Chuột được sinh ra không cần trứng thụ tinh

Thí nghiệm được tiến hành bởi các nhà phôi học của đại học Bath, Anh Quốc cho thấy rằng trứng có thể không phải là yếu tố quan trọng sống còn trong sinh học như chúng ta đã nghĩ, nhóm nghiên cứu đề xuất có thể thay bằng tế bào thông thường như tế bào da cho quá trình này.

Tony Perry, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết “Lần đầu tiên có thể tạo ra cá thể hoàn chỉnh từ việc tiêm tinh trùng vào trứng. Nghiên cứu này thách thức thuyết trung tâm, có từ khi các nhà phôi học lần đầu tiên quan sát thấy trứng vào năm 1827, và quan sát được sự thụ tinh 50 năm sau đó và cho rằng chỉ có tế bào trứng thụ tinh với tế bào tinh trùng mới có thể sinh ra cá thể con ở động vật có vú”.

Thành công này không chỉ đặt ra câu hỏi về giả định rằng chỉ trứng thụ tinh có thể bắt đầu phân chia và tạo ra sự sống – nó cũng cho thấy rằng ngoài trứng ra còn có những yếu tố khác có thể tái thiết lập chương trình tinh trùng và cho phép phôi phát triển.

Cho tới bây giờ không ai có thể chứng minh rằng một loại tế bào nào khác có thể kết với tinh trùng để tạo ra con cái và nhóm nghiên cứu đã làm được, họ đã cho thấy các tế bào khác có thể làm được như vậy.

Perry trả lời trên báo The Guardian “Chúng tôi đang nói về một cách khác thường để tạo ra phôi. Hãy tưởng tượng rằng bạn có thể lấy tế bào da và tạo ra phôi từ chúng. Điều này có nghĩa mọi loại tế bào đều làm được”.

Trong nghiên cứu này, Perry và cộng sự đã thu nhận trứng chuột không được thụ tinh và nghiên cứu cách để chúng phát triển thành phôi giả gọi là sinh sản đơn tính - parthenogenotes.

Các nghiên cứu trước đã cho thấy rằng nếu bạn lấy một trứng chuột chưa thụ tinh và đặt chúng trong điều kiện môi trường có chứa một loại muối gọi là Strontium chloride (SrCl2) thì bạn có thể “dụ” nó phân chia tạo ra các tế bào chị em (daughter cells) như là quá trình thụ tinh với tinh trùng. Tại thời điểm 13 giờ sau khi trứng được xử lý hóa chất (thời điểm tế bào phân chia DNA và chuẩn bị phân đôi tế bào) các nhà nghiên cứu tiêm DNA tinh trùng vào bào tương trứng (noãn tương) bằng phương pháp tiêm tinh trùng vào bào tương trứng (ICSI - Intra-cytoplasmic Sperm Injection). Lúc này, chu kỳ tế bào diễn ra bình thường và phôi phân chia thành hai tế bào. Các nhà nghiên cứu lựa những phôi hai tế bào mà có một tế bào có NST từ phôi sinh sản đơn tính và tế bào còn lại có NST từ tinh trùng, sau đó phá hủy tế bào thứ hai. Perry nói phôi được tạo bằng phương pháp này gọi là phôi “phICSI” (sinh sản đơn tính, tiêm bộ nhiễm sắc thể đơn bộ tinh trùng vào bào tương trứng).

Hình 1. Sơ đồ minh họa quá trình tiêm tinh trùng vào tế bào phôi bằng phương pháp phICSI (a); Kim vi tiêm mang DNA tinh trùng (được nhuộm màu xanh) được tiêm vào phôi, (b); Phôi chứa những tế bào mang gen của tinh trùng (đỏ) và mang gen của trứng (vàng), phát triển thành con non(c)

Đối với trường hợp loài bò sát, những phôi sinh sản đơn tính có thể phát triển thành cá thể con khỏe mạnh mà không cần tới con đực nhưng ở động vật có vú thì nó không thể sống sót được, thông thường sẽ chết sau vài ngày.

Các nhà nghiên cứu quyết định tìm hiểu điều gì xảy ra khi họ tiêm tinh trùng vào tế bào vừa mới phân chia từ trứng không được thụ tinh và thấy rằng các phôi sinh sản đơn tính sống sót được trong vài ngày. Vì vậy, họ đã ghép phôi này vào chuột cái và họ cho biết đã tạo ra 30 con hoàn chỉnh với tỉ lệ thành công là 24%. Hơn thế nữa, những con non hoàn toàn khỏe mạnh và một số con còn sinh ra thế hệ con tiếp theo bằng các phương pháp truyền thống.

Perry cho biết thêm “Như chúng tôi đã nói, chuột con rất bình thường và khỏe mạnh. Chúng tôi đã kiểm tra xem chúng có thể sống được bao lâu và tuổi thọ của chúng như những con bình thường, một số con còn sống lâu hơn những con đối chứng. Chúng tôi thấy rằng chuột sinh sản bình thường và cho thế hệ con khỏe mạnh”.

Hình 2. Những con chuột con được sinh ra từ phương pháp này.

Giờ đây, bạn sẽ thắc mắc có điều gì đặc biệt ở đây? Thông thường chúng ta chỉ sử dụng trứng và tinh trùng để tạo ra em bé, điều đặc biệt ở đây là tế bào chị em được tạo ra từ phôi sinh sản đơn tính là hoàn toàn khác so với những tế bào chị em được tạo ra bởi trứng thụ tinh.

“Không giống như tế bào trứng, các tế bào bình thường của cơ thể như tế bào da có thể phân chia tạo ra tế bào mới”, Andy giải thích.

Bước tiếp theo nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng quy trình tương tự nhưng thay vì sử dụng trứng chưa được thụ tinh nhóm sẽ sử dụng tế bào da để xem có thu được kết quả tương tự hay không.

Perry nói “Liệu chúng tôi có làm được điều này? Tôi không biết. Nhưng tôi nghĩ khi nó sẽ thành hiện thực, một ngày nào đó trong tương lai xa, con người sẽ nhìn lại và nói đây là nơi bắt đầu”.

Dĩ nhiên, sẽ có những người nghĩ về khả năng tạo ra được em bé từ tế bào tinh trùng và tế bào da hoặc áp dụng phương pháp này cho các loài động vật có vú chỉ còn số lượng vài cá thể nhưng tại thời điểm này còn quá sớm để nói rằng kỹ thuật này có thể sử dụng cho các loài khác ngoài chuột.

"Chúng tôi sẽ chờ và xem nhưng ít nhất hiện tại, chúng tôi đang lập một kế hoạch dự phòng nếu một ngày nào đó chuột cái quyết định dừng cuộc chơi".

Biomedia Việt Nam lược dịch và tổng hợp

Tài liệu tham khảo:

1. Bec Crew, "Scientists have just bred live mice without using fertilised eggs", sciencealert, 14 September, 2016.

2. Ashley P. Taylor, "Study: Mitotic Cells Can Reprogram Mouse Sperm", The-scientist, 13 September, 2016.

3. T. Suzuki et al., “Mice produced by mitotic reprogramming of sperm injected into haploid parthenogenotes”, Nature Communications, doi:10.1038/ncomms12676, 2016.