Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge (Anh) vừa tạo ra một mô hình nuôi cấy máu người trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng tế bào gốc giống phôi để mô phỏng quá trình hình thành máu tự nhiên.

Mô hình với các cấu trúc ba chiều được gọi là “hematoid”, hay “mô hình tạo máu”, có khả năng tái hiện các giai đoạn sớm nhất trong quá trình phát triển của phôi người, bao gồm cả sự hình thành của tế bào gốc tạo máu. Đây là loại tế bào được ví như “khối xây dựng” của sự sống, tạo nên mọi loại tế bào máu trong cơ thể, từ hồng cầu mang oxy đến bạch cầu hỗ trợ miễn dịch.

“Đó là một khoảnh khắc thú vị khi màu đỏ của máu xuất hiện trong đĩa cấy có thể nhìn thấy bằng mắt thường”, tiến sĩ Jitesh Neupane, tác giả chính của nghiên cứu tại Viện Gurdon (Đại học Cambridge), cho biết.

Các “hematoid” do nhóm Cambridge phát triển bắt đầu sản xuất máu chỉ sau khoảng 2 tuần nuôi cấy. Dù không thể phát triển thành phôi hoàn chỉnh do thiếu các mô như túi noãn hoàng và nhau thai, chúng vẫn cung cấp một “cửa sổ” hiếm có để quan sát sự hình thành máu trong giai đoạn sớm của phôi người.

“Mô hình mới của chúng tôi mô phỏng sự phát triển máu của thai nhi người trong phòng thí nghiệm”, Neupane giải thích. “Điều này giúp làm sáng tỏ cách tế bào máu hình thành tự nhiên trong phôi người, mở ra tiềm năng lớn trong sàng lọc thuốc, nghiên cứu miễn dịch sớm và mô hình hóa các bệnh rối loạn máu như bệnh bạch cầu”.

Một điểm đặc biệt là tế bào gốc dùng để tạo hematoid có thể được tái lập trình từ bất kỳ tế bào người nào. Điều này mở ra triển vọng của y học cá thể hóa, nơi máu hoặc tế bào miễn dịch được tạo ra hoàn toàn tương thích với cơ thể bệnh nhân, tránh nguy cơ bị đào thải sau cấy ghép.

Khác với những phương pháp trước đây vốn phụ thuộc vào hỗn hợp phức tạp của protein tăng trưởng, cách tiếp cận mới cho phép các tế bào tự định hướng phát triển, hình thành máu và thậm chí tế bào tim đang đập trong cùng một hệ thống giống hệt như cơ thể thực.

Những “khối xây dựng” đầu tiên của sự sống

Quan sát dưới kính hiển vi cho thấy, hematoid phát triển theo đúng nhịp điệu của sự sống. Sau 2 ngày, chúng hình thành 3 lớp cơ bản là ngoại bì, trung bì và nội bì, vốn là nền tảng cho tất cả các cơ quan trong cơ thể người. Đến ngày thứ 8, các tế bào tim bắt đầu đập; và đến ngày thứ 13, những mảng máu đỏ đầu tiên xuất hiện rõ rệt.

Các xét nghiệm cho thấy tế bào máu được nuôi cấy từ hematoid có thể biệt hóa thành nhiều loại khác nhau, bao gồm cả tế bào miễn dịch như tế bào T, vốn đóng vai trò trung tâm trong hệ thống phòng vệ của cơ thể.

Giáo sư Azim Surani, tác giả cấp cao của nghiên cứu, nhận định: “Mô hình này mang đến một cách tiếp cận mới đầy mạnh mẽ để nghiên cứu sự phát triển của máu trong giai đoạn sớm của phôi người. Dù vẫn đang trong giai đoạn đầu, khả năng sản xuất tế bào máu người trong phòng thí nghiệm là một bước tiến đáng kể hướng tới các liệu pháp tái tạo trong tương lai”.

Theo tiến sĩ Geraldine Jowett, đồng tác giả nghiên cứu, các hematoid có khả năng tạo ra các tế bào miễn dịch chuyên biệt như tế bào lympho T, mở ra hướng nghiên cứu mới trong phát triển máu khỏe mạnh và mô hình hóa ung thư.

Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Cell Reports, không chỉ làm sáng tỏ cách máu hình thành trong giai đoạn đầu của sự sống, mà còn mang đến nền tảng vững chắc cho những liệu pháp y học tái tạo trong tương lai, nơi con người có thể chủ động tạo ra máu và tế bào gốc an toàn, hiệu quả ngay trong phòng thí nghiệm.