Mô hình não thu nhỏ - Ảnh: ĐH Johns Hopkins

Mô hình là những quả cầu nhỏ chứa tế bào thần kinh và các tế bào khác của con người.

Việc phát triển các bộ não thu nhỏ có thể đem đến những thay đổi đáng kể trong công tác nghiên cứu não bộ và kiểm nghiệm thuốc, tạo nên một cuộc cách mạng cho phép các nhà nghiên cứu quan sát tác động của thuốc đối với hoạt động thần kinh cũng như sức khỏe và chức năng của các tế bào não người thay vì trên động vật như trước đây.

Quá trình này có thể cho ra những kết quả thử nghiệm chính xác hơn và giúp việc phát triển các loại thuốc mới hiệu quả hơn.

Kiểu mẫu nguyên thủy của suy nghĩ

Báo Guardian dẫn lời các nhà khoa học đã phát triển mô hình não thu nhỏ cho biết mô hình này cho thấy hoạt động điện não của các tế bào não giống như “một kiểu mẫu nguyên thủy của suy nghĩ”, giúp kiểm nghiệm phản ứng thuốc tốt hơn và giảm nhu cầu kiểm nghiệm trên động vật trong công tác nghiên cứu khoa học và y học.

Giáo sư Thomas Hartung, thuộc ĐH Johns Hopkins, cho biết mỗi “quả bóng” chứa các tế bào não người “đại diện cho một bộ não nhiều hoặc ít hơn 2 tháng tuổi” của một bào thai.

“Nó bắt đầu sản xuất một kiểu mẫu nguyên thủy của suy nghĩ. Rõ ràng là không có đầu vào và đầu ra. Đó là những hoạt động điện não vô nghĩa nhưng các tế bào thần kinh đang cố gắng để giao tiếp với nhau” - giáo sư Hartung giải thích.

Thật ra giới khoa học đã phát triển các bộ não thu nhỏ trong các ống nghiệm từ tháng 12-2013 nhưng nhóm của GS Hartung đã xoay xở để chuẩn hóa bộ não thu nhỏ mới trên.

Điều này có nghĩa họ có thể phát triển hàng trăm đến hàng ngàn bộ não đồng dạng trong một chiếc đĩa thí nghiệm petri thay vì một vài bộ não được cấy theo mã di truyền riêng biệt của chúng.

Giáo sư Hartung cho biết các hoạt động thần kinh - có thể được đo bằng một thiết bị tương tự như đo điện não đồ - tạo ra chiều thứ ba cho nghiên cứu các tác động của thuốc.

Theo đó, các nhà nghiên cứu không chỉ có thể kiểm tra tác động của thuốc đối với sức khỏe và chức năng các tế bào não mà họ còn có thể thấy những gì thuốc ảnh hưởng đến hoạt động thần kinh.

Những bộ não thu nhỏ mới nhỏ hơn so với các mô hình cũ và chỉ có thể phát triển khi các nhà nghiên cứu cung cấp oxy, chất dinh dưỡng, đĩa petri hoặc ống nghiệm cho chúng.

Các mô hình não lớn hơn cũng có giới hạn phát triển, thậm chí các tế bào nội thần kinh chết bởi vì thiếu đi cấu trúc của một cơ thể hoàn chỉnh và không có nguồn cung cấp máu cho trung tâm thần kinh của chúng.

GS Thomas Hartung

Phát triển từ tế bào da

Nhóm nghiên cứu của ĐH Johns Hopkins đã phát triển các bộ não thu nhỏ từ tế bào da của 5 người tình nguyện hiến tặng.

Các tế bào da này được tái lập trình để trở nên tương tự như các tế bào gốc và sau đó được mô phỏng để trở thành các tế bào não.

Sau khi phát triển đầy đủ, các bộ não thu nhỏ ba chiều này có kích thước khoảng 350 micromet, có thể nhìn thấy bằng mắt thường với kích thước như đầu chiếc bút bi.

Nhóm nghiên cứu cho biết mất khoảng 8 tuần để phát triển các tế bào não thành một bộ não thu nhỏ.

Phiên bản này không phải bản sao chính xác của não bộ nhưng chúng được phát triển từ các tế bào thần kinh và các tế bào khác có trong não người, có chức năng và hoạt động tương tự.

Nhóm nghiên cứu hi vọng rằng các bộ não thu nhỏ sẽ giúp nghiên cứu sâu thêm về bệnh Parkinson, Alzheimer, bệnh đa xơ cứng (MS) và bệnh tự kỷ mà mỗi căn bệnh liên quan đến thần kinh này đều được gây ra bởi cả yếu tố di truyền lẫn môi trường.

Giáo sư Hartung đã có bằng sáng chế về não thu nhỏ và đang phát triển một công ty chuyên sản xuất các tế bào não này.

Giáo sư Hartung cho biết việc tạo ra hàng ngàn bộ não trong một đĩa petri là một bước tiến lớn cho phép chúng ta kiểm tra nhiều thành phần cũng như sự kết hợp của nhiều loại thuốc với nhau.

Não người có cấu tạo phức tạp hơn não chuột đang dùng trong công tác nghiên cứu và thí nghiệm. Báo Baltimore Sun dẫn lời giáo sư Hartung cho biết khoảng 95% các loại thuốc hứa hẹn trong các thử nghiệm trên mô hình động vật thất bại khi thử nghiệm trên con người.