Các nhà nghiên cứu Mỹ vừa có bước
đột phá khi phát triển thành công các 'não mini' có đầy đủ vùng chức năng của
não người, giúp mô phỏng gần như toàn diện hoạt động thần kinh.
Việc phát triển thành công các
"não mini" là bước tiến lớn trong ngành kỹ thuật y sinh và thần kinh
học hiện đại - Ảnh: AI
Trong công bố đăng trên tạp chí
Advanced Science, nhóm nghiên cứu từ Đại học Johns Hopkins (Mỹ) cho biết các khối
tế bào thần kinh này thể hiện mức độ hoạt động tương tự bào thai người ở giai
đoạn 40 ngày tuổi. Điều này mở ra triển vọng mới cho việc điều trị các bệnh về
thần kinh như Parkinson và Alzheimer.
"Bộ não nhân tạo"
đang tiến gần đến thực tế
Được gọi là organoid não người,
các khối tế bào này được nuôi cấy từ tế bào gốc vạn năng (pluripotent stem
cells), có khả năng tự biệt hóa thành các vùng khác nhau của não bộ. Chúng
không có ý thức, nhưng có thể thực hiện những chức năng cơ bản như ghi nhớ và học
tập.
Trong những năm gần đây, nhờ sự
phát triển của công nghệ ba chiều (3D), các organoid này không chỉ thể hiện được
hoạt động điện sinh học mà còn có thể điều khiển robot đơn giản, hay thậm chí
"chơi" được trò chơi điện tử cơ bản như Pong, điều từng được coi là kỳ
tích trong lĩnh vực sinh học thần kinh.
Tuy nhiên cho đến nay, đa phần
các organoid được tạo ra chỉ mô phỏng một vùng não nhất định như vỏ não, não giữa
hay tiểu não, chứ chưa tái hiện được cách các vùng não phối hợp hoạt động như
trong thực tế. Nếu muốn nghiên cứu các rối loạn phát triển thần kinh hay tâm thần
học, khoa học cần mô hình thể hiện toàn bộ não người đang hoạt động.
Theo nhà nghiên cứu Annie
Kathuria, chúng ta không thể yêu cầu một người cho ta quan sát não của họ để
nghiên cứu tự kỷ. Nhưng các mô hình organoid não toàn phần có thể cho phép
chúng ta theo dõi trực tiếp quá trình bệnh lý diễn ra, từ đó kiểm tra hiệu quả
điều trị và thậm chí cá nhân hóa phác đồ trị liệu.
Sau nhiều năm thử nghiệm, nhóm của
Kathuria đã trở thành một trong những nhóm đầu tiên trên thế giới phát triển được
organoid não đa vùng (MRBO - multi-region brain organoid). Đầu tiên, họ nuôi cấy
các tế bào thần kinh từ nhiều vùng khác nhau của não người, kèm theo các mạch
máu cơ bản trong các đĩa nuôi riêng biệt. Sau đó các vùng này được kết nối lại
bằng loại protein "siêu keo sinh học", cho phép các mô liên kết và
tương tác với nhau.
Kết quả là các vùng não bắt đầu tạo
ra hoạt động điện đồng bộ, hình thành mạng lưới thống nhất. Đáng chú ý, nhóm
nghiên cứu còn ghi nhận sự xuất hiện ban đầu của hàng rào máu não. Đó chính là
lớp tế bào bao quanh não bộ, giúp kiểm soát các chất có thể đi vào não.
Cơ hội mới trong điều trị bệnh
lý thần kinh
Mặc dù nhỏ hơn nhiều so với não
người thật, mỗi MRBO chỉ chứa 6-7 triệu tế bào thần kinh so với hàng chục tỉ tế
bào ở người trưởng thành. Tuy nhiên với khoảng 80% số tế bào đặc trưng của giai
đoạn phát triển sớm ở thai nhi, những mô hình này mang đến cơ hội phân tích
chưa từng có.
Theo nhóm nghiên cứu Johns
Hopkins, MRBO có thể được sử dụng để thử nghiệm thuốc trên mô hình người thay
vì động vật. Hiện tại 85-90% các loại thuốc thất bại ở giai đoạn thử nghiệm lâm
sàng giai đoạn 1, và tỉ lệ này còn lên tới 96% với các loại thuốc điều trị bệnh
thần kinh, phần lớn vì các nghiên cứu tiền lâm sàng chủ yếu dựa vào chuột hoặc
mô hình động vật khác.
Việc chuyển sang thử nghiệm trên
MRBO có thể giúp đẩy nhanh tiến độ và nâng cao tỉ lệ thành công.
"Bệnh Alzheimer, tự kỷ hay
tâm thần phân liệt đều ảnh hưởng đến toàn bộ não, chứ không chỉ một vùng nhất định.
Nếu chúng ta hiểu được điều gì xảy ra trong giai đoạn sớm của quá trình phát
triển não bộ, có thể chúng ta sẽ tìm ra được các mục tiêu điều trị hoàn toàn mới",
nhà nghiên cứu Annie Kathuria chia sẻ.
Giới chuyên gia đánh giá nghiên cứu
này là bước tiến lớn trong ngành kỹ thuật y sinh và thần kinh học hiện đại. Từ
các mô hình organoid phức tạp, giới khoa học có thể tiến tới giai đoạn chẩn
đoán và điều trị cá nhân hóa, nơi mà mỗi người bệnh được xây dựng mô hình não
riêng để kiểm tra tác dụng thuốc một cách chính xác.
Bên cạnh đó, tiềm năng trong
tương lai còn bao gồm giao diện não, máy tính (brain-computer interface) và thậm
chí là một hướng đi mới cho trí tuệ nhân tạo dựa trên organoid sinh học.
Một phát hiện mới của các nhà
khoa học thuộc trường Đại học Hebrew (Israel) đang thách thức quan niệm lâu nay
về cách não bộ xử lý thông tin.
Theo: https://tuoitre.vn/