Đoạn Video
Ảnh
Chuyên Lão Khoa
Thành viên nổi tiếng
Lần đầu tiên trên thế giới, các nhà khoa học đã tạo ra những con chuột có hai người cha và đặc biệt là chúng sinh sản được. Hai con chuột này hoàn toàn bình thường về kích thước, cân nặng, ngoại hình và điều quan trọng nhất, chúng có khả năng sinh sản. Đây là một cột mốc chưa từng có trong lĩnh vực sinh sản của động vật có vú, và dù còn rất xa để có thể áp dụng cho con người, kết quả này đã mở ra một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn.
Nhóm nghiên cứu do tiến sĩ Ngụy Diễn Xương (Yanchang Wei) thuộc Đại học Giao thông Thượng Hải, Trung Quốc dẫn đầu đã thực hiện thí nghiệm bằng cách tiêm hai tinh trùng vào một trứng đã loại bỏ nhân, sau đó sử dụng kỹ thuật chỉnh sửa biểu sinh (epigenome engineering) để lập trình lại ADN của tinh trùng. Trong tổng số hơn 250 phôi được cấy vào chuột mẹ, chỉ có hai con đều là đực sống sót đến tuổi trưởng thành. Tỷ lệ thành công tuy thấp, nhưng điều chưa từng có là cả hai đều có khả năng sinh sản và đã tạo ra đời con.
Trước đây, khoa học từng tạo ra chuột có hai mẹ. Nhưng với chuột có hai cha, kết quả thường thất bại do một rào cản sinh học gọi là in dấu gen (genomic imprinting), một quá trình tự nhiên khiến một số gen từ cha hoặc mẹ bị “tắt” trong quá trình phát triển phôi, từ đó ngăn cản sự phát triển toàn diện của phôi đơn tính.
Gần đây, một nhóm nghiên cứu khác đã phần nào vượt qua được trở ngại này nhờ công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để can thiệp vào các gen kiểm soát in dấu. Họ đã tạo ra những con chuột hai cha sống đến tuổi trưởng thành, nhưng phần lớn vẫn bị rút ngắn tuổi thọ, có kích thước phát triển bất thường và bị vô sinh.
Để khắc phục vấn đề đó, nhóm của Ngụy Diễn Xương đã không sử dụng phương pháp chỉnh sửa gen trực tiếp, mà thay vào đó dùng biểu sinh học, một hướng tiếp cận tinh vi hơn. Họ kết hợp hai tinh trùng vào trứng đã loại nhân, sau đó chỉnh sửa biểu sinh tại bảy vùng kiểm soát in dấu gen, nhằm tái lập trình ADN tinh trùng để có thể phát triển thành phôi hoàn chỉnh.
Biểu sinh học là ngành nghiên cứu về những thay đổi ảnh hưởng đến cách gen hoạt động mà không làm thay đổi trình tự ADN. Bằng cách thêm hoặc xóa các nhóm methyl - dấu hiệu sinh học trên ADN - các nhà khoa học có thể bật hoặc tắt các gen giống như công tắc.
Sau khi chỉnh sửa xong, nhóm đã cấy phôi vào chuột mẹ và cuối cùng tạo ra hai con chuột đực có hình thể bình thường, sống khỏe mạnh đến trưởng thành và có thể sinh sản - một kết quả chưa từng có.
Các tác giả nghiên cứu viết: “Phát hiện này, cùng với các thành tựu trước đây về sinh sản đơn tính ở động vật có vú, củng cố thêm nhận định rằng in dấu gen là rào cản chính khiến phôi đơn tính không thể phát triển đến kỳ hạn.”
Điều này có ý nghĩa gì với con người?
Về mặt lý thuyết, việc chỉnh sửa biểu sinh mà không can thiệp trực tiếp vào ADN có thể mở ra một hướng mới trong tương lai – nơi các cặp đôi đồng giới có thể có con ruột mang vật chất di truyền của cả hai. Nhưng thực tế vẫn còn rất xa. Không chỉ bởi công nghệ chưa đủ an toàn, mà còn vì số lượng trứng cần dùng quá lớn, tỷ lệ thành công rất thấp, và đòi hỏi quá nhiều phụ nữ làm mẹ thay thế.
Tiến sĩ Christophe Galichet thuộc Trung tâm Sainsbury Wellcome (Anh) chia sẻ với New Scientist:
“Dù đây là kết quả đầy hứa hẹn, nhưng thật không tưởng khi áp dụng cho con người với điều kiện hiện tại.”
Tuy chưa thể ứng dụng vào người, nghiên cứu này vẫn mang lại hiểu biết sâu sắc về cơ chế sinh sản và in dấu gen ở động vật có vú, điều sẽ giúp ích lâu dài cho các lĩnh vực như y học tái tạo, nhân bản, và bảo tồn sinh học.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).
Nhóm nghiên cứu do tiến sĩ Ngụy Diễn Xương (Yanchang Wei) thuộc Đại học Giao thông Thượng Hải, Trung Quốc dẫn đầu đã thực hiện thí nghiệm bằng cách tiêm hai tinh trùng vào một trứng đã loại bỏ nhân, sau đó sử dụng kỹ thuật chỉnh sửa biểu sinh (epigenome engineering) để lập trình lại ADN của tinh trùng. Trong tổng số hơn 250 phôi được cấy vào chuột mẹ, chỉ có hai con đều là đực sống sót đến tuổi trưởng thành. Tỷ lệ thành công tuy thấp, nhưng điều chưa từng có là cả hai đều có khả năng sinh sản và đã tạo ra đời con.
Trước đây, khoa học từng tạo ra chuột có hai mẹ. Nhưng với chuột có hai cha, kết quả thường thất bại do một rào cản sinh học gọi là in dấu gen (genomic imprinting), một quá trình tự nhiên khiến một số gen từ cha hoặc mẹ bị “tắt” trong quá trình phát triển phôi, từ đó ngăn cản sự phát triển toàn diện của phôi đơn tính.
Gần đây, một nhóm nghiên cứu khác đã phần nào vượt qua được trở ngại này nhờ công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để can thiệp vào các gen kiểm soát in dấu. Họ đã tạo ra những con chuột hai cha sống đến tuổi trưởng thành, nhưng phần lớn vẫn bị rút ngắn tuổi thọ, có kích thước phát triển bất thường và bị vô sinh.
Để khắc phục vấn đề đó, nhóm của Ngụy Diễn Xương đã không sử dụng phương pháp chỉnh sửa gen trực tiếp, mà thay vào đó dùng biểu sinh học, một hướng tiếp cận tinh vi hơn. Họ kết hợp hai tinh trùng vào trứng đã loại nhân, sau đó chỉnh sửa biểu sinh tại bảy vùng kiểm soát in dấu gen, nhằm tái lập trình ADN tinh trùng để có thể phát triển thành phôi hoàn chỉnh.
Biểu sinh học là ngành nghiên cứu về những thay đổi ảnh hưởng đến cách gen hoạt động mà không làm thay đổi trình tự ADN. Bằng cách thêm hoặc xóa các nhóm methyl - dấu hiệu sinh học trên ADN - các nhà khoa học có thể bật hoặc tắt các gen giống như công tắc.
Sau khi chỉnh sửa xong, nhóm đã cấy phôi vào chuột mẹ và cuối cùng tạo ra hai con chuột đực có hình thể bình thường, sống khỏe mạnh đến trưởng thành và có thể sinh sản - một kết quả chưa từng có.
Các tác giả nghiên cứu viết: “Phát hiện này, cùng với các thành tựu trước đây về sinh sản đơn tính ở động vật có vú, củng cố thêm nhận định rằng in dấu gen là rào cản chính khiến phôi đơn tính không thể phát triển đến kỳ hạn.”
Điều này có ý nghĩa gì với con người?
Về mặt lý thuyết, việc chỉnh sửa biểu sinh mà không can thiệp trực tiếp vào ADN có thể mở ra một hướng mới trong tương lai – nơi các cặp đôi đồng giới có thể có con ruột mang vật chất di truyền của cả hai. Nhưng thực tế vẫn còn rất xa. Không chỉ bởi công nghệ chưa đủ an toàn, mà còn vì số lượng trứng cần dùng quá lớn, tỷ lệ thành công rất thấp, và đòi hỏi quá nhiều phụ nữ làm mẹ thay thế.
Tiến sĩ Christophe Galichet thuộc Trung tâm Sainsbury Wellcome (Anh) chia sẻ với New Scientist:
“Dù đây là kết quả đầy hứa hẹn, nhưng thật không tưởng khi áp dụng cho con người với điều kiện hiện tại.”
Tuy chưa thể ứng dụng vào người, nghiên cứu này vẫn mang lại hiểu biết sâu sắc về cơ chế sinh sản và in dấu gen ở động vật có vú, điều sẽ giúp ích lâu dài cho các lĩnh vực như y học tái tạo, nhân bản, và bảo tồn sinh học.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).
