Hình ảnh mô organoid (Ảnh: Juan Gaertner / Shutterstock)

Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature ngày 16/9, nhóm các nhà khoa học Đại học Stanford do tiến sĩ Sergiu Pașca dẫn đầu đã tạo ra những mô hình chuột “xenocortical” nhằm hiểu sâu hơn về não bộ ở cấp độ gen, tế bào, mạch thần kinh và hành vi, từ đó có thể hiểu rõ hơn về các tình trạng rối loạn thần kinh ở người, từ động kinh, tự kỷ cho đến chứng bại não.

Đây là những con chuột được nhóm nghiên cứu biến đổi gene để ngăn phần lớn tế bào vốn hình thành vỏ não và vùng hải mã phát triển. Sau khi được sinh ra, những con chuột này được các nhà khoa học cấy organoid vỏ não người vào vị trí còn trống.

Các organoid được tạo bằng cách tái lập trình tế bào da hoặc máu người thành tế bào gốc, sau đó phát triển thành mô giống vỏ não. Trong cơ thể chuột, mô người tiếp tục lớn lên và trưởng thành.

Khoảng 3 tháng sau khi được cấy ghép, các mô não người đã tăng gần 5 lần kích thước và lấp đầy phần lớn không gian dành cho vỏ não. Các mô não dần phát triển nhiều tế bào thần kinh chuyên biệt ở người, kết nối với mạch máu, hệ thần kinh của chuột và kéo dài các sợi thần kinh xuống tủy sống.

Mô não người sống vốn rất khó tiếp cận, tạo ra nhiều hạn chế trong việc tìm hiểu sự phát triển và chức năng của não. Organoid não được tạo từ tế bào gốc là một giải pháp, nhưng các cấu trúc này vẫn khó tái hiện đầy đủ môi trường của não trong cơ thể sống.

Các phép đo hoạt động điện và hình ảnh não cho thấy tế bào thần kinh người trong mô ghép hình thành những mạch thần kinh có tổ chức. Những con chuột này vẫn có thể di chuyển và thực hiện các hoạt động thông thường, dù các nhà nghiên cứu ghi nhận một số khác biệt về khả năng phối hợp vận động và trí nhớ.

Kiểm tra phản ứng của các tế bào não ghép, nhóm nghiên cứu nhận thấy các tế bào vỏ não người trong chuột xenocortical bị tổn thương đáng kể khi bị thiếu ô xy, trong khi chuột thí nghiệm thông thường không chịu ảnh hưởng tương tự.

Theo nhóm nghiên cứu, kết quả này có thể giúp tìm hiểu những tổn thương não xảy ra trong giai đoạn thai kỳ hoặc quanh thời điểm sinh, vốn có liên quan đến các bệnh lý như bại não, động kinh và tự kỷ.

Điều đáng chú ý là mô ghép còn tạo ra tế bào thần kinh von Economo, một loại tế bào hiếm gặp và khó tái tạo hiệu quả trong các mô hình nuôi cấy thông thường. Loại tế bào này được cho là dễ bị tổn thương trong một số dạng sa sút trí tuệ.

Các nhà nghiên cứu cho rằng mô hình xenocortical có thể được sử dụng để nghiên cứu quá trình phát triển não người, cơ chế bệnh và thử nghiệm các phương pháp điều trị. Tuy nhiên, việc đưa lượng lớn mô thần kinh người vào động vật cũng đặt ra những câu hỏi về đạo đức, đặc biệt liên quan đến vấn đề phúc lợi động vật và khả năng xuất hiện những đặc điểm mới ngoài dự kiến.

Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh, những con chuột này vẫn có hệ thần kinh của chuột, không phải “chuột có bộ não người” hay “não người thu nhỏ”. Mô hình chỉ tạo ra một lượng lớn mô vỏ não người phát triển và kết nối với hệ thần kinh của vật chủ.