Chữa bệnh bằng tế bào gốc có thể sẽ sử dụng được với não bộ

 Năm 2012, giải Nobel Y học được trao cho hai nhà khoa học Gurdon và Yamanaca, đồng thời mở ra cánh cửa cho một kỉ nguyên Y học mới đối với loài người- kỉ nguyên của công nghệ tế bào gốc. Cùng với công nghệ tế bào gốc, người ta có thể sửa chữa, hoặc tái tạo bất cứ một mô hay cơ quan nào trên cơ thể người, dù đó là những khiếm khuyết bẩm sinh hay mắc phải. Tuy nhiên, con người cần nhiều thời gian để biến điều đó thành sự thật. Cho đến nay, công nghệ tế bào gốc đã đạt được nhiều thành tựu trong y học lâm sàng, được áp dụng để sữa chữa những tổn thương tim, các tạng rỗng…trong cơ thể.

 

Một lĩnh vực khác trong việc ứng dụng công nghệ tế bào gốc, dù mới chỉ mới ở mức phòng thí nghiệm, là tái tạo mới các mô, cơ quan của cơ thể. Bằng việc phân lập, kích thích phát triển và  biệt hóa các nhóm tế bào gốc, con người đã tự tạo được mô cơ tim, mô khí quản, mô bàng quang. Và mới đây, các nhà khoa học đã tiến thêm một bước quan trọng nữa là tổng hợp mô thần kinh. Bạn hãy tưởng tượng, những bộ não nhỏ (organoids) được tạo ra từ sự biết hóa các tế bào đa tiềm năng. Nghiên cứu này được xây dựng dựa trên các nghiên cứu khác từ trước trong nỗ lực mô hình hóa bộ não bằng cách tổng hợp từ các tế bào gốc. Một nghiên cứu năm 2008 cho thấy rằng các tế bào gốc từ phôi chuột có thể phát ra các xung thần kinh. Một nhóm nghiên cứu khác năm 2012 cho thấy cấu trúc nguyên thủy của mắt và các tầng của võng mạc có thể được hình thành từ các tế bào gốc phôi lấy từ cả chuột và người. Về cấu tạo mô học và giải phẫu chúng giống mô não người nhưng không có hoạt động chức năng của mô não. Dẫu sao, đó cũng là một bước tiến vượt bậc, trên con đường ứng dụng công nghệ tế bào gốc.

 

Ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển hệ thần kinh, một số khu vực quan trọng của não bộ đã xảy ra sự phân hóa chức năng, bao gồm: vùng lưng vỏ, bụng não trước, các đám rối mạch mạc (nơi tạo ra dịch não tủy) và khu vực đảm nhận chức năng tương tự não giữa và não sau. Lancaster và các cộng sự cho biết họ đã xác định được một số những khu vực tương tự trong các bộ não mới. Tuy nhiên, các khu vực này không được sắp xếp một cách  tự nhiên vào đúng vị trí như trong một bộ não bình thường.

 

Về cơ bản, các organoid có cấu tạo tương tự mô não của phôi 9-10 tuần tuổi. Tuy nhiên, organoids cũng có những điểm khác biệt so bộ não của phôi 9 tuần tuổi, trong đó quan trọng nhất là nó không có tiểu não. Ngoài ra hồi hải mã (một vùng chức năng của vỏ não, có hình cá ngựa) cũng ít khi được thấy ở các organoids.

 

Thông thường, loại tế bào gốc được sử dụng có thể là các tế bào có nguồn gốc từ hệ thần kinh phôi người hoặc tế bào gốc vạn năng cảm ứng (tế bào iPS). Các tế bào này có thể biết hóa thành bất kì mô nào, phần cơ thể nào của cơ thể. Tuy nhiên việc sử dụng tế bào có nguồn gốc từ phôi người còn gây nhiều tranh cãi, vì rằng phôi người, ở 4-5 tuần tuổi sẽ chết ngay sau khi bị lấy đi các tế bào này. Còn việc sử dụng các tế bào iPS thì đơn giản hơn, vì sau khi tách các tế bào này, thường là một vài tế bào da, chúng sẽ được kích thích phát triển trong môi trường với các hóa chất thích hợp, tạo ra một dạng tế bào tương tự tế bào phôi đang phát triển, trong khi phôi vẫn phát triển bình thường. “Và trên thực tế, không có sự khác biệt nào giữa các organoids có nguồn gốc từ tế bào thần kinh phôi người và từ tế bào iPS”- Knoblich thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Áo cho biết.

Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng, giữa các mẫu organoids được tạo ra cũng không đồng nhất về cấu tạo, thậm chí đôi khi giữa chúng có sự khác biệt khá nhiều. Một số mẫu thiếu vùng này, một số mẫu khác thì có vùng này nhưng lại khuyết thiếu những vùng khác. Họ đã cố gắng phát triển những vùng bị khuyết thiếu bằng cách sử dụng các yếu tố tăng trưởng – những chất thúc đẩy sự phát triển của tế bào não. Đáng ngạc nhiên là, càng sử dụng những yếu tố tăng trưởng thì những vùng này càng bị khuyết thiếu nhiều hơn so với mẫu trước đó. Đây dường như là một nghịch lý!

"Chúng tôi nghĩ rằng sự trao đổi qua lại giữa các vùng não khác nhau  đóng vai trò quan trọng đối với phát triển của mỗi vùng" - Lancaster nói.

 

Các organoids có kích thước chỉ bằng hạt đậu nhưng có thể giúp chúng tha hiểu thêm nhiều điều về quá trình phát triển của não và những rối loạn não bộ có thể xảy ra trong giai đoạn đầu đời. Các nhà khoa học đã sử dụng mô hình này để nghiên cứu một rối loạn phát triển thần kinh bẩm sinh được gọi là “bệnh đầu nhỏ”, một rối loạn trong đó kích thước của não giảm so với bình thường. Vùng não họ quan tâm nghiên cứu nhất là vùng lưng vỏ, cũng là khu vực cao nhất bị ảnh hưởng nặng nề bởi căn bệnh này. Nghiên cứu đã tiến hành tổng hợp các organoids có nguồn gốc từ tế bào gốc lấy từ một bệnh nhân bị bệnh đầu nhỏ, và so sánh chúng với các organoids tổng hợp từ các tế bào gốc khỏe mạnh. Trong organoids làm từ tế bào bị bệnh có tỉ lệ các tế bào gốc biệt hóa thành các tế bào thần kinh (đã chuyên hóa về chức năng) cao hơn.  Điều này cho thấy ở những người bị bệnh này, tế bào thần kinh biệt hóa sớm hơn bình thường mà đi tắt qua giai đoạn phát triển để tăng kích thước não bộ. Đây cũng chính là cơ chế chính của bệnh.

 

Khi được hỏi, liệu có khả năng tái tạo một bộ não người với kích thước và hoạt động chức năng đầy đủ? Tác giả cho biết: “Hệ thống của chúng tôi không được trang bị đầy đủ và tối ưu hóa để tạo ra một bộ não thật, và thực sự, đó cũng không  phải là mục tiêu của chúng tôi. Về mặt chức năng, rất khó để có thể phát triển một bộ não có ý thức (có khả năng suy nghĩ). Điều đó gần như là không thể.”  Mặc dù organoids là một bước tiến quan trọng, nhưng cũng chỉ là về mặt cấu trúc mô não. Các nhà khoa học vẫn không thể nào tìm ra cấu trúc tư duy và suy nghĩ, tạo nên chức năng của hệ thần kinh trung ương. Hơn nữa, bộ phận thụ cảm, truyền xung hướng tâm cũng là một phần quan trong ảnh hưởng đến sự biệt hóa cấu trúc não. Chẳng hạn, vùng vỏ não thị giác sẽ không thể phát triển nếu không có các tín hiệu về thị giác.

 

Một triển vọng khác của nghiên cứu này, Knoblich nói,có thể sẽ đưa trực tiếp các dòng tế bào gốc vào vị trí tổn thương để chúng tự tổ chức lại và cơ thể tự sử dụng nhưng nguyên liệu để sửa chữa những sai sót về cấu trúc ở những bệnh nhân dị tật hay tổn thương ở não, tương tự như điều con người đã làm được ở tim, hay bàng quang. Tuy nhiên, não rất phức tạp, và với khả năng và những hiểu biết hiện tại, rất khó để định khu rõ ràng về mặt chức năng, hoặc đưa tế bào gốc và bắt chúng biệt hóa theo một hướng nhất định để sửa chữa những khiếm khuyết.