Nghe thì có vẻ siêu thực, song điều này lại hoàn toàn khả thi. Thậm chí, nó có thể sẽ xảy ra trong tương lai rất gần.” Đây là phát biểu của Tiến sỹ Kyle Orwig, một nhà nghiên cứu tế bào gốc tại Khoa Sản, Phụ khoa, và Khoa học Sinh sản của Đại học Pittsburgh, khi nói về một công trình đột phá trong việc tổng hợp ra trứng và tinh trùng từ các tế bào da người.

Song, phát biểu này có thể cũng đang đề cập tới các công nghệ hỗ trợ sinh sản (ART) ngày càng trở nên tiến bộ hơn trong các phòng thí nghiệm toàn cầu, cũng như đang dần được ứng dụng trong thực tiễn.

Thông thường, mọi người sẽ biết về các thuốc hỗ trợ sinh sản giúp phụ nữ sản sinh trứng, cũng như về công nghệ thụ tinh trong ống nghiệm, mà trong đó trứng và tinh trùng sẽ kết hợp ở bên ngoài cơ thể, tạo thành trứng đã thụ tinh, rồi sau đó mới được cấy vào tử cung người mẹ. Cả hai biện pháp này vẫn còn rất phổ biến trong thực tiễn, tuy nhiên, khoa học đã xuất hiện nhiều công nghệ tiên tiến hơn, cho phép cải thiện khả năng sinh sản của con người.

Hiện nay đã xuất hiện các nghiên cứu để tổng hợp trứng và tinh trùng từ các tế bào da người trưởng thành. Trước đó, thí nghiệm này đã được thực hiện thành công trên chuột, và hiện đang được thử nghiệm trên người ở nhiều phòng nghiên cứu. Tiến sỹ Kyle Orwig, một nhà nghiên cứu tế bào gốc tại Khoa Sản, Phụ khoa, và Khoa học Sinh sản của Đại học Pittsburgh, cũng đang cộng tác với một số phòng nghiên cứu này để thực hiện các thử nghiệm nhằm biến tế bào da thành giao tử ở người.

Trong nghiên cứu này, các tế bào tạo tinh sẽ được đánh dấu màu nâu và xanh nước biển, còn các tinh tử (hay tiền tinh trùng), là các cấu trúc dày đặc màu xanh, tập trung ở gần lòng ống bên trong ống sinh tinh. Nguồn ảnh: Brian Hermann và Tiến sỹ Kyle Orwig.

Nghiên cứu biến tế bào da thành giao tử có lẽ là một trong những công nghệ y học gây xôn xao nhất trong lĩnh vực này. Cụ thể, vào năm 2013, các nhà nghiên cứu: Mitinori Saitou của Đại học Kyoto University, Nhật Bản; và Katsuhiko Hayashi của Đại học Cambridge, Vương Quốc Anh, đã công bố rằng: Họ đã lấy tế bào da từ chuột trưởng thành, rồi tổng hợp ra các tế bào gốc đa năng, phát triển được thành các tế bào phôi nguyên thủy. Sau đó, họ đã cấy những tế bào này vào trong những con chuột có khả năng sinh sản. Kết quả cho thấy, có tới ¼ số chuột cả đực lẫn cái, bắt đầu sinh tinh và trứng. Hayashi tiếp đó đã kết hợp các trứng và tinh này trên đĩa petri, rồi lại cấy trứng đã thụ tinh vào chuột cái. Những con chuột cái này sau đó đã thành công sinh ra chuột con từ những quả trứng này.

“Điều này có nghĩa là, trên lý thuyết, ta có thể lấy tế bào da từ một người đàn ông hoặc phũ nữ, biến tế bào này thành trứng hoặc tinh trùng, và rồi tạo ra một đứa con ruột cho họ, chỉ từ tế bào da,” Orwig nói.

Hiện tại, công trình vẫn chưa được tái tạo ở người, song cũng đã có nhiều phòng thí nghiệm đang cố gắng thực hiện nó. Orwig cũng đang cộng tác với ba trong số các phòng thí nghiệm này, bao gồm các phòng thí nghiệm của Tiến sỹ Gerald Schatten, Viện trưởng Viện Phát triển Pittsburgh; Tiến sỹ Renee Reijo Pera, Cựu viện trưởng Viện Nghiên cứu và Giáo dục Tế bào phôi gốc, Đại học Stanford; và Tiến sỹ Amander Clark, thuộc Khoa Tế bào Phân tử và Sinh học Phát triển Los Angeles, Đại học California.

Ứng dụng tế bào gốc trong thực tiễn

Gần hơn tới thực tiễn là một nghiên cứu của chính Orwig, được thiết kế để giúp các bệnh nhân ung thư nam có thể có con trong tương lai, bởi lẽ một số liệu trình ung thư có thể gây vô sinh ở nam giới trưởng thành, cũng như ở các bé trai chưa tới tuổi dậy thì. Cụ thể, các nam giới trưởng thành sẽ có thể đóng băng mẫu tinh trùng của mình trước khi thực hiện điều trị, nhằm đảm bảo khả năng sinh sản trong tương lai. Tuy nhiên, các bé trai chưa dậy thì lại chưa có tinh trùng, vì vậy không thể lựa chọn giải pháp này. Orwig hy vọng rằng điều này sẽ thay đổi trong tương lai, và ta có thể tạo tinh trùng từ công nghệ tế bào gốc.

Các tinh nguyên bào của con người, thường được sắp xếp thành chuỗi tế bào (màu xanh lá) trong các ống sinh tinh, bên trong tinh hoàn. Một trong những mục tiêu nghiên cứu của Orwig là giúp các bệnh nhân ung thư là nam giới trẻ tuối, có thể tránh việc bị vô sinh vĩnh viễn, thông qua việc lấy các tế bào tinh hoàn của họ, sau đó sử dụng các công nghệ tế bào gốc để kích thích lại việc sinh tinh trùng. Những tế bào này sẽ được đóng băng tạm thời, hoặc bảo quản bằng cryo, sau đó rã đông khi cần thực hiện sinh sản. Nguồn ảnh: Hanna Valli và Tiến sỹ Kyle Orwig.

Tôi cũng nhiều người khác đã thành công phát triển công nghệ này trên nhiều loài động vật khác nhau, trong đó có bao gồm loài khỉ,” Orwig giải thích. Về cơ bản, đây là một công nghệ mà tế bào tinh hoàn sẽ được đóng băng trước khi điều trị, rồi rã đông trong tương lai, sau đó được xử lý để tạo ra nhiều loại tế bào khác nhau. Các tinh nguyên bào này sau đó sẽ được cấy vào tinh hoàn của người bệnh đã khỏi bệnh ung thư, song lại bị vô sinh, để giúp các cá nhân này có thể tái tạo tinh nguyên bào bình thường trở lại. “Người bệnh đó có thể chọn sinh sản thông thường, hoặc nếu anh ấy chỉ cho ra rất ít tinh trùng, thì ta có thể sử dụng các công nghệ hỗ trợ sinh sản, để phát huy tối đa hiệu quả sinh sản của những tinh trùng này,” Orwig nói.

Với sự thành công trên động vật của công nghệ này, cũng như nhiều nghiên cứu khác về tế bào con người, Orwig cùng các cộng sự tin tưởng rằng, công nghệ này đã đạt ngưỡng đủ để ứng dụng lên con người. Ở hiện tại, Orwig đã cho đóng băng tế bài tinh hoàn của 500-600 bệnh nhân nam, đồng thời cũng đang tìm kiến thêm bệnh nhân để thu thập thêm các tế bào tinh trùng sinh thiết. Trước khi ứng dụng thực tiễn, công nghệ sẽ còn cần được nghiên cứu thêm về tính an toàn và khả thi, song Orwig tin rằng, nó sẽ đủ phát triển để được ứng dụng trên thực tiễn chỉ trong vòng 5 năm tới.

Có lẽ, thử thách lớn nhất cho nghiên cứu này là làm sao để thu thập được đủ số lượng tế bào gốc từ bệnh nhân. Orwig chia sẻ: “Chúng tôi ước tính rằng, số lượng tế bào gốc bên trong tinh hoàn là rất ít, và số lượng mà chúng tôi sẽ thu thập được trong một sinh thiết nhỏ của người bệnh sẽ còn ít hơn. Chính vì vậy, cần thêm các công nghệ tế bào, cho phép tăng lượng tế bào này trước khi thực hiện cấy ghép.” Hiện nay đã nhiều phòng nghiên cứu trên khắp thế giới đang tìm hướng giải quyết vấn đề nêu trên.

Ngoài ra, ta còn cần trả lời một câu hỏi lớn khác: Liệu có an toàn khi cấy lại một tế bào được thu thập từ trước quá trình điều trị ung thư? Nói về vấn đề này, Orwig đã phát biểu: “Có nguy cơ là bệnh ung thư sẽ quay trở lại do tế bào được lấy trước khi điều trị còn mang mầm bệnh. Đây quả nhiên là một vấn đề rất nghiêm trọng nếu chúng có khả năng gây nguy hiểm cho bệnh nhân.”

(Còn nữa)

Theo EMB

Tin liên quan: