Tìm ra cách kích thích thành công ếch mọc lại chân

Đại học Tufts và Đại học Harvard đã tìm ra cách để ếch tái tạo các chi sau 18 tháng, điều không thể xảy ra trong tự nhiên.

Con người có khả năng đóng vết thương bằng cách phát triển mô mới. Gan thậm chí có thể tái tạo kích thước đầy đủ sau khi mất đi 50%. Tuy nhiên, việc mất một chi lớn và có cấu trúc phức tạp - cánh tay hoặc chân - không thể được phục hồi bằng bất kỳ quá trình tái tạo tự nhiên nào.

Trên thực tế, con người có xu hướng che phủ những vết thương lớn bằng một khối lượng mô sẹo vô định hình, bảo vệ nó khỏi bị mất máu và nhiễm trùng hơn nữa, đồng thời ngăn chặn sự phát triển thêm.

Trong khi đó, nhiều loài động vật được biết đến là có khả năng tái tạo ít nhất một số bộ phận cơ thể, như kỳ nhông, sao biển, cua và thằn lằn. Giun dẹp thậm chí có thể bị cắt thành nhiều mảnh và mỗi mảnh lại tái tạo thành toàn bộ cơ thể.

Trong một nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Science Advances hôm 26/1, các nhà khoa học tại Đại học Tufts và Đại học Harvard của Mỹ cho biết lần đầu tiên kích thích thành công ếch mọc lại chân gần như hoàn chỉnh trong phòng thí nghiệm. Loài được thử nghiệm là ếch móng vuốt châu Phi (Xenopus laevis).

Mô phỏng phương pháp kích thích ếch mọc lại chân. (Ảnh: Science Advances)

Nhóm nghiên cứu đã bọc vết thương ở phần chân bị cụt của sinh vật bằng một ống silicon đặc biệt được gọi là BioDome, chứa gel protein và 5 loại thuốc khác nhau. Mỗi loại thuốc đáp ứng một mục đích riêng, bao gồm giảm viêm, ức chế sản xuất collagen dẫn đến sẹo và khuyến khích sự phát triển mới của các sợi thần kinh, mạch máu và cơ. Sự kết hợp này đã tạo ra một môi trường cục bộ hướng tới quá trình tái tạo.

Các nhà khoa học đã quan sát thấy sự phát triển mạnh mẽ của mô ở nhiều con ếch được điều trị, giúp tái tạo chân mới gần như đầy đủ chức năng. Các chi này có cấu trúc xương kéo dài với những đặc điểm tương tự cấu trúc xương của chi tự nhiên. Các mô bên trong như tế bào thần kinh cũng phát triển. Một số ngón chân đã mọc ra từ phần cuối của chi, nhưng không có sự hỗ trợ của xương bên dưới.

Thử nghiệm cho thấy các chi mọc lại cử động và phản ứng với các kích thích. Ếch được điều trị có thể sử dụng nó để bơi trong nước và di chuyển giống một con ếch bình thường.

"Thật thú vị khi thấy rằng các loại thuốc chúng tôi chọn đã giúp tạo ra một chi gần như hoàn chỉnh. Thực tế là nó chỉ cần một thời gian ngắn tiếp xúc với thuốc (24 giờ) để bắt đầu một quá trình tái tạo dài hạn (18 tháng)", tác giả đầu tiên của nghiên cứu Nirosha Murugan tại Đại học Tufts cho biết.

Quá trình ếch mọc lại chân sau 18 tháng. (Ảnh: Science Advances).

Các loài động vật có khả năng tái tạo tự nhiên hầu hết sống trong môi trường nước. Giai đoạn tăng trưởng đầu tiên sau khi mất một chi là sự hình thành của các tế bào gốc ở cuối chân, dùng để tái tạo lại phần cơ thể đã mất. Vết thương sẽ nhanh chóng được bao phủ bởi các tế bào da trong vòng 24 giờ đầu tiên sau khi bị thương, nhằm bảo vệ mô tái tạo bên dưới.

"Động vật có vú và các động vật có khả năng tái tạo trên cạn thường sẽ bị thương khi tiếp xúc với không khí hoặc mặt đất, do đó, chúng có thể mất vài ngày đến vài tuần để đóng lại các mô sẹo. Sử dụng ống BioDome trong 24 giờ đầu tiên giúp bắt chước môi trường giống nước ối, cùng với các loại thuốc phù hợp, cho phép quá trình tái tạo diễn ra mà không có sự can thiệp của mô sẹo", đồng tác giả David Kaplan, Giáo sư tại Đại học Tufts, giải thích.

Nghiên cứu còn có sự tham gia của Michael Levin, Giáo sư Sinh học tại Trường Nghệ thuật & Khoa học tại Tufts, đồng thời là thành viên của khoa Viện Wyss thuộc Đại học Harvard.

• Người đàn ông không nhắm mắt suốt 3 năm, khi ngủ phải băng kín mắt
• Tìm hiểu về Graphene - Siêu vật liệu của tương lai
• Máy bay vũ trụ tái sử dụng với sức chở hơn 2.200kg

Từ khóa liên quan:

ếch móng vuốt châu phi

cách kích thích ếch tái tạo chi

phương pháp kích thích ếch mọc lại chân

khả năng tái tạo cơ thể

BioDome

Đại học Tufts

Đại học Harvard

Nirosha Murugan

David Kaplan

Michael Levin