Cách thức đổi mới tế bào gốc có nghiên cứu khoa học thần kinh tiên tiến

Một trong những yếu tố quan trọng trong việc nghiên cứu não người là có khả năng tiến hành nghiên cứu mô não người đang hoạt động thực tế. Do đó, nhiều nghiên cứu khoa học được thực hiện trên loài gặm nhấm như một đại diện của động vật có vú. Hạn chế của phương pháp này là não của loài gặm nhấm khác nhau về cấu trúc và chức năng. Theo Johns Hopkins, về mặt cấu trúc, não người có khoảng 30% tế bào thần kinh và 70% tế bào thần kinh đệm, trong khi não chuột có tỷ lệ ngược lại [1]. Các nhà nghiên cứu của MIT đã phát hiện ra rằng đuôi gai của tế bào thần kinh người mang tín hiệu điện khác với tế bào thần kinh của loài gặm nhấm [2]. Một giải pháp thay thế sáng tạo là phát triển mô não người bằng công nghệ tế bào gốc.

Tế bào gốc là những tế bào chưa được biệt hóa, tạo ra những tế bào biệt hóa. Đó là một khám phá tương đối gần đây có niên đại từ những năm 80. Tế bào gốc phôi được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1981 bởi Sir Martin Evans thuộc Đại học Cardiff, Vương quốc Anh, sau đó tại Đại học Cambridge, người đoạt giải Nobel Y học năm 2007 [3].

Năm 1998, tế bào gốc phôi người cô lập được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm bởi James Thomson của Đại học Wisconsin ở Madison và John Gearhart của Đại học Johns Hopkins ở Baltimore [4].

Tám năm sau, Shinya Yamanaka thuộc Đại học Kyoto, Nhật Bản đã khám phá ra phương pháp biến đổi tế bào da của chuột thành tế bào gốc đa năng bằng cách sử dụng một loại virus để đưa vào bốn gen [5]. Tế bào gốc đa năng có khả năng phát triển thành các loại tế bào khác. Yamanaka, cùng với John B. Gurdon, đã đoạt giải Nobel Sinh lý học và Y học 2012 cho phát hiện ra rằng các tế bào trưởng thành có thể được lập trình lại để trở thành đa năng [6]. Khái niệm này được gọi là tế bào gốc đa năng cảm ứng, hoặc iPSCs.

Vào năm 2013, một nhóm nghiên cứu của các nhà khoa học châu Âu, do Madeline Lancaster và Juergen Knoblich dẫn đầu, đã phát triển một tế bào não ba chiều (3D) bằng cách sử dụng các tế bào gốc đa năng của con người “đã phát triển đến kích thước khoảng 4 mm và có thể tồn tại đến 10 tháng . [7]. ” Đây là một bước đột phá lớn vì các mô hình nơ-ron trước đây được nuôi cấy ở dạng 2D.

Gần đây hơn, vào tháng 10 năm 2018, một nhóm các nhà khoa học do Tufts dẫn đầu đã phát triển một mô hình 3D của mô não người thể hiện hoạt động thần kinh tự phát trong ít nhất chín tháng. Nghiên cứu được xuất bản vào tháng 10 năm 2018 tại ACS Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Sinh học, một tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ [8].

Từ phát hiện ban đầu về tế bào gốc ở chuột đến mô hình mạng lưới thần kinh 3D của con người đang phát triển từ tế bào gốc đa năng trong vòng chưa đầy 40 năm, tốc độ tiến bộ của khoa học đã theo cấp số nhân. Các mô hình mô não người 3D này có thể giúp thúc đẩy nghiên cứu trong việc khám phá các phương pháp điều trị mới cho bệnh Alzheimer, Parkinson, Huntington, chứng loạn dưỡng cơ, động kinh, xơ cứng teo cơ một bên (còn được gọi là ALS hoặc bệnh Lou Gehrig) cũng như nhiều bệnh và rối loạn khác của não. Các công cụ mà khoa học thần kinh sử dụng cho nghiên cứu ngày càng phát triển với độ tinh vi cao, và tế bào gốc đóng một vai trò quan trọng trong việc đẩy nhanh tiến độ để mang lại lợi ích cho nhân loại.

Bản quyền © 2018 Cami Rosso Mọi quyền được bảo lưu.

2. Rosso, Cami. "Tại sao Não người Biểu hiện Trí thông minh Cao hơn?" Tâm lý ngày nay. Ngày 19 tháng 10 năm 2018.

3. Đại học Cardiff. "Ngài Martin Evans, Giải Nobel Y học." Được truy cập ngày 23 tháng 10 năm 2018 từ http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Lượt xem Trái tim. “Dòng thời gian tế bào gốc”. 2015 Tháng 4-Tháng 6. Truy cập ngày 23-10-2018 từ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. “Các tế bào iPS đã thay đổi thế giới như thế nào.” Thiên nhiên. Ngày 15 tháng 6 năm 2016.

6. Giải Nobel (2012-10-08). “Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học 2012 [Thông cáo báo chí]. Được truy cập ngày 23 tháng 10 năm 2018 từ https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Các nhà khoa học phát triển mô não người 3-D." Đánh giá Công nghệ MIT. Ngày 28 tháng 8 năm 2013.

1. Cantley, William L.; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Thợ săn, Martin; Tang-Schomer, Min D.; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. ” Mô hình mạng lưới thần kinh người 3D bền vững và chức năng từ Tế bào gốc đa năng. ”ACS Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Sinh học, một tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ. Ngày 1 tháng 10 năm 2018.