Công bố mô hình bào thai người đầu tiên được tạo nên từ tế bào da

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jose Polo đứng đầu đã thành công trong việc thiết kế lại các nguyên bào sợi và tế bào da thành một cấu trúc tế bào 3 chiều, sở hữu hình thái và phân tử tương đồng với phôi bào của người. Mang tên iBlastoids, cấu trúc này có thể được sử dụng để mô hình hóa các tính chất sinh học của phôi người trong phòng thí nghiệm.

Nghiên cứu này được công bố vào ngày hôm nay trên tạp chí Nature, do Giáo sư Polo đến từ Viện Khám phá Y sinh của Đại học Monash và Viện Y học Tái tạo Australia, và bao gồm các tác giả chính là Tiến sĩ Xiaodong (Ethan) Liu và nghiên cứu sinh Tiến sĩ Jia Ping Tan, cũng như các nhóm Cộng tác viên người Úc - Tiến sĩ Jennifer Zenker, từ Đại học Monash và Giáo sư Ryan Lister từ Đại học Tây Úc, cùng với các cộng tác viên quốc tế, Phó Giáo sư Owen Rackham từ Đại học Duke - Đại học Quốc gia Singapore và Giáo sư Amander Clark từ UCLA tại Hoa Kỳ.

Từ trái qua phải: Tiến sĩ Jia Ping Tan, Giáo sư Jose Polo, Tiến sĩ Xiaodong (Ethan) Liu.

Thành tựu này là một bước đột phá đáng kể cho các nghiên cứu trong tương lai về sự phát của con người khi còn là bào thai và nghiên cứu vô sinh. Cho đến nay, cách duy nhất để nghiên cứu những ngày đầu đời của bào thai là sử dụng quy trình thụ tinh ống nghiệm để thu được một vài phôi nang khan hiếm.

“iBlastoids sẽ cho phép các nhà khoa học nghiên cứu những giai đoạn rất sớm trong quá trình phát triển của con người và một số nguyên nhân gây vô sinh, các bệnh bẩm sinh và tác động của độc tố và vi rút lên phôi thai - mà không cần sử dụng phôi nang người và quan trọng là ở quy mô chưa từng có. Điều này sẽ giúp chúng tôi có thêm nhiều kiến thức mới và có cơ hội phát triển các liệu pháp mới”, Giáo sư Polo chia sẻ.

Phòng thí nghiệm Polo đã thành công trong việc tạo ra iBlastoids bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là "tái lập trình hạt nhân", cho phép thay đổi nhận dạng tế bào của các tế bào da người. Khi được đặt trong một giàn giáo 3D dạng thạch được gọi là ma trận ngoại bào, những tế bào da người được tổ chức thành một cấu trúc giống phôi bào, được đặt tên là iBlastoids.

Hình ảnh cấu trúc iBlastoids.

iBlastoids mô hình hóa phôi nang người một cách tổng thể về mặt di truyền và kiến ​​trúc, bên trong bao gồm một cấu trúc giống như khối tế bào, được tạo thành từ các tế bào giống như lá phôi ngoài, và được bao quanh bởi một lớp bên ngoài của các tế bào giống ngoại bì lá nuôi cùng một khoảng trống giống như phôi bào.

Trong phôi người, lá phôi ngoài tiếp tục phát triển thành phôi thai hoàn chỉnh, trong khi ngoại bì lá nuôi trở thành nhau thai. Tuy nhiên, "iBlastoids không hoàn toàn giống với phôi nang. Ví dụ, phôi bào ban đầu được bao bọc trong lớp màng pellucida, một màng có nguồn gốc từ trứng tương tác với tinh trùng trong quá trình thụ tinh và sau đó biến mất. Vì iBlastoids có nguồn gốc từ nguyên bào sợi trưởng thành, chúng không có lớp màng này ”ông nói.

Tác giả chính của bài báo Nature, Tiến sĩ Xiaodong (Ethan) Liu, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Polo, cho biết: “Chỉ khi tất cả dữ liệu tập hợp lại và chỉ về cùng một nơi, chúng tôi mới có thể tin rằng mình đã khám phá ra một thứ như vậy".

Đồng tác giả chính kiêm nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Polo Lab, Jia Ping Tan, nói thêm: “Chúng tôi thực sự ngạc nhiên rằng các tế bào da có thể được tái cấu trúc thành các cấu trúc tế bào 3D giống như phôi bào”.

Nghiên cứu được xuất bản khi Hiệp hội Nghiên cứu Tế bào Gốc Quốc tế sắp công bố hướng dẫn nghiên cứu về mô hình phôi thai người trong ống nghiệm, sau các báo cáo năm 2017 và 2018 về việc tạo ra các "blastoid" chuột trong ống nghiệm của các nhà khoa học Vương quốc Anh và Hà Lan, cũng như những tiến bộ trong việc tái tạo tế bào gốc của con người với các đặc điểm tương đồng với sự phát triển phôi thai. Những hướng dẫn này dự kiến ​​sẽ được áp dụng trong nửa đầu năm nay.