Não người ”nhân tạo” nhỏ bé tạo thành từ tế bào gốc

Các nhà khoa học đã dùng tế bào gốc để tạo ra những khối  mô tế bào não nhỏ bằng hạt đậu có khả năng phát triển thành những mô não riêng biệt kể cả vỏ não (cerebral cortex) và võng mạc (retina)

Bộ não nhỏ  bé ra đời từ các tế bào gốc lấy từ da người

Các bộ não nhỏ bé này đã  được sử dụng để nghiên cứu bệnh đầu nhỏ (microcephaly), một rối loạn di truyền làm giảm kích cỡ  não một cách đáng kể. Các bộ não này-- tuy không có khả năng về ý thức và về các chức năng nhận thức cao-- nhưng có thể giúp các nhà khoa học nghiên cứu sự phát triển cũa não người về các mặt, một điều khó mà có thể thực hiện với các động vật

Giáo sư Juergen Koblich, thuộc Viện Kỹ thuật Sinh học Phân tử,Hàn lâm viện Áo Vienna, phụ trách nghiên cứu này, cho biết “ Não  chuột không phải luôn luôn là một mô hình tốt cho não người. Não mà chúng tôi tạo ra cho phép nghiên cứu các nét đặc trưng của sự phát triển của não người”. Ông nói tiếp “ Trước đây nhiều nhóm nghiên cứu khác đã cấy những mảng nhỏ mô thần kinh trong phòng thí nghiệm , nhưng chưa có nhóm nào đã cấy thành công mô chứa cả võ nảo (cortex) tức là lớp chuyên hóa ngoài của não và các vùng não khác “

Làm sao tạo ra não nhân tạo nhỏ bé

Để tạo ra các não nhỏ bé (minibrains), nhóm nghiên cứu của GS Knoblich đã lấy những tế bào gốc phôi người (human embryonic  stem cells) hoặc những tế bào gốc cảm ứng đa năng ( induced pluripotent stem cells)—cả hai loại này đều có khả năng phát triển thành bất cứ loại mô nào. Các tế bào gốc này được cho phát triển trong những điều kiện cho phép chúng tạo ra mô gọi là neuroectoderm, mô này phát triễn thành hệ thần kinh. Những mảnh mô này được dính lại với nhau nhờ một chất keo tạo thành một cái giàn ( scaffold) để hướng dẫn sự tăng trưởng về sau và được đưa vào trong một lò phản ứng sinh học quay (spinning bioreactor) đễ gia tăng sự hấp thu các chất dinh dưỡng.

Bộ não người bình thường (trái) và bộ não non nớt nhân tạo (phải) đang trong quá trình phát triển.

Sau khoảng từ 15 tới 20 ngày, những não nhỏ gọi là cerebral organoids được hình thành, mỗi organoid này bao quanh một vùng chứa đầy dung chất, vùng này tương tự nhưnão thất (cerebral ventricle) chứa dịch não-tủy (cerebrospinal fluid) bên trong não người.  Sau khoảng 20 tới 30 ngày,một số những organoid   tạo thành những vùng não xác định, bao gồm cả vỏ não ( lớp ngoài phức hợp của não); mô võng mạc; phần nhạy cảm ánh sáng của mắt; màng não; màng bao bọc não; và đám rối màng mạch ( choroid plexus) sản xuất ra dịch não-tủy mà não “tắm” trong đó.

Các não nhỏ bé tăng trưởng tới đường kính từ 2 tới 3 millimét ( 0.08-0.1 in) và cho tới nay đã  sống sót được 10 tháng trong đĩa thí nghiệm. Kích cỡ cũa não bị giới hạn vì thi ếu hệ tuần hoàn  để cung cấp các chất dinh dưỡng và oxygen cho các vùng cốt  lõi.Hậu quả là các não nhỏ  bé này không thể phát  triển được nhiều lớp như thấy được trong não người thật sự.

Sử dụng não nhỏ bé để nghiên cứu các rối loạn não

Ngoài việc tạo mô hình phát triễn của não người bình thường, các organoid còn có thễ được dùng để tạo mô hình các rối loạn cũa não  (brain disorder). Nhóm nghi ên cứu của giáo s ư Knoblich đã  dùng não nhỏ bé để  nghiên cứu bệnh đầu nhỏ ( microcephaly), một rối loạn não không dễ dàng nghi ên cứu trên chuột vì  não chuột  đã sẵn nhỏ hơn não người nhiều. Trong nghiên cứu này, những tế bào da cũa bệnh nhân đầu nhỏ được tái trình (reprogrammed) để trở thành những tế bào gốc rồi sau đó  được  cho tăng trưởng thành organoid não. Kết quả cho thấy là não nhỏ bé cấy từ các tế bào người bị bệnh có kích thước nhỏ hơn não cấy từ mô bình thường, nhưng neuron lại tăng trưởng nhiều hơn. Do đó các nhà nghiên cứu cho rằng não của các người có bệnh đầu nhỏ phát triển neuron quá sớm, trước khi não tăng trưởng đủ lớn.

Chuy ên gia sinh học Gong Chen thuộc Đại học Tiểu bang Pennsylvania cho rằng đây là một “ thành quả đáng chú ý”  và nó s ẽ mở đường cho nhiều nghi ên cứu về não người bằng cách sử dụng neuron Phương pháp cấy não nhân tạo trong phòng thí nghiệm này có thể dùng đễ thử nghiệm các thuốc men hoặc nghiên cứu các rối loạn khác của não. Giáo sư Knolich cho biết “ Cuối cùng chúng tôi hi vọng có thể tiến tới việc nghiên cứu các bệnh thông thường hơn như bệnh tự kỷ (autism) và bệnh tâm thần phân liệt (schizophrenia)”.  Nhưng theo ông điều này còn lệ  thuộc vào khi nào chúng ta có thể  tạo ra những não nhân tạo đủ phức tạp.

Mini human brains grown from stem cells- Tanya Lewis- Aug 28.2013