Nhóm nghiên cứu của Madeleine Lancaster làm việc tại Phòng thí nghiệm MRC Sinh học Phân tử, Đại học Cambridge (Anh) bước đầu thành công chế tạo bộ não giống thật từ tế bào da người. Hiện 300 não bộ trong phòng của họ đã được 6 - 7 tháng tuổi, mỗi bộ não cũng chứa 2 triệu nơ-ron.

“Não bộ phát triển bên ngoài phòng thí nghiệm giống hệt cơ chế khi phát triển trong phôi thai. Chỉ khác biệt ở chỗ thay vì trong bụng mẹ, bộ não lại được nuôi dưỡng trong một lồng ấp lớn. Không có máu truyền vào, chúng được nuôi dưỡng trong một loại dịch dinh dưỡng vài ngày thay một lần. Và tất nhiên chúng chưa có hệ thống miễn dịch”, Thạc sĩ Lancaster giải thích.

Giống cấu trúc của não người bình thường, mô hình não (organoid) có cấu tạo bao gồm các khu vực quan trọng phân hóa chức năng, như vùng vỏ não (nơi điều khiển ý thức và ngôn ngữ), hồi hải mã (có liên quan đến hoạt động lưu giữ thông tin và hình thành kí ức, cảm xúc), tiểu não phối hợp vận động cơ... Nói tóm lại là cấu trúc của mỗi bộ não mini tương tự mô não của phôi thai 9 - 10 tuần tuổi.

Che tao thanh cong nao nguoi mini - Anh 1

Tế bào da người được nuôi cấy trong đĩa petri để tạo thành não bộ.

Trên thực tế, tạo ra tổng hợp mô thần kinh không quá bất khả thi như mọi người vẫn tưởng tượng. Đầu tiên, Lancaster và các cộng sự đã lấy một số mẫu tế bào từ da người được hiến tặng, chủ yếu lấy từ vùng mũi, thận và móng chân. Sau đó các nhà nghiên cứu sử dụng một loại tinh chất tái tạo tế bào - một hỗn hợp protein có thể biến bất kỳ tế bào nào trở lại trạng thái nguyên thủy.

Sau một tuần ngâm tế bào trong dung dịch đó, nó được lấy ra và nuôi cấy trên đĩa thí nghiệm petri. Tại thời điểm này, tế bào ở dạng chất lỏng màu hồng, phía trên lỗ chỗ những chấm trắng nhỏ. Tiếp đến, các nhà khoa học tạo hình dung dịch cho chúng vào khuôn thành dạng bóng tròn. Mỗi sản phẩm sau đó được phân hóa, biến các “quả bóng giống nhau” thành các loại tế bào khác biệt. Một trong số chúng sẽ là tế bào não. Để nhận biết đâu là tế bào não, các nhà khoa học sẽ thử nghiệm bằng cách ngâm tiếp vào dung dịch dinh dưỡng rồi lại bỏ dần ra. Những mô hình thí nghiệm sống sót qua khỏi “nạn đói” chính là tế bào não. Cuối cùng, những tế bào đó được cho vào lồng kính có nhiệt độ ấm nóng và tự động đông lại dạng keo.

3 tháng sau, sản phẩm hoàn thành sẽ dài 4 mm và chứa khoảng hai triệu nơ-ron thần kinh. Lancaster cho biết: “Não bộ con người khi sinh ra chứa 4 triệu nơ-ron thần kinh, với thành tích như thế này, thì bạn còn làm được nhiều điều hơn thế”.

Tuy nhiên, mô hình não là một bước tiến quan trọng, nhưng cũng chỉ là về mặt cấu trúc mô. Các nhà khoa học vẫn không thể nào tìm ra cấu trúc tư duy và suy nghĩ, tạo nên chức năng của hệ thần kinh trung ương. Hiện mô tế bào não của Lancaser không có ý thức (khả năng suy nghĩ). Trên thực tế, khi cơ thể con người có thể tiếp xúc với thế giới bên ngoài, qua các giác quan, để cảm nhận mùi vị, âm thanh, ý kiến..., thì bộ não sẽ có chức năng thu thập thông tin bằng cách tăng cường sự kết nối giữa các nơ-ron hoặc hình thành nơ-ron mới. Bộ não trung bình của người trưởng thành bình thường sẽ có khoảng 1.000 tỷ nơ-ron, giúp não con người có thể xử lý các hoạt động suy nghĩ với tốc độ máy tính 1 nghìn tỷ bit/giây.

Landcaster cho rằng tuy mô não có đầy đủ cấu trúc bề ngoài nhưng nếu không có một cơ thể bao gồm các giác quan để thu nhận thông tin từ bên ngoài, não bộ đơn giản sẽ không phát triển bình thường. Cô giải thích: “Giống như người mù bẩm sinh. Vì họ không có ý thức về ánh sáng, nên phần não bộ nhận biết ánh sáng sẽ không phát triển”.

Tuy nhiên việc tạo ra một bộ não có ý thức chưa bao giờ nằm trong kế hoạch đề ra của nhóm nghiên cứu Lancaster. Họ sử dụng mô hình này để thực hiện những thí nghiệm mà trước đây họ không được phép làm trên não người. Họ nghiên cứu các bệnh liên quan đến thần kinh, từ chứng tự kỷ cho đến đến tâm thần phân liệt, cũng như hỗ trợ quá trình thử thuốc hiệu quả hơn.

Hồng Hạnh