Các nghiên cứu về khả năng tái sinh kỳ diệu của giun dẹp, cá ngựa vằn và thằn lằn gợi mở những cách cải thiện khả năng hồi phục cho con người.

Sau chấn thương, một số loài giun dẹp có thể tái tạo gần như mọi tế bào trong cơ thể, kỳ nhông Mexico (axolotl) có thể mọc lại toàn bộ chi và một phần não, cá ngựa vằn có thể phục hồi tủy sống bị tổn thương, và thằn lằn xanh Anole có thể mọc lại đuôi mới.

Hầu hết động vật có vú không thể làm được những điều kỳ diệu như cá, lưỡng cư, bò sát và giun — những khả năng từ lâu đã khiến giới khoa học say mê. Giờ đây, nhờ các tiến bộ trong lĩnh vực giải trình tự gen, nghiên cứu protein và công nghệ hình ảnh cấp độ tế bào, các nhà khoa học đang áp dụng kiến thức từ các loài này vào nghiên cứu trên tế bào người.

“Hiện đang có một nỗ lực lớn nhằm khai thác các loài có khả năng tự lành đặc biệt và tìm cách chuyển đổi những phát hiện đó sang điều trị cho người càng nhanh càng tốt,” Albert Almada, nhà sinh học tế bào gốc tại Đại học Nam California ở Los Angeles, cho biết.

Nhiều nhóm nghiên cứu đã trình bày kết quả mới nhất tại hội nghị của Hiệp hội Quốc tế Nghiên cứu Tế bào Gốc tổ chức tại Hồng Kông tuần trước.

Tủy sống của cá ngựa vằn

Cá ngựa vằn có thể từ trạng thái liệt hoàn toàn phục hồi khả năng di chuyển linh hoạt chỉ sau tám tuần nếu tủy sống bị tổn thương. Mayssa Mokalled, chuyên gia về tái sinh mô và tế bào gốc tại Đại học Washington ở St. Louis, cùng các cộng sự đã xác định một nhóm tế bào quan trọng trong quá trình phục hồi này — các tế bào này tương tự với tế bào hình sao (astrocytes) ở bào thai người.

Sau chấn thương, các astrocyte – nằm trong não và tủy sống – thường tạo ra một lớp màng bảo vệ xung quanh vùng tổn thương, nhưng đồng thời cũng có thể ức chế quá trình tái tạo thần kinh. Nhóm nghiên cứu đã xác định được một số phân tử tham gia vào quá trình kích hoạt tế bào tái sinh ở cá ngựa vằn, sau đó đưa các phân tử đó vào astrocyte người.

Kết quả cho thấy tế bào người bắt đầu trông giống và hoạt động giống tế bào cá ngựa vằn hơn. Trong các nghiên cứu sơ bộ, khi các tế bào này được cấy vào chuột, chúng tạo ra hàng rào bảo vệ hiệu quả hơn, đồng thời giảm phản ứng ức chế sau tổn thương. “Tôi rất hy vọng điều này sẽ tiến tới giai đoạn điều trị thực tế,” Mokalled nói.

Đuôi thằn lằn

Tuy nhiên, khoảng cách tiến hóa giữa cá ngựa vằn và người còn rất xa. Almada chọn nghiên cứu thằn lằn xanh Anole (Anolis carolinensis) — loài có khả năng tái tạo hoàn toàn một phần chi và vì người và thằn lằn có nhiều gen giống nhau, đây là loài gần nhất với con người có năng lực này. “Chúng tôi cho rằng khả năng áp dụng vào sinh học người sẽ cao hơn, vì thằn lằn và người có nhiều bộ máy di truyền tương đồng,” Almada nói.

Tại hội nghị, Almada trình bày cách một nhóm tế bào gốc cơ ở thằn lằn giúp tái tạo đuôi mới. Những tế bào này tương tự tế bào ở chuột và người, nhưng điểm khác biệt là tế bào của thằn lằn có thể tạo cơ gần như từ con số không, điều mà tế bào ở chuột và người không làm được. Almada hy vọng sẽ tìm ra cơ chế hoạt động của tế bào này để ứng dụng vào việc phát triển cơ ở người, điều trị bệnh thoái hóa cơ, tăng cường cơ bắp cho người cao tuổi và hỗ trợ lành vết thương.

Cơ thể giun biển

Florian Raible, nhà sinh học tế bào gốc tại Đại học Vienna, đang nghiên cứu một loài động vật siêu tự lành khác: giun lông biển Platynereis dumerilii. Loài này có khả năng tái sinh mạnh mẽ khi còn trẻ, nhưng giảm sút theo tuổi do thay đổi nội tiết tố.

“Nó là mô hình cho cả khả năng tái sinh tốt và kém,” Raible nói.

Hệ thần kinh của giun lông có những điểm tương đồng với hệ thần kinh trung ương ở động vật có xương sống, khiến nó trở thành mô hình phù hợp cho nghiên cứu chấn thương tủy sống ở người.

Trong các thí nghiệm, nhóm của Raible cắt bỏ phần thân giun và quan sát thấy một số tế bào gần vết thương biến đổi thành tế bào gốc và bắt đầu tái tạo lại cơ thể, bao gồm cả tế bào thần kinh.

Quá trình này đi kèm với việc biểu hiện một số phân tử tương tự “yếu tố Yamanaka” — nhóm phân tử được dùng để lập trình lại tế bào trưởng thành thành dạng giống như tế bào phôi người. Điều này gợi ý rằng có thể tồn tại một con đường tự nhiên để tái lập tế bào gốc từ mô trưởng thành ở người, Raible cho biết.

Thằn lằn xanh Anole có thể mọc lại đuôi sau chấn thương — khả năng này có thể giúp phát triển phương pháp điều trị cho người. Ảnh: Getty