Lần đầu tiên trong lịch sử: Máu người được tạo ra trong phòng thí nghiệm

Một nhóm chuyên gia tại Đại học Cambridge (Anh) vừa công bố thành tựu đột phá đó là tạo ra máu người từ tế bào gốc trong phòng thí nghiệm. Công trình được thực hiện tại Viện Gurdon của trường, mô phỏng chính xác quá trình hình thành máu tự nhiên của phôi người, điều trước đây chỉ xảy ra trong tử cung.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển các cấu trúc ba chiều gọi là “cơ thể giống phôi thai” (embryo-like bodies). Chúng được nuôi cấy từ tế bào gốc người và chỉ sau khoảng hai tuần, các cấu trúc này bắt đầu tự tổ chức, phát triển và hình thành những tế bào máu đầu tiên.

Tiến sĩ Jitesh Newpane, tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ rằng khoảnh khắc nhìn thấy sắc đỏ xuất hiện trong đĩa thí nghiệm là một cảm giác đặc biệt, bởi màu đỏ ấy, màu của máu, có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Điều đó chứng minh nhóm đã lần đầu tiên tái hiện thành công quá trình tạo máu trong điều kiện nhân tạo.

Những tế bào máu đầu tiên được xác định là tế bào gốc tạo máu (hematopoietic stem cells), nền tảng của toàn bộ hệ tuần hoàn. Từ những tế bào này, cơ thể có thể sinh ra hồng cầu mang oxy, bạch cầu bảo vệ cơ thể và tiểu cầu tham gia quá trình đông máu.

Điểm đặc biệt của mô hình Cambridge là khả năng tự mô phỏng các giai đoạn phát triển ban đầu của phôi người mà không hình thành phôi thai hoàn chỉnh. Những cấu trúc này không có túi noãn hoàng hay nhau thai nên không thể phát triển thành phôi thật. Tuy nhiên, chúng vẫn có thể tái tạo môi trường và cơ chế sinh học cần thiết để máu được hình thành. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể quan sát toàn bộ quá trình tạo máu diễn ra trong phòng thí nghiệm mà không cần sử dụng phôi thật, mở ra hướng nghiên cứu vừa hiệu quả vừa đảm bảo tính đạo đức khoa học.

Tiến sĩ Newpane cho biết mô hình này giúp các nhà khoa học quan sát được cách tế bào máu hình thành trong giai đoạn đầu của phôi người. Nó không chỉ giúp hiểu rõ hơn về sự phát triển của hệ máu và hệ miễn dịch mà còn có thể trở thành công cụ quan trọng để mô phỏng các bệnh lý như bệnh bạch cầu hoặc thử nghiệm thuốc điều trị mới một cách an toàn.

Một trong những tiềm năng lớn nhất của phương pháp này là khả năng tạo ra máu từ chính tế bào của bệnh nhân. Vì tế bào gốc có thể được lấy từ bất kỳ tế bào nào trong cơ thể nên trong tương lai, bác sĩ có thể nuôi ra loại máu hoàn toàn tương thích với từng cá nhân, loại bỏ nguy cơ đào thải sau cấy ghép, điều mà y học hiện nay vẫn chưa thể giải quyết triệt để.

Khác với các kỹ thuật trước đây vốn phụ thuộc vào những hỗn hợp phức tạp của protein tăng trưởng để ép tế bào gốc phát triển theo hướng mong muốn, phương pháp mới của Cambridge cho phép tế bào tự điều chỉnh và phát triển một cách tự nhiên hơn. Trong cùng một môi trường nuôi cấy, chúng không chỉ hình thành tế bào máu mà còn tạo ra tế bào cơ tim, mô phỏng chính xác quá trình phát triển đồng thời của các mô trong phôi người thật.

Dưới kính hiển vi, các nhà nghiên cứu mô tả quá trình này diễn ra đầy sống động. Sau vài ngày, các cụm tế bào bắt đầu phân tách thành ba lớp mầm là ngoại bì, trung bì và nội bì, nền tảng tạo nên mọi cơ quan trong cơ thể. Đến ngày thứ tám, tế bào cơ tim đã bắt đầu đập, báo hiệu sự sống nhân tạo đầu tiên trong đĩa thí nghiệm. Sang ngày thứ 13, màu đỏ đặc trưng của hồng cầu dần xuất hiện, minh chứng rằng máu đã thực sự được tạo ra.

Giáo sư Azim Surani, đồng tác giả của nghiên cứu, khẳng định đây là một bước tiến lớn trong nỗ lực tái tạo quá trình hình thành máu người. Dù còn ở giai đoạn đầu, khả năng sản xuất tế bào máu từ tế bào gốc trong phòng thí nghiệm mở ra triển vọng phát triển các liệu pháp tái tạo, cấy ghép và điều trị ung thư máu trong tương lai.

Tiến sĩ Geraldine Jowett, đồng tác giả đầu tiên, cho biết thêm rằng các cơ thể tạo máu này đã nắm bắt được “làn sóng phát triển máu thứ hai” trong giai đoạn phôi thai, khi các tế bào miễn dịch chuyên biệt như tế bào T bắt đầu hình thành. Điều này đặc biệt quan trọng vì nó giúp hiểu rõ hơn về cách hệ miễn dịch của con người được tạo dựng từ những ngày đầu tiên của sự sống.

Nghiên cứu của Đại học Cambridge không chỉ đưa nhân loại tiến gần hơn đến khả năng sản xuất máu nhân tạo mà còn mở rộng hiểu biết về quá trình hình thành sự sống. Trong tương lai, công nghệ này có thể được ứng dụng để sàng lọc thuốc, mô phỏng các bệnh máu bẩm sinh hoặc thậm chí tái tạo lại hệ miễn dịch cho những bệnh nhân suy giảm miễn dịch nặng.

Toàn bộ kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Cell Reports và được cộng đồng khoa học quốc tế đánh giá là một trong những công trình tiên phong trong lĩnh vực sinh học phát triển và y học tái tạo. Với khả năng tạo ra máu người từ tế bào gốc giống phôi thai, các nhà khoa học đang từng bước viết lại cách chúng ta hiểu về cơ thể, từ lúc nó bắt đầu hình thành cho đến khi chúng ta có thể tự chữa lành chính mình. Đây không chỉ là thành tựu khoa học mà còn là niềm hy vọng mới cho hàng triệu bệnh nhân mắc bệnh về máu trên toàn thế giới.