Loài ếch, khác với anh em họ kỳ nhông của mình, không có khả năng tái tạo các chi đã mất. Tuy nhiên, một thí nghiệm gần đây tiết lộ sinh vật lưỡng cư 4 chân này vẫn có thể mọc lại một phần bộ phần bị khuyết trong điều kiện phù hợp.
Bài báo trên tạp chí Science Advances mô tả phương pháp điều trị giúp loài ếch có móng vuốt châu Phi (Xenopus laevis) mọc lại một phần chi sau bị cụt. Phương pháp điều trị bao gồm năm loại thuốc khác nhau, cùng một thiết bị đeo tên “BioDome”.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Tufts và Viện Wyss thuộc Đại học Harvard cho biết chỉ 24 giờ sau khi tiếp xúc với hỗn hợp thuốc, một giai đoạn tái tạo chi kéo dài 18 tháng được kích hoạt.
“Thật thú vị khi thấy rằng các loại thuốc chúng tôi chọn đã giúp tạo ra một chi gần như hoàn chỉnh. Việc chỉ mất một thời gian ngắn tiếp xúc với thuốc để bắt đầu quá trình tái tạo kéo dài hàng tháng chứng minh cơ thể ếch và một số động vật khác có khả năng tái tạo không tự kích hoạt. Thông qua kích thích, chúng ta có thể làm cơ chế này sống lại”, Nirosha Murugan, tác giả đầu tiên của bài báo kiêm nhà nghiên cứu tại Tufts, cho biết.
Đây là một thành tựu quan trọng vì nó cho thấy động vật không có khả năng tái sinh tự phát vẫn có thể mọc lại chi bị mất, thậm chí bộ phận cơ thể như cơ quan và mô, nếu thỏa mãn một số điều kiện nhất định.
Nghiên cứu trên không thể áp dụng với con người nhưng nó sẽ là cơ sở thông tin cho hoạt động chữa trị đối với động vật có vú. Vì vẫn còn đang ở giai đoạn sơ khai, khoa học cần đào sâu thêm về kết quả và làm sáng tỏ cơ chế đằng sau khả năng tái tạo này.
Kỳ nhông, sao biển, cua và một số loài thằn lằn có thể tái tạo các bộ phận cơ thể đã mất, nhưng ếch thì không. Mặc dù gan của con người có thể phát triển trở lại kích thước đầy đủ ngay cả khi 90% của nó bị cắt bỏ, hoặc chúng ta cũng có khả năng tái tạo sụn bị thương trong khớp, vẫn không thể nói rằng cơ thể động vật có vú có khả năng tái tạo. Vết thương sẽ nhanh chóng được bao phủ trong mô sẹo, một mặt ngăn chúng khỏi bị nhiễm trùng hoặc tổn thương thêm, mặt khác, cơ chế này không cho phép tái tạo các bộ phận bị mất.
Michael Levin, đồng tác giả của nghiên cứu mới kiêm nhà sinh vật học tại Tufts, đã dành hơn 20 năm để hiểu cách tế bào quyết định những thứ chúng sẽ xây dựng. Nghiên cứu này rất quan trọng vì nó tạo tiền đề cho các phương pháp điều trị dị tật bẩm sinh, ung thư, chấn thương, lão hóa và có thể là tái tạo mô và chi.
“Mọi người đã nghiên cứu về tái tạo chân tay trong một thời gian dài, cũng như nghiên cứu về những con vật có khả năng đó. Chúng tôi không tập trung vào phương pháp cấy ghép tế bào gốc hoặc chỉnh sửa bộ gen, mục tiêu của nhóm tôi là tìm kiếm tín hiệu ngắn kích thích tế bào khởi tạo lại những thứ chúng từng làm trong quá trình phát triển phôi thai”, ông nói.
Để làm điều đó, ông cùng các đồng nghiệp pha chế một loại hỗn hợp chứa năm loại thuốc, lần lượt có tác dụng là tăng sinh tế bào, giảm viêm, đẩy tế bào vào chế độ sửa chữa, ức chế sản xuất collagen và tạo điều kiện cho sự phát triển của sợi thần kinh, mạch máu và cơ.
(Chuỗi hình ảnh cho thấy sự phát triển của chân ếch trong suốt 2,5 đến 18 tháng. Hàng trên cùng hiển thị không có phương pháp xử lý, hàng giữa hiển thị sự tăng trưởng do kết quả của riêng BioDome và hàng thứ ba cho thấy sự tăng trưởng do kết quả của phương pháp xử lý đa thuốc).
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành cắt cụt chi sau của 115 con ếch cái móng vuốt châu Phi trưởng thành. Về mặt đạo đức, Levin cho biết nhóm ông đã có “một quy trình sâu rộng, được phê duyệt bởi một ủy ban gồm bác sĩ thú y và chuyên gia động vật thủy sản”, kết hợp gây mê toàn thân để giảm thiểu tình trạng đau đớn. “Sự tôn trọng đối với động vật là khía cạnh then chốt trong mọi giai đoạn thí nghiệm của chúng tôi”, ông nói.
Các thành phần trong hỗn hợp thuốc quyết định thành công dự án nhưng lò phản ứng sinh học cũng quan trọng không kém. Thiết bị đeo BioDome gây ức chế quá trình hình thành mô sẹo, đồng thời khuyến khích tái tạo chi. “BioDome có vai trò như nước ối, cho phép quá trình tái tạo diễn ra mà không có sự can thiệp của mô sẹo”, David Kaplan, đồng tác giả của nghiên cứu kiêm kỹ sư tại Tufts , cho biết.
Các chi của ếch phải mất nhiều tháng để mọc lại, nhưng kết quả lại rất bất ngờ. Các chân được tái tạo hoạt động gần với chức năng thông thường, có cấu trúc xương và các mô bên trong (bao gồm tế bào thần kinh) tương tự chân ban đầu. Thậm chí chúng còn tái tạo một số ngón chân, dù không có xương. Khi thử nghiệm trong nước, những con ếch vẫn bơi bình thường, và khi chân tái tạo bị chọc vào, chúng vẫn có phản ứng.
“Dữ liệu của chúng tôi cho thấy những can thiệp sớm có thể giảm gánh nặng tái tạo cho chính bộ phận đó, bỏ qua việc phụ thuộc vào các phương pháp điều trị lâu dài như sử dụng tế bào gốc, phương pháp điều trị nối tiếp và các phương tiện quản lý vi mô”, các nhà khoa học viết.
Vì loài ếch rất khác với chúng ta, liệu nghiên cứu của nhóm Levin có mở ra tương lai nào cho y học tái tạo trên cơ thể người?
“Tất cả các loài động vật có xương sống đều dùng chung bộ máy điều khiển giải phẫu quan trọng. Nếu kỳ nhông có thể tái sinh, thì chúng ta cũng có thể. Chúng tôi cần phải điều chỉnh BioDome và hỗn hợp thuốc nhưng hiện tại mọi thứ vẫn chưa sẵn sàng cho một cuộc thử nghiệm trên người. Tuy nhiên, đây chắc chắn là con đường mà y học tái tạo phải đi”, Levin nói.
Nhóm cho rằng cơ chế đằng sau khả năng tái tạo là có một con đường phân tử liên quan đến sự phát triển phôi thai đã được kích hoạt nhờ phương pháp điều trị này. Các nghiên cứu trong tương lai cần đi sâu vào đặc điểm trên. Nhóm dự định tiếp tục nghiên cứu phương pháp này với loài chuột, sau đó tối ưu hóa hỗn hợp theo yêu cầu.
Nguồn: Gizmodo
Bài báo trên tạp chí Science Advances mô tả phương pháp điều trị giúp loài ếch có móng vuốt châu Phi (Xenopus laevis) mọc lại một phần chi sau bị cụt. Phương pháp điều trị bao gồm năm loại thuốc khác nhau, cùng một thiết bị đeo tên “BioDome”.
“Thật thú vị khi thấy rằng các loại thuốc chúng tôi chọn đã giúp tạo ra một chi gần như hoàn chỉnh. Việc chỉ mất một thời gian ngắn tiếp xúc với thuốc để bắt đầu quá trình tái tạo kéo dài hàng tháng chứng minh cơ thể ếch và một số động vật khác có khả năng tái tạo không tự kích hoạt. Thông qua kích thích, chúng ta có thể làm cơ chế này sống lại”, Nirosha Murugan, tác giả đầu tiên của bài báo kiêm nhà nghiên cứu tại Tufts, cho biết.
Đây là một thành tựu quan trọng vì nó cho thấy động vật không có khả năng tái sinh tự phát vẫn có thể mọc lại chi bị mất, thậm chí bộ phận cơ thể như cơ quan và mô, nếu thỏa mãn một số điều kiện nhất định.
Nghiên cứu trên không thể áp dụng với con người nhưng nó sẽ là cơ sở thông tin cho hoạt động chữa trị đối với động vật có vú. Vì vẫn còn đang ở giai đoạn sơ khai, khoa học cần đào sâu thêm về kết quả và làm sáng tỏ cơ chế đằng sau khả năng tái tạo này.
Kỳ nhông, sao biển, cua và một số loài thằn lằn có thể tái tạo các bộ phận cơ thể đã mất, nhưng ếch thì không. Mặc dù gan của con người có thể phát triển trở lại kích thước đầy đủ ngay cả khi 90% của nó bị cắt bỏ, hoặc chúng ta cũng có khả năng tái tạo sụn bị thương trong khớp, vẫn không thể nói rằng cơ thể động vật có vú có khả năng tái tạo. Vết thương sẽ nhanh chóng được bao phủ trong mô sẹo, một mặt ngăn chúng khỏi bị nhiễm trùng hoặc tổn thương thêm, mặt khác, cơ chế này không cho phép tái tạo các bộ phận bị mất.
Michael Levin, đồng tác giả của nghiên cứu mới kiêm nhà sinh vật học tại Tufts, đã dành hơn 20 năm để hiểu cách tế bào quyết định những thứ chúng sẽ xây dựng. Nghiên cứu này rất quan trọng vì nó tạo tiền đề cho các phương pháp điều trị dị tật bẩm sinh, ung thư, chấn thương, lão hóa và có thể là tái tạo mô và chi.
“Mọi người đã nghiên cứu về tái tạo chân tay trong một thời gian dài, cũng như nghiên cứu về những con vật có khả năng đó. Chúng tôi không tập trung vào phương pháp cấy ghép tế bào gốc hoặc chỉnh sửa bộ gen, mục tiêu của nhóm tôi là tìm kiếm tín hiệu ngắn kích thích tế bào khởi tạo lại những thứ chúng từng làm trong quá trình phát triển phôi thai”, ông nói.
Để làm điều đó, ông cùng các đồng nghiệp pha chế một loại hỗn hợp chứa năm loại thuốc, lần lượt có tác dụng là tăng sinh tế bào, giảm viêm, đẩy tế bào vào chế độ sửa chữa, ức chế sản xuất collagen và tạo điều kiện cho sự phát triển của sợi thần kinh, mạch máu và cơ.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành cắt cụt chi sau của 115 con ếch cái móng vuốt châu Phi trưởng thành. Về mặt đạo đức, Levin cho biết nhóm ông đã có “một quy trình sâu rộng, được phê duyệt bởi một ủy ban gồm bác sĩ thú y và chuyên gia động vật thủy sản”, kết hợp gây mê toàn thân để giảm thiểu tình trạng đau đớn. “Sự tôn trọng đối với động vật là khía cạnh then chốt trong mọi giai đoạn thí nghiệm của chúng tôi”, ông nói.
Các thành phần trong hỗn hợp thuốc quyết định thành công dự án nhưng lò phản ứng sinh học cũng quan trọng không kém. Thiết bị đeo BioDome gây ức chế quá trình hình thành mô sẹo, đồng thời khuyến khích tái tạo chi. “BioDome có vai trò như nước ối, cho phép quá trình tái tạo diễn ra mà không có sự can thiệp của mô sẹo”, David Kaplan, đồng tác giả của nghiên cứu kiêm kỹ sư tại Tufts , cho biết.
Các chi của ếch phải mất nhiều tháng để mọc lại, nhưng kết quả lại rất bất ngờ. Các chân được tái tạo hoạt động gần với chức năng thông thường, có cấu trúc xương và các mô bên trong (bao gồm tế bào thần kinh) tương tự chân ban đầu. Thậm chí chúng còn tái tạo một số ngón chân, dù không có xương. Khi thử nghiệm trong nước, những con ếch vẫn bơi bình thường, và khi chân tái tạo bị chọc vào, chúng vẫn có phản ứng.
“Dữ liệu của chúng tôi cho thấy những can thiệp sớm có thể giảm gánh nặng tái tạo cho chính bộ phận đó, bỏ qua việc phụ thuộc vào các phương pháp điều trị lâu dài như sử dụng tế bào gốc, phương pháp điều trị nối tiếp và các phương tiện quản lý vi mô”, các nhà khoa học viết.
Vì loài ếch rất khác với chúng ta, liệu nghiên cứu của nhóm Levin có mở ra tương lai nào cho y học tái tạo trên cơ thể người?
“Tất cả các loài động vật có xương sống đều dùng chung bộ máy điều khiển giải phẫu quan trọng. Nếu kỳ nhông có thể tái sinh, thì chúng ta cũng có thể. Chúng tôi cần phải điều chỉnh BioDome và hỗn hợp thuốc nhưng hiện tại mọi thứ vẫn chưa sẵn sàng cho một cuộc thử nghiệm trên người. Tuy nhiên, đây chắc chắn là con đường mà y học tái tạo phải đi”, Levin nói.
Nhóm cho rằng cơ chế đằng sau khả năng tái tạo là có một con đường phân tử liên quan đến sự phát triển phôi thai đã được kích hoạt nhờ phương pháp điều trị này. Các nghiên cứu trong tương lai cần đi sâu vào đặc điểm trên. Nhóm dự định tiếp tục nghiên cứu phương pháp này với loài chuột, sau đó tối ưu hóa hỗn hợp theo yêu cầu.
Nguồn: Gizmodo
