Nuôi cấy thành công túi ối từ tế bào gốc

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Francis Crick (Anh) vừa tạo ra mô hình phòng thí nghiệm mô phỏng túi ối người trong 2-4 tuần đầu thai kỳ, mở ra triển vọng mới cho nghiên cứu phát triển phôi và điều trị y học tái tạo.

Túi ối là lớp màng chứa đầy dịch bao bọc phôi, giúp bảo vệ và nuôi dưỡng thai nhi. Tuy nhiên, giai đoạn phát triển sớm của túi ối rất khó nghiên cứu trực tiếp vì vướng các rào cản đạo đức và kỹ thuật. Các mô hình trước đây không thể tái tạo được cấu trúc 3 chiều phức tạp và chỉ tồn tại vài ngày.

Mô hình mới, gọi là túi ối mô phỏng hậu hình thành lá phôi (PGA), được nuôi từ tế bào gốc phôi và có thể phát triển tới kích thước khoảng 2,5 cm, duy trì trong phòng thí nghiệm ít nhất 3 tháng. Chúng hình thành được hai lớp tế bào đặc trưng của túi ối thật, gồm lớp nội bì ối (amniotic endoderm) và lớp trung bì ngoài phôi (extra-embryonic mesoderm). Tiến sĩ Silvia Santos, đồng tác giả công trình, ví von đây là "những quả bóng golf tí hon”.

Để tạo PGA, nhóm sử dụng quy trình nuôi cấy mới: tế bào gốc được kích hoạt lần lượt bằng hai tín hiệu sinh học BMP4 và CHIR trong hai ngày đầu, rồi để tự tổ chức mà không cần can thiệp thêm. Tiến sĩ Santos nhận định: “Điều này cho thấy tế bào gốc phôi có khả năng kỳ diệu: tự sắp xếp và biệt hóa thành các cấu trúc phức tạp nếu nhận được chỉ dẫn phù hợp”.

Khi nghiên cứu các gene kiểm soát quá trình này, nhóm phát hiện chỉ một gene duy nhất, GATA3, đủ khả năng kích hoạt tế bào biến thành cấu trúc túi ối mà không cần tín hiệu nào khác. Gene này sản xuất một loại protein điều khiển hoạt động của nhiều gene khác, trong đó có chính BMP4 và CHIR.

Ngoài ra, các thí nghiệm còn cho thấy PGA có khả năng tác động đến những tế bào xung quanh. Khi đặt PGA cạnh các tế bào gốc chưa được “lập trình”, những tế bào này đã tự chuyển thành các dạng mô ngoài phôi khác – chứng tỏ túi ối phát ra tín hiệu điều phối sự phát triển lân cận.

PGA có tiềm năng ứng dụng lớn. Trong y học lâm sàng, màng ối thật thường được thu từ sản phụ mổ lấy thai để làm vật liệu ghép điều trị bỏng và tái tạo giác mạc. Tuy nhiên, nguồn này khó tiêu chuẩn hóa. Theo Santos, mô hình PGAs có thể trở thành nguồn cung tế bào ổn định hơn.

Giáo sư Yi Zheng từ Đại học Syracuse (Mỹ), người không tham gia nghiên cứu, nhận định cần thêm các thử nghiệm để kiểm chứng giá trị lâm sàng của PGA. Ông cũng gợi ý khả năng dùng tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPSC) – tế bào trưởng thành được biến đổi trở lại thành tế bào gốc – để tạo PGA từ chính tế bào của bệnh nhân, giúp giảm nguy cơ thải ghép.

Bên cạnh ứng dụng điều trị, PGA còn giúp giải mã vì sao túi ối bất thường có thể gây dị tật bẩm sinh. Bà Santos cho biết nhóm đang tiếp tục khai thác các hướng nghiên cứu này và kết luận: “Tôi vô cùng phấn khích trước tiềm năng của những cấu trúc nhỏ bé này”.