Tạo ra máu người trong phòng thí nghiệm

Theo nghiên cứu được thực hiện tại Viện Gurdon thuộc Đại học Cambridge, nhóm chuyên gia đã phát triển các cấu trúc ba chiều được gọi là "cơ thể giống phôi thai" (embryo-like bodies) có khả năng mô phỏng lại chính xác quá trình hình thành máu tự nhiên của phôi người. 

Các cấu trúc này được nuôi cấy từ tế bào gốc người và sau khoảng hai tuần, chúng bắt đầu tự tổ chức, phát triển và hình thành những tế bào máu đầu tiên, một quá trình mà trước đây chỉ xảy ra bên trong tử cung của người mẹ.

Tiến sĩ Jitesh Newpane, tác giả chính của công trình, chia sẻ rằng khoảnh khắc nhìn thấy sắc đỏ xuất hiện trong đĩa thí nghiệm là "một cảm giác hồi hộp đặc biệt, bởi màu đỏ ấy - màu của máu - có thể nhìn thấy bằng mắt thường". Điều đó đồng nghĩa với việc nhóm nghiên cứu đã lần đầu tiên tái hiện thành công quá trình tạo máu trong điều kiện nhân tạo.

Những tế bào máu đầu tiên hình thành trong quá trình này được xác định là tế bào gốc tạo máu (hematopoietic stem cells), loại tế bào nền tảng cho toàn bộ hệ thống tuần hoàn của con người. Chính từ những tế bào này, cơ thể tạo ra mọi dạng tế bào máu khác nhau: từ hồng cầu mang oxy, bạch cầu giúp bảo vệ cơ thể khỏi bệnh tật cho đến tiểu cầu tham gia quá trình đông máu.

Điểm đặc biệt của mô hình Cambridge nằm ở chỗ nó có thể tự mô phỏng các giai đoạn phát triển ban đầu của phôi người mà không hình thành toàn bộ phôi thai. Những cấu trúc này không có các bộ phận như túi noãn hoàng hay nhau thai, do đó không thể phát triển thành phôi hoàn chỉnh nhưng vẫn có thể tái tạo lại chính xác môi trường và cơ chế sinh học để máu được hình thành. 

Nhờ đó, các nhà khoa học có thể quan sát toàn bộ "quá trình tạo máu" của con người diễn ra trong phòng thí nghiệm mà không cần đến phôi thật, mở ra một hướng nghiên cứu hoàn toàn mới, vừa hiệu quả vừa đảm bảo đạo đức khoa học.

Tiến sĩ Newpane cho biết: "Mô hình này cho phép chúng ta nhìn thấy cách các tế bào máu hình thành tự nhiên trong giai đoạn phôi người. Nó không chỉ giúp hiểu rõ hơn về sự phát triển của hệ máu và miễn dịch sớm, mà còn có thể trở thành công cụ quan trọng để mô phỏng bệnh lý như bệnh bạch cầu, cũng như thử nghiệm các loại thuốc điều trị mới một cách an toàn".

Một trong những tiềm năng lớn nhất của phương pháp này là khả năng tạo ra máu người từ chính tế bào của bệnh nhân. Vì tế bào gốc có thể được lấy từ bất kỳ tế bào nào trong cơ thể, nên trong tương lai, các bác sĩ có thể "nuôi" ra loại máu hoàn toàn tương thích với cơ thể từng người, loại bỏ nguy cơ đào thải sau cấy ghép, điều mà y học hiện nay vẫn chưa thể giải quyết triệt để.

Khác với các kỹ thuật trước đây vốn phụ thuộc vào những hỗn hợp phức tạp của protein tăng trưởng để "ép" tế bào gốc phát triển theo hướng mong muốn, phương pháp mới của Cambridge lại cho phép tế bào tự điều chỉnh và phát triển một cách tự nhiên hơn. 

Trong cùng một môi trường nuôi cấy, chúng không chỉ hình thành tế bào máu mà còn tạo ra cả tế bào cơ tim - mô phỏng chính xác sự phát triển đồng thời của các mô trong phôi người thật.

Dưới kính hiển vi, các nhà nghiên cứu mô tả quá trình phát triển này diễn ra "đầy sống động và có nhịp điệu riêng". Chỉ sau vài ngày, các cụm tế bào bắt đầu phân tách thành ba lớp mầm: ngoại bì, trung bì và nội bì là nền tảng hình thành nên mọi cơ quan trong cơ thể. 

Đến ngày thứ tám, những tế bào cơ tim đã bắt đầu đập, báo hiệu sự sống nhân tạo đầu tiên trong đĩa thí nghiệm. Sang ngày thứ 13, màu đỏ đặc trưng của hồng cầu dần xuất hiện – minh chứng rằng máu đã thực sự được tạo ra.

Giáo sư Azim Surani, đồng tác giả của nghiên cứu, khẳng định: "Đây là một bước tiến lớn trong nỗ lực tái tạo quá trình hình thành máu người. Mặc dù vẫn ở giai đoạn đầu, nhưng khả năng sản xuất tế bào máu từ tế bào gốc trong phòng thí nghiệm mở ra triển vọng phát triển các liệu pháp tái tạo, cấy ghép và điều trị ung thư máu trong tương lai".

Tiến sĩ Geraldine Jowett, đồng tác giả đầu tiên cũng cho biết: "Các cơ thể tạo máu này nắm bắt được 'làn sóng phát triển máu thứ hai' trong quá trình phôi thai, nơi các tế bào miễn dịch chuyên biệt như tế bào T bắt đầu hình thành. Điều này đặc biệt quan trọng, bởi nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách hệ miễn dịch của con người được tạo dựng từ những ngày đầu tiên của sự sống".

Nghiên cứu của Đại học Cambridge không chỉ giúp con người tiến gần hơn đến khả năng sản xuất máu nhân tạo mà còn mở rộng hiểu biết về cách sự sống được hình thành. Trong tương lai, công nghệ này có thể được ứng dụng vào việc sàng lọc thuốc, mô phỏng sự phát triển của các bệnh máu bẩm sinh hoặc thậm chí "tái tạo" lại hệ miễn dịch cho những bệnh nhân suy giảm miễn dịch nặng.

Toàn bộ kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Cell Reports, và được cộng đồng khoa học quốc tế đánh giá là một trong những công trình tiên phong trong lĩnh vực sinh học phát triển và y học tái tạo.

Với khả năng tạo ra máu người từ tế bào gốc giống phôi thai, các nhà khoa học đang từng bước viết lại cách chúng ta hiểu về cơ thể con người, từ cách nó bắt đầu hình thành cho đến cách chúng ta có thể chữa lành nó. Đây không chỉ là thành tựu khoa học, mà còn là hy vọng mới cho hàng triệu bệnh nhân mắc các bệnh về máu trên toàn thế giới.

THEO GENK