Tin tức | Tương lai của tế bào mầm: Các nhà khoa học tái lập trình tế bào ở khỉ marmoset
Tế bào linh trưởng được tái lập trình thành tiền thân tế bào mầm
Các nhà nghiên cứu tại Trường Thú y thuộc Đại học Pennsylvania, Đại học Texas tại San Antonio và Viện Nghiên cứu Y sinh Texas đã tái lập trình tế bào máu của khỉ marmoset thành tế bào gốc linh hoạt, rồi định hướng chúng thành các tế bào có đặc điểm của tiền thân tinh trùng. Được công bố trên eLife, nghiên cứu này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong sinh học sinh sản.
Mở đường cho việc tạo tế bào mầm
Nhóm nghiên cứu đã tái lập trình tế bào qua nhiều giai đoạn để tạo ra các tiền thân tế bào mầm. Điều này mở ra cơ hội mới để nghiên cứu sinh học linh trưởng và hỗ trợ phát triển các công nghệ hỗ trợ sinh sản như tạo giao tử trong ống nghiệm, tức sản xuất tinh trùng hoặc trứng trong phòng thí nghiệm, tương tự quá trình tạo phôi trong thụ tinh trong ống nghiệm (IVF).
Trợ lý giáo sư Kotaro Sasaki của Đại học Pennsylvania cho biết các nhà khoa học có thể tạo tinh trùng và trứng chức năng từ tế bào gốc đa năng cảm ứng ở chuột, nhưng tế bào mầm của chuột khác biệt đáng kể so với tế bào mầm người. Khỉ marmoset là mô hình gần với sinh học người hơn.
Tiền thân tế bào mầm trong phôi khỉ marmoset
Các nhà nghiên cứu trước tiên nghiên cứu tế bào mầm nguyên thủy (PGC) từ phôi khỉ marmoset, vốn chưa từng được mô tả đặc điểm nghiêm ngặt. Họ xác định các dấu ấn phân tử cho phép theo dõi những tế bào ở giai đoạn sớm. Giải trình tự RNA đơn tế bào cho thấy sự biểu hiện của các gene liên quan đến tế bào mầm sớm và biến đổi biểu sinh, nhưng không có các gene được kích hoạt về sau khi tiền thân tinh trùng hoặc trứng di chuyển đến buồng trứng hay tinh hoàn.
Tiến sĩ Sasaki cho biết các phát hiện phù hợp với quá trình tái lập trình tế bào mầm, trong đó một số dấu ấn bị tắt và PGC có thể tiến triển qua các giai đoạn phát triển tiếp theo.
Từ tế bào máu đến tế bào gốc đa năng cảm ứng
Sau đó, nhóm nghiên cứu tái tạo quy trình này trong phòng thí nghiệm, trước tiên chuyển đổi tế bào máu thành tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC), có khả năng biệt hóa thành các loại tế bào khác. Nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Yasunari Seita cho biết thiết lập điều kiện nuôi cấy ổn định cho tế bào khỉ marmoset là thách thức lớn nhất dù ông có kinh nghiệm về nuôi cấy tế bào và iPSC. Sau nhiều thí nghiệm lặp lại dựa trên các nghiên cứu ở chuột, người và các loài khác, ông đã phát triển phương pháp ổn định để tạo ra và duy trì iPSC của khỉ marmoset.
Từ iPSC đến tiền thân tế bào mầm
Hỗn hợp các yếu tố tăng trưởng đã chuyển 15%-40% tế bào được nuôi cấy thành các tế bào có đặc điểm của tiền thân tế bào mầm. Tiến sĩ Sasaki cho biết hiệu suất này cho phép mở rộng các tế bào nuôi cấy qua nhiều lần chuyền với mức tăng trưởng lũy thừa mạnh. Các tế bào vẫn giữ các dấu ấn tế bào mầm nhưng thiếu những dấu ấn khác liên quan đến quá trình di chuyển đến tuyến sinh dục.
Mô phỏng sự phát triển của tiền thân tinh trùng
Ở giai đoạn cuối, các tế bào phát triển trong phòng thí nghiệm hình thành những đặc điểm của tế bào mầm giai đoạn sau. Dựa trên nghiên cứu Nature Communications 2020 của nhóm, các nhà nghiên cứu nuôi cấy chúng cùng tế bào tinh hoàn chuột trong một tháng. Một số tế bào đã kích hoạt các gene liên quan đến tiền thân tinh trùng giai đoạn sau, cho thấy sự phát triển tiếp tục.
Triển vọng của việc tạo giao tử trong ống nghiệm
Tiến sĩ Sasaki lưu ý rằng việc ứng dụng tạo giao tử trong ống nghiệm trên lâm sàng đặt ra các vấn đề về đạo đức, pháp lý và an toàn. Cần có một mô hình tiền lâm sàng vững chắc trước khi xem xét các ứng dụng trong tương lai trên người.
Nghiên cứu cung cấp một mô hình nghiên cứu linh trưởng mới và nền tảng cho các công nghệ sinh sản. Việc tiếp tục nghiên cứu khỉ marmoset cũng có thể hỗ trợ những tiến bộ trong sinh học sinh sản và khoa học thần kinh.
Tin tức | Tương lai của tế bào mầm: Các nhà khoa học tái lập trình tế bào ở khỉ marmoset
Tin tức | Tương lai của tế bào mầm: Các nhà khoa học tái lập trình tế bào ở khỉ marmoset
Tế bào linh trưởng được tái lập trình thành tiền thân tế bào mầm
Các nhà nghiên cứu tại Trường Thú y thuộc Đại học Pennsylvania, Đại học Texas tại San Antonio và Viện Nghiên cứu Y sinh Texas đã tái lập trình tế bào máu của khỉ marmoset thành tế bào gốc linh hoạt, rồi định hướng chúng thành các tế bào có đặc điểm của tiền thân tinh trùng. Được công bố trên eLife, nghiên cứu này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong sinh học sinh sản.
Mở đường cho việc tạo tế bào mầm
Nhóm nghiên cứu đã tái lập trình tế bào qua nhiều giai đoạn để tạo ra các tiền thân tế bào mầm. Điều này mở ra cơ hội mới để nghiên cứu sinh học linh trưởng và hỗ trợ phát triển các công nghệ hỗ trợ sinh sản như tạo giao tử trong ống nghiệm, tức sản xuất tinh trùng hoặc trứng trong phòng thí nghiệm, tương tự quá trình tạo phôi trong thụ tinh trong ống nghiệm (IVF).
Trợ lý giáo sư Kotaro Sasaki của Đại học Pennsylvania cho biết các nhà khoa học có thể tạo tinh trùng và trứng chức năng từ tế bào gốc đa năng cảm ứng ở chuột, nhưng tế bào mầm của chuột khác biệt đáng kể so với tế bào mầm người. Khỉ marmoset là mô hình gần với sinh học người hơn.
Tiền thân tế bào mầm trong phôi khỉ marmoset
Các nhà nghiên cứu trước tiên nghiên cứu tế bào mầm nguyên thủy (PGC) từ phôi khỉ marmoset, vốn chưa từng được mô tả đặc điểm nghiêm ngặt. Họ xác định các dấu ấn phân tử cho phép theo dõi những tế bào ở giai đoạn sớm. Giải trình tự RNA đơn tế bào cho thấy sự biểu hiện của các gene liên quan đến tế bào mầm sớm và biến đổi biểu sinh, nhưng không có các gene được kích hoạt về sau khi tiền thân tinh trùng hoặc trứng di chuyển đến buồng trứng hay tinh hoàn.
Tiến sĩ Sasaki cho biết các phát hiện phù hợp với quá trình tái lập trình tế bào mầm, trong đó một số dấu ấn bị tắt và PGC có thể tiến triển qua các giai đoạn phát triển tiếp theo.
Từ tế bào máu đến tế bào gốc đa năng cảm ứng
Sau đó, nhóm nghiên cứu tái tạo quy trình này trong phòng thí nghiệm, trước tiên chuyển đổi tế bào máu thành tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC), có khả năng biệt hóa thành các loại tế bào khác. Nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Yasunari Seita cho biết thiết lập điều kiện nuôi cấy ổn định cho tế bào khỉ marmoset là thách thức lớn nhất dù ông có kinh nghiệm về nuôi cấy tế bào và iPSC. Sau nhiều thí nghiệm lặp lại dựa trên các nghiên cứu ở chuột, người và các loài khác, ông đã phát triển phương pháp ổn định để tạo ra và duy trì iPSC của khỉ marmoset.
Từ iPSC đến tiền thân tế bào mầm
Hỗn hợp các yếu tố tăng trưởng đã chuyển 15%-40% tế bào được nuôi cấy thành các tế bào có đặc điểm của tiền thân tế bào mầm. Tiến sĩ Sasaki cho biết hiệu suất này cho phép mở rộng các tế bào nuôi cấy qua nhiều lần chuyền với mức tăng trưởng lũy thừa mạnh. Các tế bào vẫn giữ các dấu ấn tế bào mầm nhưng thiếu những dấu ấn khác liên quan đến quá trình di chuyển đến tuyến sinh dục.
Mô phỏng sự phát triển của tiền thân tinh trùng
Ở giai đoạn cuối, các tế bào phát triển trong phòng thí nghiệm hình thành những đặc điểm của tế bào mầm giai đoạn sau. Dựa trên nghiên cứu Nature Communications 2020 của nhóm, các nhà nghiên cứu nuôi cấy chúng cùng tế bào tinh hoàn chuột trong một tháng. Một số tế bào đã kích hoạt các gene liên quan đến tiền thân tinh trùng giai đoạn sau, cho thấy sự phát triển tiếp tục.
Triển vọng của việc tạo giao tử trong ống nghiệm
Tiến sĩ Sasaki lưu ý rằng việc ứng dụng tạo giao tử trong ống nghiệm trên lâm sàng đặt ra các vấn đề về đạo đức, pháp lý và an toàn. Cần có một mô hình tiền lâm sàng vững chắc trước khi xem xét các ứng dụng trong tương lai trên người.
Nghiên cứu cung cấp một mô hình nghiên cứu linh trưởng mới và nền tảng cho các công nghệ sinh sản. Việc tiếp tục nghiên cứu khỉ marmoset cũng có thể hỗ trợ những tiến bộ trong sinh học sinh sản và khoa học thần kinh.
Nguồn bài viết:
Tổng hợp trực tuyến