Công nghệ sản xuất tinh trùng và trứng nhân tạo đã chín muồi

Vừa qua, các nhà nghiên cứu đã đạt cột mốc quan trọng trong lĩnh vực phát triển tế bào gốc thành tế bào mầm sinh dục, cho thấy một tương lai mới có thể tạo ra tinh trùng và trứng nhân tạo, sao chép quá trình sản xuất tinh trùng tự nhiên từ tế bào gốc nhằm đưa ra phương thức điều trị mới cho chứng vô sinh.

Theo TheGuardian, Azim Surani, Giám đốc nghiên cứu phôi thai và biểu sinh học tại Viện Gurdon đại học Cambridge (Anh) đã phát biểu tại hội nghị thường niên của tổ chức Progress Educational Trust ở London rằng, ông và các cộng sự đã gần như hoàn thành việc sản xuất tinh trùng nhân tạo và trở thành những người đầu tiên đi được nửa chặng đường phát triển tế bào gốc của con người thành các tế bào mầm sinh dục.

Trước đây, các nhà khoa học đã từng dùng tế bào gốc tạo nên tinh trùng chuột với đầy đủ chức năng bình thường, phát triển chúng thành những cá thể chuột con khỏe mạnh. Một nhóm nghiên cứu khác đã cấy tế bào gốc của con người vào tinh hoàn chuột cho ra những tế bào giống hệt tinh trùng. Tuy nhiên dạng tinh trùng này lại không thể thụ tinh cùng trứng.

Sao chép quá trình sản xuất tinh trùng tự nhiên từ tế bào gốc nhằm đưa ra phương thức điều trị mới cho chứng vô sinh.

"Chúng tôi không hoàn toàn chắc rằng những tế bào ấy thực sự giống với tinh trùng. Bên trong mỗi tế bào đều có bộ đếm thời gian phát triển nên hãy để chúng phát triển theo thời gian nội tại của riêng chúng" - Surani nói. Bên cạnh đó vẫn còn những mối quan ngại xung quanh việc sử dụng trứng và tinh trùng nhân tạo có thể gây ra bất kì lỗi di truyền cũng sẽ để lại cho đời sau.

Nhóm nghiên cứu hiện đang theo dõi chặt chẽ quá trình phát triển từ tế bào phôi sang tế bào mầm thông qua hàng loạt các bước phân bào phức tạp. Trong vài tuần đầu tiên, các tế bào được chọn để trở thành tinh trùng hoặc trứng đã phát triển theo quỹ đạo chung, khoảng 8 tuần sau tách ra khỏi quỹ đạo đó tiếp tục phát triển hoàn chỉnh. Đối với chuột thì điều này diễn ra chỉ sau 13 ngày.

Trong một nghiên cứu gần đây, những tế bào đã phát triển theo quỹ đạo được 4 tuần nhưng giờ đây, các nhà khoa học lại muốn kéo dài thời gian ấy lên 8 tuần nhằm tạo ra những con tinh trùng và trứng có chức năng hoàn toàn tách biệt.

Với mục tiêu này, nhóm nghiên cứu đã phát triển tinh hoàn nhân tạo, bao gồm các tế bào sinh dục (cấy trong phòng thí nghiệm) đặt trong môi trường gel. Sự kết hợp của các tế bào dường như đem đến một số tín hiệu sinh hóa thích hợp, đẩy các tế bào đi sâu vào quá trình sản xuất tinh trùng.

DNA trong các tế bào mầm phải trải qua quá trình "xóa bỏ" các dấu chỉ hóa học có trên DNA của cha mẹ thông qua việc tiếp xúc với môi trường. Hầu hết những ký hiệu biểu sinh này sẽ được xóa bỏ ngay sau khi trứng thụ tinh, giúp giảm thiểu những ảnh hưởng của môi trường tới cuộc sống cha mẹ khi di truyền qua con cái. Tuy nhiên để hiệu quả hơn, các tế bào mầm sau khi phát triển thành trứng hoặc tinh trùng cũng phải được đi qua quy trình tương tự. Surani nói: "Quá trình xóa bỏ này bao quát và toàn diện hơn rất nhiều và không thể tìm thấy quá trình tương tự như vậy ở bất kì nơi nào khác".

Việc đảm bảo tinh trùng và trứng nhân tạo tiếp tục phát triển quá trình nhân đôi trong cơ thể là điều thiết yếu nếu chúng được ứng dụng trong tương lai và giúp cung cấp những nguyên nhân gây vô sinh.

Nghiên cứu cho thấy một ngày nào đó chúng ta có thể sản xuất tinh trùng và trứng từ tế bào gốc hoặc thậm chí từ tế bào da.

Surani nói: "Nếu nghiên cứu của chúng tôi được đưa vào ứng dụng thực tiễn thì cần phải chắc chắn rằng nó đã trải qua tất cả các giai đoạn kiểm tra nghiêm ngặt, chuẩn xác. Bạn có thể sao chép 99,9% tế bào tinh trùng nhưng vẫn còn 0,1% khác với tế bào ban đầu về các chi tiết phân tử, điều đó sẽ gây ra rất nhiều rắc rối bởi bạn sẽ không muốn một đứa trẻ được phát triển từ một loại cấu trúc bất thường".

Allan Pacey, giáo sư nam khoa học tại Đại học Sheffield đồng ý rằng việc sao chép chính xác hoạt động di truyền của tinh trùng tự nhiên sẽ được ưu tiên hơn bất kỳ ứng dụng lâm sàng nào trong tương lai. Ông nói: "Tôi đang cố tránh xa quan điểm sản xuất tinh trùng nhân tạo bởi nó cũng chỉ là công cụ thay thế, không thể nào có chất lượng tốt như tinh trùng bình thường".

Các phòng khám sinh sản ở Anh hiện đang bị cấm sử dụng tinh trùng và trứng nhân tạo điều trị các cặp vợ chồng vô sinh. Tuy nhiên, nếu các nhà khoa học hoàn thiện khả năng sản xuất các tế bào mầm trong phòng thí nghiệm (điều mà Surani dự đoán sẽ hoàn thành ít nhất trong một thập niên nữa), các nhà quản lý buộc phải sửa đổi luật cho phép sử dụng công nghệ này.

Ví dụ, hai người đồng tính nam vẫn có thể sinh con mang gen của cả hai bằng cách sử dụng tế bào da của một người để tạo ra trứng và dùng tế bào tinh trùng của người kia. Hay phụ nữ có vấn đề về khả năng sinh sản có thể phát triển trứng trong phòng thí nghiệm mà không cần dùng thuốc để kích thích buồng trứng.

Và thành công này, các nhà nghiên cứu đã giúp những tế bào "bản sao" của tinh trùng và trứng giống thật hơn về chức năng, cho phép chúng phát triển một cách đầy đủ trong tự nhiên. Mặc dù vẫn chưa thật sự hoàn hảo, đồng thời vướng phải nhiều mối lo ngại xoay quanh vấn đề an toàn và đạo đức, nhưng rõ ràng nếu thành công thì đây sẽ là niềm hy vọng cho những ai đang mắc bệnh vô sinh hiếm muộn. Chúng ta có thể hoàn toàn tin tưởng về một tương lai chỉ cần dùng tế bào da của cha và mẹ là đã có thể tạo ra những đứa con với đặc điểm di truyền hoàn toàn giống như quá trình sinh sản tự nhiên.