Công nghệ lập bản đồ RNA mới mở ra cơ hội giải mã bộ não Einstein và kho báu di truyền bị lãng quên

Một công nghệ lập bản đồ RNA tiên tiến do các nhà khoa học Trung Quốc phát triển đang hứa hẹn tạo ra bước ngoặt trong nghiên cứu y sinh học, khi có khả năng "hồi sinh" giá trị khoa học từ những mẫu vật tưởng chừng đã bị bỏ quên trong nhiều thập kỷ.

Từ mô ung thư đông lạnh cho tới bộ não được bảo quản của thiên tài Albert Einstein, công cụ này mở ra viễn cảnh giải mã những bí ẩn di truyền nằm im lìm trong các thư viện mẫu trên toàn cầu.

Sau khi qua đời năm 1955, bộ não của Albert Einstein đã được cắt thành 240 mảnh và lưu giữ bằng công nghệ bảo quản giữa thế kỷ 20. Trong suốt nhiều thập kỷ, giới khoa học luôn tò mò liệu bộ não này có hé lộ những bí mật tế bào giúp lý giải nguồn gốc thiên tài. Nhưng chất lượng RNA - vật chất di truyền quan trọng để nghiên cứu hoạt động của tế bào lại là một dấu hỏi lớn, bởi công nghệ lưu trữ thời đó chưa đủ hiện đại.

Giờ đây, với sự xuất hiện của công nghệ Stereo-seq V2, câu hỏi tưởng như bất khả thi ấy có thể phần nào được đưa ra lời giải đáp.

Stereo-seq V2 là phiên bản nâng cấp của công nghệ phiên mã học không gian, được phát triển bởi tập đoàn BGI cùng các đối tác nghiên cứu. Điểm đặc biệt của công cụ này là khả năng phân tích các mẫu sinh học cũ vốn bị coi là không còn giá trị nghiên cứu.

Thay vì chỉ tập trung vào những mô mới được bảo quản trong điều kiện tối ưu, Stereo-seq V2 có thể "giải mã" cả những mẫu đã bị ảnh hưởng bởi thời gian và điều kiện lưu trữ. Trong các thử nghiệm, công nghệ đã thành công với mô ung thư được giữ gần một thập kỷ trong điều kiện khắc nghiệt, vốn trước đây gần như vô dụng về mặt khoa học.

Li Yang, một thành viên trong nhóm nghiên cứu, cho biết: "Nếu chúng tôi có cơ hội phân tích não của Einstein, chắc chắn chúng tôi sẽ thử. Nhưng thách thức vẫn còn rất lớn, bởi RNA có thể đã phân hủy nặng nề. Kết quả vẫn là điều khó đoán trước".

Tuy nhiên, theo ông, chính những đột phá mà Stereo-seq V2 đạt được đã đánh dấu bước tiến vượt bậc, mở ra khả năng khai thác thông tin di truyền quý giá từ những mẫu lưu trữ lâu dài.

Vấn đề lớn nhất của các mẫu bảo quản cũ là phương pháp cố định formalin và nhúng parafin (FFPE). Đây là kỹ thuật phổ biến, rẻ tiền, giúp bảo quản mô trong nhiều thập kỷ nhưng lại gây ra hư hỏng hóa học nghiêm trọng, đặc biệt với DNA và RNA.

Hậu quả là những nghiên cứu sâu hơn về gen thường gặp bế tắc. Stereo-seq V2 khắc phục hạn chế này bằng cách cải thiện khả năng bắt giữ RNA, kết hợp phương pháp mồi ngẫu nhiên để bao phủ toàn bộ hệ gen.

Trong các thử nghiệm, công nghệ đã lập bản đồ RNA ở độ phân giải tới mức tế bào đơn, cho phép xác định chính xác phân nhóm khối u và phản ứng miễn dịch trong các mẫu ung thư cũ, một thành tựu mà trước đây khó có thể đạt được.

Theo bà Liao Sha, đồng tác giả liên lạc và giám đốc công nghệ của STOmics, công nghệ này sẽ được áp dụng một cách chọn lọc, bởi những mẫu phân hủy quá nặng sẽ khó phân tích hiệu quả. Dẫu vậy, phạm vi ứng dụng đã vượt xa lĩnh vực ung thư.

Stereo-seq V2 hiện còn được dùng để nghiên cứu bệnh lao, cho phép phân tích đồng thời RNA của cả vật chủ và vi khuẩn. Điều này giúp tái hiện chi tiết quá trình tương tác giữa hệ miễn dịch và tác nhân gây bệnh, từ đó cung cấp góc nhìn hoàn toàn mới trong nghiên cứu bệnh truyền nhiễm.

Các chuyên gia ước tính, hàng triệu mẫu FFPE đã được lưu trữ hơn 20 năm tại các bệnh viện và trung tâm nghiên cứu trên khắp thế giới. Trong đó, có không ít mẫu liên quan đến những căn bệnh hiếm gặp, vốn cần tích lũy dữ liệu trong thời gian dài mới có thể nghiên cứu sâu. Nhờ Stereo-seq V2, những "kho báu di truyền" bị niêm phong này đang có cơ hội được khai thác. Li Yang nhấn mạnh: "Nhiều bệnh hiếm gặp đòi hỏi phải tích lũy mẫu bệnh phẩm trong nhiều năm. Giờ đây chúng ta đã có thể tận dụng hiệu quả nguồn tài liệu quý hiếm này".

Giới khoa học tin rằng công nghệ này sẽ mở ra nhiều hướng ứng dụng thực tiễn, từ chẩn đoán sớm, phát triển điều trị cá nhân hóa cho bệnh nhân ung thư cho đến nghiên cứu hồi cứu dựa trên các mẫu đã có sẵn.

Nếu được triển khai rộng rãi, các bệnh viện có thể cân nhắc thành lập phòng xét nghiệm chung để xử lý trực tiếp mẫu tại chỗ, giảm thiểu rủi ro khi phải chuyển giao mẫu ra bên ngoài.

Dù triển vọng phân tích bộ não của Einstein vẫn là một ẩn số, Stereo-seq V2 đã chứng minh giá trị thực tế ngay lập tức. Công nghệ này không chỉ mang đến công cụ mạnh mẽ hơn cho các nhà khoa học trong nghiên cứu ung thư, bệnh truyền nhiễm hay bệnh hiếm gặp, mà còn thắp lên hy vọng rằng những bí mật của sự sống - từ trong kho lưu trữ bệnh viện cho đến di sản khoa học của nhân loại - có thể một ngày nào đó được giải mã.

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế Cell , cho thấy bước tiến quan trọng của y học hiện đại trong hành trình tìm hiểu sâu hơn về cấu trúc và hoạt động của sự sống ở cấp độ tế bào.