DMCA.com Protection Status

Tạo một con người hoàn chỉnh từ một tế bào da là hoàn toàn có thể! (Phần 2)  quan tâm

Được đăng bởi: Ẩn danh

Cập nhật lúc 21:57 ngày 29/12/2017

Người biến đổi di truyền

Vậy, chính xác thì tại sao chúng ta lại muốn biến đổi di truyền cơ thể người? Câu trả lời rất đơn giản, đó là: để vượt qua các giới hạn của tự nhiên và thúc đẩy giai đoạn tiến hóa mới của con người. Chúng ta có thể tự tăng cường trí thông minh của mình, đề kháng các bệnh và cung cấp cho cơ thể những khả năng mới để đối phó với những vấn đề môi trường đầy thách thức. Hãy tưởng tượng là bạn sẽ có quyền lực tuyệt đối để kiểm soát toàn bộ những đứa con của mình trông như thế nào trước cả khi nó ra đời! Và đó chỉ là một phần nhỏ của của “tảng băng chìm”.

Chúng ta hãy lấy một ví dụ đơn giản đáng ngạc nhiên hơn. Tardigrades (hay gấu nước) là những sinh vật nhỏ bé được biết đến với khả năng chịu được các điều kiện khắc nghiệt như bức xạ vũ trụ, áp suất cực cao (gấp 6 lần so với áp suất nước ở điểm sâu nhất của đại dương, rãnh Mariana). Ngoài khả năng tồn tại trong chân không, những sinh vật này còn có thể biến mình thành thủy tinh để sống sót trong môi trường mất nước hoàn toàn. Các nhà khoa học đã khám phá ra rằng những sinh vật này sản xuất ra một loại protein giúp bảo vệ chúng khỏi sự phá hủy của tia X. Họ đã xác định được các gen chịu trách nhiệm cho việc tổng hợp protein này và đưa nó vào các tế bào của người. Kết quả thật đáng kinh ngạc! Các tế bào của người đã kháng được tia X và có thể ngăn chặn được tổn hại gây ra bởi tia X khoảng 40%. Nếu chúng ta có thể tích hợp khả năng này vào một con người trưởng thành, chúng ta sẽ vượt qua được nguy cơ bức xạ không gian và đi đến các vùng xa nhất của vũ trụ với những rủi ro nhỏ nhất.

Bằng cách chuyển thành một trạng thái được gọi là 'cryptobiosis', những loài tardigrades này gần như không thể bị chết. Credit: Eye of Science.

Dường như chúng ta có thể tạo ra được loài người có thể mang các đặc điểm di truyền tốt nhất từ nhiều loài khác. Đầu năm nay, lần đầu tiên các nhà khoa học đã tạo được phôi lai giữa người và lợn. Họ gọi chúng là interspecies chimeras. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng những thể khảm này sau cùng có thể phát triển thành các cơ quan của con người trong các loài động vật khác nhau trước khi được sử dụng để cấy ghép. Tuy nhiên, chúng ta cũng cần phải xem xét xem những “interspecies chimeras” này một ngày nào đó sẽ chứng tỏ sự hữu ích trong việc tạo ra con người với khả năng vượt ra ngoài giới hạn của tự nhiên, với những khả năng đến từ nhiều loài khác.

Hình ảnh phôi lợn được tiêm vào các tế bào người trong giai đoạn sớm của sự phát triển và đã sinh trưởng được khoảng 4 tuần tuổi. Thành công này cho thấy một bước tiến quan trọng trong việc tạo ra các cơ quan của người trên cơ thể động vật lớn. Credit: Jun Wu et al.

Tại sao lại sử dụng phôi?

Nếu như chúng ta nghiêm túc về việc tạo loài người thông minh hơn, vậy tại sao chúng ta không làm điều đó ngay bây giờ? Nếu như chúng ta có thể tạo con người biến đổi di truyền như người có thể chịu được sự khắc nghiệt của việc thay đổi khí hậu, tại sao chúng ta không thực hiện nó ngay trên 7,5 tỉ người đang sống trên Trái Đất?

Lí do là vì có một sự khác biệt rất lớn giữa việc cải biến trên phôi và việc cải biến trên một người trưởng thành. Việc cải biến di truyền hoạt động hiệu quả nhất trên phôi vì số lượng tế bào thấp nên bạn có thể chỉnh sửa toàn bộ các tế bào với nỗ lực tối thiểu. Tuy nhiên, người trưởng thành thì có hàng tỉ các tế bào (37.2 tỉ tế bào), việc chỉnh sửa toàn bộ các tế bào cùng một lúc với các công nghệ hiện tại của chúng ta là điều gần như không thể. Và có lẽ sẽ chưa thể đạt được trong nhiều thập kỷ tới.

Thêm vào đó, việc chỉnh sửa phôi cũng tốt hơn và hiệu quả hơn nhiều bởi vì thông tin di truyền có thể truyền qua các thế hệ. Nếu bạn cải biến di truyền một phôi để phát triển thành một người thông minh hơn, thì sự thông minh sẽ truyền được từ thế hệ này qua thế hệ khác. Còn giả sử nếu bạn làm điều này trên người trưởng thành, thì việc này là không thể, vì sự thông minh sẽ chỉ duy trì ở từng cá nhân cụ thể và sẽ mất đi nếu cô ta hoặc anh ta chết. Đó là lí do tại sao chúng ta nên thao tác trên phôi vì bất cứ đặc điểm di truyền nào được giới thiệu ở đây sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ loài trong một thời gian rất dài.

Tử cung nhân tạo

Không còn nghi ngờ gì về việc hoàn toàn có thể tạo phôi người có chức năng từ tế bào da. Nhưng chúng ta hãy tiến thêm một bước nữa. Có thể cấy ghép phôi như vậy vào hệ thống hỗ trợ nhân tạo thay cho tử cung của người mẹ không? Nói cách khác, đó là việc phôi có thể phát triển thành một con người đầy đủ mà không cần một người mẹ? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu trong phần này.

Có một lĩnh vực đặc biệt được gọi là ectogenesis trong đó các nhà nghiên cứu đang cố gắng bắt chước các điều kiện chính xác bên trong tử cung với hy vọng phôi người có thể phát triển trong môi trường hoàn toàn nhân tạo! Và khái niệm này không phải là mới. Túi sinh trưởng nơi phôi phát triển được gọi là tử cung nhân tạo, lần đầu tiên được cấp bằng sáng chế bởi Emanuel M. Greenberg vào năm 1955.

Khái niệm đầu tiên về tử cung nhân tạo được Emanuel M. Greenberg thiết kế và được cấp bằng sáng chế vào năm 1955.

Về mặt thiết kế, tử cung nhân tạo bao gồm hai phần chính: buồng cung cấp chất dinh dưỡng và buồng cho các chất thải. Buồng cung cấp chất dinh dưỡng chứa đầy dịch ối nhân tạo, dịch bao quanh bào thai như bên trong tử cung của người mẹ. Điều này là cần thiết để duy trì bào thai chưa sinh trong tử cung. Thiết bị này cũng được trang bị với một bình chứa cung cấp cho bào thai một dòng máu oxy tinh khiết liên tục cho đến khi sinh. Tử cung cung cấp nhiệt độ lý tưởng cho thai nhi phát triển và lớn lên. Một máy bơm đặc biệt sẽ duy trì tuần hoàn nước ấm để tạo nhiệt độ giống với nhiệt độ của cơ thể. Tất cả điều này nghe có vẻ thú vị, nhưng nó có hoạt động không?

Vào những năm 1990, các nhà nghiên cứu tại khoa y khoa của đại học Tokyo đã kiểm tra tử cung nhân tạo để xem nó có hoạt động hiệu quả hay không. Họ đã chuyển một con dê từ tử cung của dê mẹ bằng cách mổ lấy thai sau 120 ngày sinh nở, còn khoảng 3/4 thời gian cho đến khi sinh. Sau đó, họ đặt nó vào trong một dạ con cao su chứa đầy nước ối nhân tạo và dê con được sinh ra sau 17 ngày.

Đầu năm nay, các nhà nghiên cứu tại Bệnh viện Nhi ở Philadelphia (Children’s Hospital of Philadelphia - CHOP) cũng lặp lại cùng một thử nghiệm với một phiên bản chỉnh sửa thiết kế cũ của tử cung nhân tạo. Họ đặt một bào thai cừu non và giữ nó trong tử cung nhân tạo khoảng bốn tuần. Sau bốn tuần, con cừu bắt đầu phát triển lông, tăng cân và thậm chí mở mắt. Các nhà khoa học sau đó đã thực hiện thành công thử nghiệm này trên tám bào thai cừu và cho kết quả rất hứa hẹn.

Tử cung nhân tạo chủ yếu được thiết kế để giúp trẻ sinh non có thể tiếp tục phát triển trong môi trường nhân tạo mô phỏng tử cung của người mẹ. Và điều này thật sự tuyệt vời! Nhưng có một sự khác biệt lớn giữa việc đặt một em bé sơ sinh và một phôi thai vào trong tử cung nhân tạo. Cho đến nay các nhà nghiên cứu đã chứng minh được sự thành công của việc sử dụng tử cung nhân tạo để nuôi thai nhi sinh non, vậy còn phôi thai thì sao?

Vào năm 2016, các nhà nghiên cứu đã cố gắng giữ phôi người ở trong phòng thí nghiệm sống sót và hoạt động vượt ra ngoài thời gian khi chúng được cấy vào dạ con của người mẹ một cách tự nhiên. Phôi phát triển còn nguyên vẹn trong 13 ngày. Vào ngày 14, phôi đã bị phá hủy bởi vì các điều luật nói chung không cho phép phôi người phát triển cho nghiên cứu khoa học hơn 14 ngày. Việc giữ phôi sống trong phòng thí nghiệm bên ngoài tử cung là bước đầu tiên để tìm ra cách cấy chúng vào tử cung nhân tạo. Vì vậy, chúng ta sẽ chỉ cần một yếu tố cuối cùng: một hệ thống hỗ trợ nhân tạo. Cái gì đó có thể giữ phôi tại chỗ. Và các bạn thử đoán xem nó là gì?

Năm 2002, các nhà nghiên cứu đã xây dựng những dạ con mini cho phép các phôi tự gắn kết và tiếp tục phát triển. Mẫu dạ con này được tạo ra từ các tế bào tách từ nội mạc tử cung, lớp lót của tử cung. Những tế bào này được sinh trưởng thành các lớp và sau đó sử dụng để bọc lấy khung làm từ vật liệu phân hủy sinh học. Các khung này được mô phỏng thành hình dạng như cấu trúc bên trong của tử cung. Phôi sử dụng cho thí nghiệm đã gắn thành công lên thành tử cung nhân tạo và bắt đầu sinh trưởng. Tuy nhiên, các thí nghiệm này kết thúc sau 5 ngày do những vấn đề liên quan đến đạo đức và "để tuân thủ các quy định về thụ tinh trong ống nghiệm (IVF)". Như vậy là điều này đã được thực hiện từ 15 năm trước, các tế bào giống như vậy được tách từ tử cung ngày nay có thể được tái tạo lại từ tế bào gốc với công nghệ hiện nay. Điều này đảm bảo một nguồn cung cấp tế bào vô hạn để xây dựng nhiều hệ thống hỗ trợ nhân tạo nhất có thể. Những tử cung nhân tạo mini này có thể được tạo ra nhiều và tích hợp thành những cái “kén” để các bào thai có thể phát triển; cho phép các phôi- chứ không phải chỉ các em bé sinh non được sử dụng hệ thống.

Một thiết kế hiện đại của tử cung nhân tạo. Credit: 2070: Edge of Science

Quy trình tạo người nhân tạo từ một tế bào da

Cho đến hiện giờ, mọi điều kiện đều rất tuyệt vời. Tập hợp tất cả lại, chúng ta đã có một quy trình để tạo ra một con người hoàn chỉnh:

1. Đầu tiên, cần phải tách chiết các tế bào da từ một người nào đó. Độ tuổi và giới tính không quan trọng, chỉ cần là tế bào da.

2. Các tế bào da này sẽ được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để thu được số lượng lớn các tế bào.

3. Sử dụng kỹ thuật tái lập trình di truyền để chuyển tế bào da thành tế bào gốc phôi. Đến bước này, có 2 lựa chọn:

Lựa chọn 1:

  • Các tế bào gốc phôi sẽ được chia thành 2 nhóm: một nhóm được chuyển thành tế bào tinh trùng và một nhóm được chuyển thành tế bào trứng. Các tế bào tinh trùng sẽ được sử dụng để thụ tinh với các tế bào trứng và tạo ra phôi.
  • Sau đó, sàng lọc các phôi khỏe nhất và sử dụng kỹ thuật CRISPR-Cas9 để cải thiện hệ gen,thiết kế chúng theo mong muốn. (Ví dụ như loại bỏ các gen gây bệnh và tạo ra các gen mang những đặc điểm tốt).
  • Sau khi cải biến phôi, các phôi sẽ được sàng lọc một lần nữa để đảm bảo chỉ có một phôi khỏe được chọn.
  • Phôi khỏe nhất này sau đó sẽ được cấy trực tiếp vào tử cung nhân tạo.
  • Duy trì sự sống của phôi này cho đến khi nó phát triển thành một con người hoàn chỉnh.

Lựa chọn 2:

  • Các tế bào gốc phôi được tạo ra từ các tế bào da sẽ được chuyển trực tiếp thành các phôi.
  • Các phôi này sau đó sẽ được cải biến di truyền bằng công cụ CRISPR-Cas9 và từ đó tiếp tục thực hiện giống như ở lựa chọn 1.

Tóm tắt quy trình. Dịch: Biomedia Việt Nam

Như các bạn đã thấy, mỗi bước trong quy trình này chúng ta đều đã làm được, câu hỏi đặt ra ở đây là, vậy khi nào dự định này được thực hiện trên người? Có thể nó đã được thử nghiệm nhưng chúng ta vẫn chưa biết kết quả. Điều này chỉ là vấn đề thời gian.

Chúng ta có thể làm được nhưng có nên hay không?

Nếu bạn đang ở độ tuổi khoảng 50, có thể bạn sẽ có cơ hội được nhìn thấy con người tổng hợp đầu tiên trên thế giới. Việc tạo một con người nhân tạo cũng sẽ trở nên bình thường như cách chúng ta nhìn nhận về cách những đứa trẻ được sinh ra bằng IVF. Và nó cũng sẽ phải đối mặt với sự phản đối khổng lồ giống như IVF. Thế nhưng hiện giờ IVF đang ở đâu? Vâng, hiện giờ bất cứ ai cũng có thể thực hiện được IVF miễn là đủ khả năng. Nhưng câu hỏi là chúng ta có nên thực sự tạo ra con người nhân tạo? Bài báo tiếp theo trong loạt bài này sẽ tiếp tục trả lời cho vấn đề này.

Trên cơ thể, mỗi người có khoảng 35 tỉ tế bào da. Sự thật là nếu tất cả các tế bào này đều được chuyển thành một con người thì thật đáng sợ! Nhưng miễn là chúng ta có những tiêu chuẩn đạo đức với các kỹ thuật như vậy, thì vẫn còn một khoảng thời gian dài trước khi quy trình này được thực hiện và chấp nhận rcộng rãi. Và một điều cuối cùng, người nhân tạo đầu tiên có thể sẽ được sinh ra ở Trung Quốc, nơi mà việc nghiên cứu tế bào gốc phôi có thể phát triển dễ dàng nhờ những hạn chế trong luật pháp.