Startup công nghệ tạo đột phá: Nuôi cấy thành công tinh trùng người trong phòng thí nghiệm

Một startup công nghệ sinh học tại Utah, Mỹ, tên là Paterna Biosciences, mới đây đã tuyên bố đạt được một cột mốc kỹ thuật đáng kinh ngạc: nuôi cấy thành công tinh trùng người có chức năng trong phòng thí nghiệm và sử dụng chúng để thụ tinh tạo ra phôi thai.

Kỹ thuật này hứa hẹn sẽ mở ra cánh cửa mới cho những nam giới gặp khó khăn về khả năng sinh con, đặc biệt là những trường hợp không thể chữa trị bằng các phương pháp y tế hiện tại. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là các phát hiện này chưa được công bố trên bất kỳ tạp chí khoa học uy tín nào hoặc qua quá trình đánh giá ngang hàng (peer-reviewed).

Sinh tinh trong ống nghiệm: Một thách thức lâu đời

Các nhà khoa học đã nỗ lực tạo ra tinh trùng bên ngoài cơ thể (gọi là sinh tinh trong ống nghiệm - in vitro spermatogenesis) trong gần một thế kỷ. Vào năm 2011, một nhóm nghiên cứu Nhật Bản là người đầu tiên tạo ra tinh trùng chuột thành công trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, việc áp dụng quy trình này cho con người phức tạp hơn nhiều.

Trước đó, một công ty sinh học tại Pháp là Kallistem từng tuyên bố đạt được thành tựu tương tự vào năm 2015, nhưng nhiều nhà nghiên cứu bên ngoài hoài nghi về mức độ phát triển của tinh trùng và công ty không chứng minh được chúng có khả năng thụ tinh cho trứng.

Quy trình tạo tinh trùng tự nhiên trong cơ thể mất hơn hai tháng qua nhiều bước phức tạp, bắt đầu từ các ống co bóp trong tinh hoàn, trải qua quá trình giảm phân (meiosis) để tạo ra tế bào với 23 nhiễm sắc thể, phát triển đuôi và đầu bơi, rồi mới di chuyển đến ống dẫn tinh.

Vai trò của Sinh học tính toán

Điểm mấu chốt trong thành công của Paterna Biosciences nằm ở việc ứng dụng công nghệ. Thay vì cố gắng nuôi cấy cả môi trường ống tinh hoàn (vốn không hiệu quả), nhóm nghiên cứu đã tìm cách nuôi dưỡng trực tiếp các tế bào gốc tạo tinh trùng trong đĩa petri.

Ông Alexander Pastuszak, CEO và đồng sáng lập Paterna, người cũng là phó giáo sư phẫu thuật tại Đại học Utah, cho biết: "Có những cơ chế kiểm soát rất nghiêm ngặt tại từng bước. Chúng tôi đã tìm ra tập hợp các hướng dẫn cần thiết để dạy các tế bào gốc này trở thành tinh trùng trưởng thành, bình thường."

Để làm được điều này, đội ngũ đã sử dụng sinh học tính toán (computational biology) để dự đoán các tín hiệu phân tử quan trọng tại từng bước của quá trình tạo tinh trùng. Họ kiểm tra various kết hợp các phân tử để kích thích từng giai đoạn phát triển cho đến khi tìm ra "công thức" chính xác.

Hy vọng cho nam giới vô sinh

Khả năng tạo ra tinh trùng trong phòng thí nghiệm từ lâu đã là mục tiêu của lĩnh vực sinh sản. Khoảng một nửa số trường hợp vô sinh liên quan đến yếu tố nam giới, và khoảng 10-15% nam giới vô sinh không có tinh trùng trong tinh dịch, khiến họ gần như không có hy vọng có con sinh học.

Paterna nhắm đến nhóm đối tượng này. Nghiên cứu của họ cho thấy vấn đề không nằm ở tế bào gốc, mà ở môi trường vi mô xung quanh trong cơ thể. Bằng cách mô phỏng một môi trường khỏe mạnh trong phòng thí nghiệm, công ty tin rằng có thể tạo ra tinh trùng khỏe mạnh từ các mẫu mô tinh hoàn nhỏ.

Mục tiêu là tạo ra hàng nghìn tinh trùng từ một sinh thiết mô tiêu chuẩn. Công ty cho biết họ có tỷ lệ thành công cao khi tạo ra tinh trùng từ hàng chục mẫu mô.

Thách thức và Chi phí

Hiện tại, thủ tục này chưa sẵn sàng để bắt đầu quá trình mang thai. Paterna đã tạo ra các phôi thai như một bước thử nghiệm ban đầu để chứng minh tính hiệu quả. Công ty có kế hoạch tiến hành các nghiên cứu lớn hơn và toàn diện hơn, bao gồm việc so sánh tinh trùng tự nhiên và tinh trùng nuôi cấy để tìm ra bất kỳ đột biến gen nào.

Nếu thử nghiệm thành công, các thử nghiệm lâm sàng để bắt đầu thai kỳ có thể bắt đầu ngay vào năm sau. Về chi phí, Paterna dự kiến sẽ tính phí từ 5.000 USD đến 12.000 USD cho quy trình này.

Giáo sư Larry Lipshultz từ Đại học Y khoa Baylor, người không tham gia vào Paterna, nhận định: "Đây là một bước tiến lớn. Rõ ràng họ đã xác định được các yếu tố tăng trưởng cần thiết để cung cấp cho các tế bào này biến thành tinh trùng trưởng thành."

Tuy nhiên, chuyên gia Justin Dubin cũng cảnh báo rằng chi phí sẽ là rào cản lớn đối với nhiều bệnh nhân, đặc biệt khi các phương pháp điều trị vô sinh thường không được bảo hiểm chi trả đầy đủ. Công nghệ này cũng mở ra hy vọng cho các cậu bé mắc ung thư phải hóa trị trước tuổi dậy thì, cho phép bảo tồn khả năng sinh sản trong tương lai.