Thiết bị ươm mầm hàng ngàn phôi người cùng lúc và tương lai "người tổng hợp" chỉ từ một tế bào gốc?

Trong một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature, các nhà khoa học đã mô tả một thiết bị đột phá vừa được phát minh. Đó là một kênh vi lỏng cho phép tạo ra cùng lúc vô số thực thể sống giống với phôi người ở giai đoạn sớm.

Đây được cho là một bước tiến quan trọng cho lĩnh vực nghiên cứu sự phát triển của phôi thai người. Nhưng nó cũng đặt ra một câu hỏi: Liệu thiết bị này có "vẽ đường cho hươu chạy", dẫn đến việc ươm mầm hàng loạt những phôi thai "tổng hợp" hay không?

Thiết bị này cho phép tạo ra cùng lúc vô số thực thể sống giống với phôi người ở giai đoạn sớm.

Một "vườn ươm" tạo ra hàng ngàn phôi người cùng lúc

Trước đây, nhiều nhà khoa học cũng đã thành công trong việc tạo ra những phôi thai tổng hợp, còn được gọi là "embryoids". Những thực thể này được tạo ra bằng cách định hướng tế bào gốc của con người, phát triển thành các cấu trúc được tìm thấy trong phôi người ở giai đoạn rất sớm.

Các cấu trúc này bao gồm epiblats, một nhóm các tế bào gốc ban đầu chụm lại với nhau, khởi nguồn cho sự hình thành của thai nhi; sau đó sẽ phát triển thành túi ối và hai mảng tế bào hậu epiblats, một phát triển thành phần trên thai nhi bao gồm đầu và thân người, một phát triển thành phần sau của thai nhi bao gồm hai chi dưới.

Càng nghiên cứu, các nhà khoa học càng muốn tạo ra những phôi thai hoàn chỉnh nhất. Nhưng đôi khi họ tự hỏi mình có nên làm điều đó hay không?

Bây giờ, nghiên cứu mới trên tạp chí Nature đã tiến đến một bước cho phép các nhà khoa học tạo ra những phôi người ở giai đoạn rất sớm, không chỉ là từng phôi một mà là hàng loạt phôi trong thời gian ngắn.

"Hệ thống mới này cho phép chúng tôi đạt được hiệu quả vượt trội để tạo ra các cấu trúc giống như phôi người", phó giáo sư kỹ thuật y sinh Jianping Fu tại Đại học Michigan ở Ann Arbor cho biết.

Mỗi thiết bị này có thể tạo ra khoảng một chục phôi chỉ trong vài ngày.

Thiết bị mà ông và các đồng sự tạo ra có dạng hình vuông mỏng và làm bằng silicon. Mỗi tấm chứa bốn giếng phát triển xung quanh một kênh hẹp. Các nhà khoa học chỉ cần đặt tế bào họ muốn phát triển vào đó, nó có thể là tế bào gốc phôi người, tế bào gốc đa năng cảm ứng hoặc bất kỳ loại tế bào gốc nào có thể được lập trình lại từ tế bào trưởng thành.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu thêm vào các hóa chất trong giếng liền kề để kích thích các tế bào phát triển thành những cấu trúc chính của phôi người. Trong một giếng khác đã chứa sẵn một loại gel bắt chước thành tử cung.

Fu cho biết các thiết bị nuôi phôi hiện tại có tỷ lệ thành công rất thấp, với chỉ 5% cơ hội cho các cụm tế bào gốc epiblats hình thành cấu trúc phôi. Nhưng hệ thống của tông có thể kiểm soát môi trường nuôi cấy để nâng tỷ lệ lên 90%.

Mỗi thiết bị này có thể tạo ra khoảng một chục phôi chỉ trong vài ngày. Nếu các nhà khoa học xây dựng một "vườn ươm" với nhiều thiết bị cùng lúc, họ có thể tạo ra hàng trăm thậm chí hàng ngàn phôi.

Nếu các nhà khoa học xây dựng một "vườn ươm" với nhiều thiết bị vi lỏng này cùng lúc, họ có thể tạo ra hàng trăm thậm chí hàng ngàn phôi.

Các nhà sinh học sẽ có thêm một "quyền năng" mạnh mẽ hơn

Fu gọi bước tiến này là "một cột mốc mới thú vị cho lĩnh vực mới nổi [nghiên cứu phôi thai trong giai đoạn sớm]". Thiết bị vi lỏng sẽ trang bị cho các nhà khoa học một "quyền năng" mạnh mẽ, để nhìn vào sự phát triển của con người từ những giây phút đầu tiên sự sống hình thành.

"Các cấu trúc giống phôi người này có tiềm năng rất lớn, hứa hẹn sẽ mở ra cái mà chúng ta gọi là hộp đen của sự phát triển con người", Fu nói.

Chiếc hộp đen mà ông đề cập đến là khoảng thời gian đầu tiên sau khi tinh trùng thụ tinh với trứng. Đó là khoảng thời gian phôi nằm trong cơ thể người phụ nữ và gần như các nhà khoa học không thể can thiệp để nghiên cứu.

Đáng tiếc thay, chính giai đoạn giữa hai và bốn tuần sau thụ thai này lại là thời điểm nhiều trường hợp sảy thai xảy ra, và dị tật bẩm sinh nghiêm trọng có thể hình thành.

Bây giờ, với thiết bị mới của mình, Fu hy vọng sẽ cung cấp cho các nhà khoa học một công cụ để tìm hiểu các vấn đề sức khỏe quan trọng, bao gồm cách ngăn ngừa dị tật bẩm sinh và sảy thai.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng lượng phôi lớn này để sàng lọc thuốc, giúp xác định xem thuốc có an toàn cho phụ nữ mang thai hay không. "Những nghiên cứu như vậy có thể dẫn đến rất nhiều điều tốt đẹp", Fu nói.

Đồng ý với ông, Ali Brivanlou, một nhà phôi học tại Đại học Rockefeller ở New York nhận định: "Đó là một tiến bộ lớn, thứ sẽ mang lại cho chúng ta những kiến thức về sự phát triển ban đầu của con người. Chúng ta đang mở ra cánh cửa sổ để nhìn vào giai đoạn phát triển của phôi mà chúng ta chưa từng thấy trước đây. Những hiểu biết này thực sự là Chén Thánh của phôi thai người".

Lo ngại về vấn đề đạo đức: Những phôi người tổng hợp?

Các nhà khoa học và đạo đức sinh học khác cũng đồng ý với Brivanlou và Fu. Nhưng họ cảnh báo thêm rằng nghiên cứu của ông đặt ra những vấn đề rất nhạy cảm.

"Nhóm nghiên cứu cần hết sức cẩn thận để không mô hình hóa tất cả các khía cạnh của phôi người đang phát triển, để có thể tránh mối lo ngại rằng mô hình phôi thai này một ngày nào đó có thể trở thành một đứa trẻ nếu đặt nó vào bụng mẹ", Insoo Hyun, một nhà sinh học tại Trường Y Harvard cho biết.

Cũng vì những lo ngại như vậy, Fu nói rằng ông đã phải cố tình tạo ra những phôi không hoàn chỉnh, cố lái nó tránh phát triển thành phôi người hoàn thiện. Những phối này chỉ "giống một phần của phôi người" mà thôi, Fu nói. Chúng bị làm cho khuyết thiếu các cấu trúc quan trọng, chẳng hạn như giai đoạn đầu của nhau thai và túi noãn hoàng cung cấp dinh dưỡng cho phôi.

"Tôi hiểu rằng có những người rất nhạy cảm khi thấy rằng bạn có thể sản xuất ồ ạt các cấu trúc phôi có tổ chức. Mọi người sẽ lo ngại. Tôi hiểu điều đó. Tôi đoán chúng tôi đang tiến tới ranh giới", Fu nói.

"Nhưng tôi muốn làm rõ 100% rằng chúng tôi không có ý định tạo ra một cấu trúc tổng hợp giống như một phôi thai hoàn chỉnh của con người. Chúng tôi không có ý định làm điều đó".

Fu nói rằng ông đã phải cố tình tạo ra những phôi không hoàn chỉnh, cố lái nó tránh phát triển thành phôi người hoàn thiện.

Ca ngợi cách tiếp cận của Fu, nhưng một số nhà khoa học khác cũng nhấn mạnh lo ngại về việc ranh giới bị phá vỡ. "Đó có phải là một phiên bản sớm của mô hình Frankenstein không?", nhà sinh vật học Daniel Sulmasy tại Đại học Georgetown nói. "Một ngày nào đó bạn có thể lấy các bộ phận khác nhau và ghép chúng lại để cố gắng tạo ra một sinh vật".

"Nếu ai đó cố gắng làm điều đó, thậm chí ở giai đoạn đầu tiên của sự phát triển phôi thai, và rồi họ (không hủy phôi mà) cố gắng giữ nó phát triển lâu hơn nữa, đó sẽ là một vấn đề", Sulmasy nói.

Những tiến bộ nhanh chóng trong việc tạo ra phôi người đã thúc đẩy Hiệp hội Nghiên cứu Tế bào gốc Quốc tế đưa ra một đánh giá, quy định các hướng dẫn và giới hạn các nghiên cứu trong lĩnh vực này.