh sản, điều này làm cho phôi chuột trở thành một mô hình nghiên cứu thuận tiện. Trong tổng số, thời gian trước khi cấy ghép là khoảng 4-5 ngày trong khi 15 ngày còn lại (khoảng 75% tổng số) là sau khi cấy ghép. Đối với sự phát triển sau khi làm tổ, phôi phải được cấy vào trong tử cung khiến cho việc quan sát bên ngoài không thể tiếp cận được. Sự phụ thuộc vào tử cung của người mẹ đặt ra một rào cản trong quá trình điều tra.    

Năm 2017 có ý nghĩa quan trọng trong lịch sử nuôi cấy phôi động vật có vú. Những nỗ lực tạo ra phôi chuột tổng hợp đã đạt được kết quả khi các nhà nghiên cứu chứng minh rõ ràng rằng các tế bào gốc phôi có khả năng tự lắp ráp và tự tổ chức ống nghiệm để làm phát sinh các cấu trúc giống phôi giống với phôi tự nhiên theo những cách quan trọng1,2. Tuy nhiên, có những hạn chế phát sinh từ tử cung rào cản. Nuôi cấy phôi tiền làm tổ là thường quy ống nghiệm nhưng không có bất kỳ nền tảng mạnh mẽ nào để nuôi cấy phôi chuột sau khi làm tổ ngoài tử cung (từ giai đoạn hình trụ trứng cho đến khi hình thành cơ quan nâng cao). Một bước đột phá để giải quyết vấn đề này đã xảy ra vào năm ngoái vào năm 2021 khi một nhóm nghiên cứu trình bày một nền tảng nuôi cấy có hiệu quả đối với sự phát triển sau khi cấy ghép của phôi chuột bên ngoài tử cung mẹ. Một phôi thai được phát triển trên nền tảng này ngoài tử cung đã được tìm thấy để tổng hợp lại chính xác tôin tử cung phát triển3. Sự phát triển này đã vượt qua các rào cản của tử cung và cho phép các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về sự phát sinh hình thái sau khi cấy ghép và do đó đã giúp dự án phôi tổng hợp đi vào giai đoạn tiên tiến. 

Hiện nay, hai nhóm nghiên cứu đã báo cáo rằng phôi chuột tổng hợp đang phát triển trong 8.5 ngày, đây là thời gian dài nhất cho đến nay. Điều này đủ dài để phân biệt các cơ quan (chẳng hạn như tim đang đập, ống ruột, nếp gấp thần kinh, v.v.) đã phát triển. Tiến bộ mới nhất này thực sự đáng chú ý.  

Như đã báo cáo trên tạp chí Cell vào ngày 1 tháng 2022 năm XNUMX, nhóm nghiên cứu đã tạo ra phôi tổng hợp của chuột chỉ bằng cách sử dụng Tế bào gốc phôi (ESCs) ngây thơ bên ngoài tử cung của mẹ. Họ đồng tổng hợp các tế bào gốc và xử lý chúng bằng cách sử dụng nền tảng nuôi cấy được phát triển gần đây để kéo dài thời gian tử cung cũ tăng trưởng để có được toàn bộ phôi tổng hợp sau dạ dày với cả khoang phôi và khoang ngoài phôi. Phôi tổng hợp đạt được các mốc quan trọng trong giai đoạn 8.5 ngày của phôi chuột. Nghiên cứu này nhấn mạnh khả năng của các tế bào đa năng ngây thơ tự lắp ráp, tự tổ chức và mô hình hóa toàn bộ phôi động vật có vú ngoài cơ chế tiêu hóa4

Trong nghiên cứu gần đây nhất được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 25 tháng 2022 năm 8.5, các nhà nghiên cứu đã sử dụng tế bào gốc ngoài huyết tương cũng như để mở rộng tiềm năng phát triển của tế bào gốc phôi (ESC). Họ đã lắp ráp các phôi tổng hợp trong ống nghiệm bằng cách sử dụng các tế bào ESC, TSC và iXEN của chuột, những tế bào này đã tổng hợp lại sự phát triển toàn bộ phôi tự nhiên của chuột trong tử cung cho đến ngày XNUMX. Phôi tổng hợp này có các vùng não trước và não giữa được xác định, cấu trúc giống như trái tim đang đập, thân chứa ống thần kinh, chồi đuôi chứa các tế bào sinh trưởng biểu bì thần kinh, ống ruột và các tế bào mầm nguyên thủy. Toàn bộ sự việc nằm trong một túi ngoài phôi thai5. Do đó, trong nghiên cứu này, sự phát sinh cơ quan đã tiên tiến hơn và đáng chú ý hơn so với nghiên cứu được báo cáo trên Tạp chí Cell vào ngày 1 tháng 2022 năm XNUMX. Có lẽ, việc sử dụng hai loại tế bào gốc ngoài phôi đã nâng cao tiềm năng phát triển của tế bào gốc phôi trong nghiên cứu này. Điều thú vị là chỉ có Tế bào gốc phôi (ESC) ngây thơ mới được sử dụng trong nghiên cứu trước đó.  

Những thành tựu này thực sự đáng chú ý vì đây là điểm xa nhất cho đến nay trong các nghiên cứu về phôi tổng hợp của động vật có vú. Khả năng tạo ra bộ não của động vật có vú đã là một mục tiêu chính của sinh học tổng hợp. Việc tái tạo lại quá trình phát triển tự nhiên của phôi thai sau khi làm tổ trong phòng thí nghiệm vượt qua rào cản tử cung và giúp các nhà nghiên cứu có thể nghiên cứu các giai đoạn sớm nhất của cuộc đời vốn thường ẩn trong tử cung.  

Mặc dù vậy, các vấn đề đạo đức, thành tựu trong nghiên cứu về phôi tổng hợp của chuột sẽ hướng dẫn các nghiên cứu về phôi tổng hợp của con người trong tương lai gần, có thể mở ra sự phát triển và sản xuất các cơ quan tổng hợp cho bệnh nhân đang chờ cấy ghép.  

*** 

Tài liệu tham khảo:  

  1. Harrison SE et al 2017. Lắp ráp các tế bào gốc phôi và ngoại huyết trùng để bắt chước quá trình tạo phôi trong ống nghiệm. KHOA HỌC. Ngày 2 tháng 2017 năm 356. Tập 6334, Số phát hành XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  
  1. Warmflash A. 2017. Phôi tổng hợp: Windows phát triển thành Động vật có vú. Tế bào gốc Tế bào. Tập 20, Số 5, ngày 4 tháng 2017 năm 581, Trang 582-XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   
  1. Aguilera-Castrejon, A., et al. 2021. Quá trình hình thành phôi chuột ngoài tử cung từ giai đoạn trước khi tạo dạ dày đến giai đoạn cuối hình thành cơ quan. Bản chất 593, 119–124. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  
  1. Tarazi S., vân vân 2022. Phôi tổng hợp sau khi cắt dạ dày được tạo ra ngoài tử cung từ ESCs của chuột. Tế bào. Xuất bản: ngày 01 tháng 2022 năm XNUMX. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 
  1. Amadei, G., et al 2022. Phôi tổng hợp hoàn thành quá trình tạo dạ dày để tạo thành và hình thành cơ quan. Xuất bản: 25 tháng 2022 năm XNUMX. Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

*** 

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Nhà báo khoa học | Biên tập viên sáng lập tạp chí Khoa học Châu Âu

Theo dõi bản tin của chúng tôi

Để được cập nhật tất cả các tin tức mới nhất, ưu đãi và thông báo đặc biệt.

Hầu hết các bài viết được ưa thích

Vắc xin sốt rét thứ hai R21/Matrix-M được WHO khuyến nghị

Một loại vắc xin mới, R21/Matrix-M đã được Cơ quan Y tế khuyến cáo...

Sao chổi Leonard (C / 2021 A1) có thể nhìn thấy bằng mắt thường vào ngày 12 tháng XNUMX ...

Trong số một số sao chổi được phát hiện vào năm 2021, sao chổi C / 2021 ...

Thời đại Meghalayan

Các nhà địa chất đã đánh dấu một giai đoạn mới trong lịch sử ...
- Quảng cáo -
94,555Người hâm mộNhư
47,688Người theo dõiTheo
1,772Người theo dõiTheo
30Thuê baoTheo dõi