Ảnh minh họa: ITN

Một nhóm nhà khoa học vừa công bố trên tạp chí Cell Stem Cell kết quả nghiên cứu đánh dấu cột mốc mới trong lĩnh vực sinh học sinh sản: chuyển đổi thành công tế bào máu người thành tinh nguyên bào (spermatogonia) trong mô cấy trên chuột.

Thành tựu này được xem là bước tiến quan trọng hướng tới mục tiêu tạo tinh trùng người trong phòng thí nghiệm, điều từ lâu vẫn được coi là một trong những thách thức lớn nhất của y học sinh sản hiện đại.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học thu thập tế bào máu người, lập trình lại thành tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPS), sau đó biệt hóa thành các tế bào tiền thân của tinh trùng. Những tế bào này tiếp tục được nuôi cùng các tế bào hỗ trợ lấy từ tinh hoàn chuột, rồi cấy lên một vùng của quả thận chuột, môi trường được đánh giá thuận lợi cho sự phát triển của mô ghép.

Sau sáu tháng, các tế bào người phát triển thành tinh nguyên bào, giai đoạn cuối trước khi hình thành tinh trùng trưởng thành. Phân tích cho thấy hoạt động gene của các tế bào này gần tương đồng với tinh nguyên bào bình thường ở người.

Tuy nhiên, quá trình phát triển dừng lại ở đây. Không có tế bào nào tiếp tục biệt hóa thành tinh trùng trưởng thành. Kết quả tương tự cũng được ghi nhận khi nhóm nghiên cứu thử nghiệm trên khỉ đuôi dài (macaque).

Theo ông Eoin Whelan, nhà sinh học sinh sản tại Đại học Pennsylvania (Mỹ) và là thành viên nhóm nghiên cứu, mục tiêu trước mắt của công trình là làm sáng tỏ các cơ chế cơ bản của quá trình hình thành tinh trùng ở người.

"Chúng tôi đang tiếp cận vấn đề này từ góc độ khoa học cơ bản. Chúng ta còn một chặng đường dài mới đến được ứng dụng lâm sàng", ông nói.

Dù chưa thể tạo ra tinh trùng hoàn chỉnh, quy trình mới được kỳ vọng sẽ trở thành công cụ quan trọng để nghiên cứu những giai đoạn đầu của quá trình sinh tinh, qua đó giúp giải mã nguyên nhân vô sinh nam, lĩnh vực mà hiện khoảng 40% trường hợp vẫn chưa xác định được nguyên nhân.

Con đường hướng tới việc tạo tinh trùng và trứng trong phòng thí nghiệm cũng đi kèm nhiều tranh luận về đạo đức. Bên cạnh hy vọng mở ra cơ hội điều trị cho các cặp vợ chồng vô sinh, công nghệ này làm dấy lên lo ngại về nguy cơ can thiệp di truyền nhằm tạo ra những "em bé thiết kế" (designer baby).

Trước đây, các nhà khoa học đã tạo thành công trứng và tinh trùng chuột từ tế bào da nhờ công nghệ tế bào gốc đa năng cảm ứng. Thậm chí, một nhóm nghiên cứu còn tạo được chuột con từ hai cá thể chuột đực. Tuy nhiên, việc tái tạo thành công quy trình này trên người hoặc các loài linh trưởng vẫn là thách thức lớn do sự khác biệt về sinh học giữa các loài.

Ông Kotaro Sasaki, nhà sinh học phát triển tại Đại học Pennsylvania, cho biết lĩnh vực này ở người vẫn "tụt lại rất xa" so với các nghiên cứu trên động vật.

Theo ông, nguyên nhân khiến các tế bào không thể phát triển thành tinh trùng trưởng thành nhiều khả năng xuất phát từ sự khác biệt giữa tế bào người và các tế bào hỗ trợ của chuột. Quá trình sinh tinh phụ thuộc vào mạng lưới tín hiệu rất phức tạp từ các tế bào xung quanh cũng như hormone của cơ thể, những yếu tố khó có thể tái tạo đầy đủ trong mô cấy liên loài.

Bà Amander Clark, nhà sinh học phát triển tại Đại học California, Los Angeles, cho rằng hướng đi tiếp theo là sử dụng các tế bào hỗ trợ có nguồn gốc từ người thay vì từ chuột để tạo ra môi trường phát triển phù hợp hơn cho tinh nguyên bào.

Một thách thức khác là xác định liệu các tinh nguyên bào được tạo ra có thực sự hoạt động bình thường hay không. Do các rào cản đạo đức khi thử nghiệm trên người, nhóm nghiên cứu kỳ vọng sẽ đánh giá chức năng của chúng trên khỉ trước khi tiến tới các bước tiếp theo.

Ông Kyle Orwig, nhà sinh học sinh sản tại Đại học Pittsburgh, nhận định thành công cuối cùng chỉ có thể được khẳng định khi các nhà khoa học tạo ra được tinh trùng trưởng thành có khả năng thụ tinh và tạo nên một cá thể sống khỏe mạnh.

Trong khi giới học thuật tiếp tục theo đuổi mục tiêu này, nhiều doanh nghiệp công nghệ sinh học cũng đang tham gia cuộc đua. Tháng trước, công ty Conception (bang California, Mỹ) thông báo đã nuôi cấy thành công trứng người chưa trưởng thành từ tế bào gốc. Trước đó, vào tháng 5, công ty Paterna Biosciences (bang Utah, Mỹ) tuyên bố tạo được tinh trùng trưởng thành, song sử dụng các tế bào tinh trùng chưa trưởng thành lấy trực tiếp từ tinh hoàn thay vì tế bào gốc đa năng cảm ứng.

Dẫu vậy, ông Sasaki vẫn giữ quan điểm thận trọng. Theo ông, những tuyên bố mang tính đột phá cần đi kèm dữ liệu khoa học đầy đủ và được cộng đồng khoa học kiểm chứng trước khi có thể khẳng định giá trị thực sự.