Biến xương chuột trở nên trong suốt trong phòng thí nghiệm

Với trình độ khoa học kỹ thuật hiện nay, chúng ta biết rằng vẫn còn rất lâu nữa thì khái niệm người tàng hình mới trở thành sự thật. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang từng bước từng bước tiến về khả năng đó qua việc họ đã tìm được cách làm cho các bộ phận cơ thể hay bộ não chuột trở nên trong suốt và mới đây nhất chính là xương.

Xương của chúng ta được tạo thành từ các tế bào sống, bao bọc bên ngoài là canxi và collagen. Những tế bào này đóng vai trò hình thành, tái tạo xương và sản xuất các tế bào máu mới. Mặc dù chịu trách nhiệm cho một số quá trình quan trọng bên trong cơ thể, song cho đến hiện nay, chúng ta vẫn chưa biết nhiều về cách các tế bào này sắp xếp cũng như hoạt động. Ở thời điểm này, có 2 cách để nhìn xuyên vào cấu trúc bên trong xương nhưng tất cả đều khá "thô bạo".

Xương của chúng ta được tạo thành từ các tế bào sống.

Cách thứ nhất, nghiền xương và trích xuất từ đó các tế bào - một phương pháp tốt để đếm số lượng tế bào nhưng với cách này, vị trí ban đầu của các tế bào không thể xác định được. Cách thứ 2, cắt xương thành các lát mỏng sau đó đặt nó lên kính hiển vi. Giải pháp này giúp các nhà khoa học biết được vị trí gốc của các tế bào nhưng đó cũng chỉ là một phần nhỏ của cả vấn đề. Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Translational Medicin, các nhà khoa học sau khi tìm ra phương pháp giúp xương trong suốt đã có thể giải quyết được hạn chế nói trên.

Nhà sinh học Viviana Gradinaru đến từ Viện Công nghệ California và các cộng sự của bà đã chứng minh kỹ thuật của họ trên xương chuột, từ đó thắp lên hy vọng về việc hiểu rõ hơn về bệnh loãng xương và các bệnh khác ở người vào một ngày nào đó trong tương lai. "Độ trong suốt của xương cho phép trả lời nhiều câu hỏi mà trước đây chúng ta không thể giải quyết được", Corey Neu, một kỹ sư cơ khí tại Đại học Colorado Boulder, cho biết. Theo ông, công nghệ mới sẽ rất hữu ích trong việc nghiên cứu quá trình lão hoá của tế bào, ung thư xương, từ đó đề xuất các biện pháp điều trị hợp lý và hiệu quả hơn.

Họ đã làm điều đó như thế nào?

Xương trong suốt được tạo ra sau khi trải qua một quá trình gọi là CLARITY từng được phát minh vào năm 2013. Mục đích ban đầu cho sự ra đời của CLARITY chính là để nhìn xuyên qua các mô mềm. Dựa trên kỹ thuật này, Gradinaru và nhóm của bà đã thêm vào một số tiến trình mới và nhờ vậy, họ đã có thể nhìn xuyên vào bên trong xương đùi, xương chày và xương sống của chuột biến đổi gene.

Để làm được điều này, các nhà khoa học đã tiến hành loại bỏ canxi trong xương, đồng thời sử dụng một số hoá chất để rửa trôi chất béo và lượng máu còn thừa, giải phóng tầm nhìn của mắt chúng ta với các tế bào. Kế đến, Hydrogel sẽ được bơm vào giúp bảo vệ cấu trúc 3 chiều của xương và giúp các hoá chất chảy vào bên trong.

Một đĩa khuấy từ sẽ được sử dụng để làm cho chất lỏng dịch chuyển, giúp cho hoá chất thâm nhập sâu hơn vào xương. Sau thời gian 28 ngày, những gì còn lại là những mẩu xương trong suốt và sền sệt, đủ để các nhà khoa học nhìn vào những tế bào phủ huỳnh quang bên trong. Neu, người không tham gia vào nghiên cứu cho biết phòng thí nghiệm của ông đã cố làm cho các mô xương trở nên trong suốt nhưng không bao giờ có thể đạt được điều đó.

Kỹ thuật này không hiệu quả ở sinh vật sống bởi xương cần được khuấy với hoá chất trong vài tuần.

Điều khiến nghiên cứu mới thật sự là một bước đột phá nằm ở cách các nhà khoa học có thể loại bỏ các khoáng chất ra khỏi xương mà không làm hỏng các tế bào. Ngoài ra, hoá chất được sử dụng cũng là những loại phổ biến có thể dễ dàng tìm thấy. Nếu trong đầu bạn vẫn còn đang lang mang nghĩ về những viên thuốc có thể giúp cơ thể tàng hình khi đọc đến đoạn này thì có thể bạn sẽ phải thất vọng: kỹ thuật này không hiệu quả ở sinh vật sống bởi xương cần được khuấy với hoá chất trong vài tuần.

Sẽ là một thách thức không nhỏ nếu chúng ta áp dụng quy trình tương tự lên xương người bởi để xương trong suốt thì hoá chất phải ngấm hết vào bên trong, mà xương người thì lại to nên thời gian chắc chắn sẽ lâu hơn nhiều. Gradinaru cho rằng có lẽ cần phải cắt xương ra thành từng mảnh nhỏ để rút ngắn thời gian chờ. Hiện tại, Gradinaru và nhóm của bà đã sử dụng kỹ thuật mới để tìm hiểu cách điều trị chứng loãng xương cũng như các rối loạn về xương khác và đã thu được các kết quả khả quan.

Từ khóa liên quan:

xương trong suốt

Độ trong suốt của xương

quá trình lão hoá của tế bào

quá trình CLARITY

Viviana Gradinaru