Bước đột phá khoa học: Tạo ra bộ não chuột lai tế bào người

Các nhà khoa học thần kinh tại Mỹ vừa công bố một bước tiến gây nhiều tranh luận: họ đã tạo ra những con chuột thí nghiệm có tế bào não người hoạt động bên trong hộp sọ của chúng. Thành tựu này được kỳ vọng sẽ giúp nghiên cứu các bệnh tâm thần và rối loạn phát triển thần kinh vốn chỉ xuất hiện ở con người.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, do Giáo sư Sergiu Pașca tại Đại học Stanford dẫn đầu, và được thực hiện dưới sự giám sát đạo đức độc lập.

Hình ảnh minh họa nghiên cứu về não chuột lai tế bào người

Vì sao cần đến một mô hình lai kỳ lạ như vậy?

Theo Giáo sư Pașca, ngành tâm thần học từ lâu đối mặt với "một trong những tỷ lệ thành công thấp nhất trong các thử nghiệm lâm sàng". Ngay cả những loại thuốc cho kết quả rất tốt trên mô hình động vật cũng thường thất bại thảm hại khi thử trên người.

Nguyên nhân nằm ở chỗ một số rối loạn não bộ — như động kinh, tự kỷ hay bại não — không hề phát triển trên loài gặm nhấm. Điều đó đồng nghĩa với việc giới khoa học thiếu hẳn một nền tảng để quan sát sinh học thần kinh người trong điều kiện phòng thí nghiệm.

"Ở đây chúng tôi có một mô hình mới, cho phép nắm bắt các khía cạnh chức năng của não người theo cách chưa từng khả thi trước đây," Pașca phát biểu trong một cuộc họp báo.

Cách các nhà khoa học tạo ra "bộ não lai"

Nhóm nghiên cứu không phải là những người đầu tiên cấy tế bào thần kinh người vào động vật thí nghiệm, nhưng họ đã đẩy phương pháp này lên một tầm cao mới qua hai bước chính:

• Biến đổi gene chuột để chúng gần như không phát triển vỏ não — lớp ngoài cùng của não bộ, thường được gọi là "chất xám", chịu trách nhiệm cho tư duy bậc cao, trí nhớ và giác quan.
• Lấy tế bào da từ người, "lập trình lại" để chúng phát triển thành các cấu trúc giống mô não gọi là organoid — không phải bộ não hoàn chỉnh nuôi trong đĩa petri, mà là tập hợp các tế bào sống có liên kết với nhau.

Khi được cấy vào não chuột, các organoid này phân chia và tự tổ chức, kết nối với mạch thần kinh sẵn có của vật chủ, đồng thời liên thông với phần còn lại của não và tủy sống chuột.

Quét hình ảnh cho thấy kết nối giữa tế bào não người và não chuột

Vỏ não của những con chuột này không hoàn hảo. Vỏ não bình thường hình thành các lớp có tổ chức chặt chẽ, còn theo nhà thần kinh học Ilary Allodi, hình ảnh quét não chuột lai trông "hơi lộn xộn". Tuy vậy, sau vài tháng, các tế bào người bắt đầu trông giống và hoạt động như lớp ngoài của não chuột.

Khoảng sáu tháng sau ca phẫu thuật, nhóm nghiên cứu cho chuột thực hiện một số bài kiểm tra hành vi cơ bản. Kết quả cho thấy chúng hành xử "phần lớn giống như chuột bình thường", không có dấu hiệu được tăng cường năng lực nào.

Tranh luận đạo đức: Đâu là giới hạn?

Tiến sĩ Sarah Chan, chuyên gia đạo đức sinh học tại Đại học Edinburgh (không tham gia nghiên cứu), khẳng định với BBC News rằng "không có bằng chứng nào cho thấy đây là những con chuột biết tư duy như người, hay một bộ não người nằm trong cơ thể chuột".

Tuy nhiên, bà cho rằng nghiên cứu này "khiến chúng ta phải suy nghĩ về ý nghĩa của việc thay đổi nhận thức ở động vật".

"Làm sao chúng ta biết được cảm giác khi trở thành một trong những con chuột này là như thế nào? Và làm sao tính đến điều đó trong cách chúng ta đối xử với động vật thí nghiệm?"

Giáo sư James Ainge, cũng từ Đại học St Andrews, chỉ ra rằng dù thành tựu kỹ thuật rất ấn tượng, những con chuột này có thể chỉ "có ích hạn chế" — một phần vì những lo ngại đạo đức về việc nuôi mô não người sống trong cơ thể chuột.

Ý nghĩa thực tiễn và hướng đi tương lai

Nhà thần kinh học Ilary Allodi mô tả công trình này là "rất ấn tượng", đặc biệt ở điểm: các loại tế bào chỉ tồn tại trong não người và linh trưởng — chứ không có ở chuột — đã tự hình thành trong cơ thể vật chủ.

"Bạn đang giữ chương trình của con người bên trong môi trường chuột — giống như chuột là một chiếc lồng ấp," bà nói với BBC News.

Mô não người phát triển trong môi trường não chuột

Các nhà khoa học cho biết những con chuột này sẽ chỉ được sử dụng trong một số ít phòng thí nghiệm, phục vụ nghiên cứu một vài rối loạn não bộ rất cụ thể. Theo Allodi, giới nghiên cứu não người từ lâu đều vật lộn với cùng một giới hạn: "Chúng tôi cố gắng hiểu bệnh lý ở người, nhưng thứ chúng tôi có chỉ là chuột, tế bào sống trên đĩa petri, và mạng nơ-ron trên máy tính. Vậy nên đây là một con đường mới."

Với độc giả Việt Nam quan tâm đến công nghệ sinh học và nghiên cứu y sinh, đây là ví dụ điển hình cho thấy ranh giới giữa kỹ thuật tiên tiến và đạo đức sinh học đang ngày càng trở nên mong manh — một chủ đề chắc chắn sẽ còn được thảo luận dài trong những năm tới.