Axolotl, loài kỳ nhông dễ thương với nụ cười thường trực, đang gây chú ý vì sở hữu siêu năng lực hồi sinh các bộ phận cơ thể đã mất trong chỉ vài tuần. Một nghiên cứu mới đây cho thấy, các nhà khoa học đang chiếm được tiến bộ trong việc hiểu rõ hơn về cơ chế này, điều có thể giúp con người tái tạo tay chân trong tương lai.
James Monaghan, một nhà sinh vật học tại Đại học Northeastern và là tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ rằng loài này có những khả năng vượt bậc mà không nhiều động vật khác có được. Để khám phá ra những bí quyết này, Monaghan và nhóm của ông đã chỉnh sửa gen cho axolotl để chúng phát sáng trong bóng tối. Phương pháp này đã giúp các nhà nghiên cứu xác định được các con đường phân tử cho phép loài này tái tạo chân tay. Một trong những phát hiện đáng chú ý là axit retinoic, một dẫn xuất của vitamin A, có vai trò quan trọng trong quá trình tái tạo.
Điều đặc biệt là axit retinoic không chỉ thúc đẩy quá trình tái sinh mà còn hướng dẫn axolotl biết nên tái sinh bộ phận nào. Ví dụ, nếu chỉ cần tái sinh một bàn tay, axit này sẽ không cho phép tạo ra cả một cánh tay. Catherine McCusker, một nhà sinh học phát triển tại Đại học Massachusetts Boston, nhấn mạnh rằng đây là một câu hỏi đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực sinh học phát triển và tái sinh.
Để tìm hiểu điều này, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một thí nghiệm hơi táo bạo, đó là cắt bỏ tay của axolotl. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là chúng không biểu hiện dấu hiệu đau đớn sau khi bị cắt bỏ, và chúng phục hồi hoàn toàn chỉ trong vài tuần. Monaghan cho biết, khi thử nghiệm thêm nhiều mức độ axit retinoic lên những con axolotl bị amputee, có những kết quả bất ngờ xảy ra. Một con axolotl thậm chí đã phát triển thêm một cánh tay từ bàn tay của nó.
Phát hiện thêm, các nhà nghiên cứu thấy rằng axit retinoic có sự phân bố không đồng đều dọc theo cánh tay. Gần vai, nồng độ axit cao hơn, trong khi nồng độ này giảm dần về phía bàn tay. Một enzyme được gọi là CYP26B1 có vai trò phá vỡ axit retinoic, kiểm soát lượng axit có tại từng bộ phận.
Bên cạnh đó, họ cũng xác định được một gen có tên Shox đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Khi các tín hiệu axit retinoic tăng lên, gen Shox được kích hoạt, cho thấy đây là một phần thiết yếu trong cơ chế hồi sinh của axolotl. Khi nhóm nghiên cứu sử dụng công cụ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 để loại bỏ gen này, các con axolotl vẫn có bàn tay bình thường nhưng lại có cánh tay rất ngắn.
Monaghan giải thích rằng việc truy cập vào các gen thích hợp sau chấn thương cho phép các con axolotl tái sinh cánh tay. Đáng chú ý, con người cũng có axit retinoic và gen Shox, điều này có nghĩa là chúng ta có những con đường di truyền tương tự cho phép hồi sinh các bộ phận cơ thể. Thách thức hiện nay là làm thế nào để khai thác sức mạnh này.
Các nhà khoa học hy vọng rằng, khi hiểu rõ hơn về cơ chế này, chúng ta có thể phục hồi tiềm năng tái sinh lớn hơn so với những gì mà chúng ta đang thấy hiện nay. Monaghan cũng hình dung ra một tương lai nơi các nhà nghiên cứu có thể phát triển một miếng ghép có khả năng lập trình lại tế bào của con người để tái sinh một chi thay vì tạo ra mô sẹo sau chấn thương nghiêm trọng.
Mặc dù việc giúp con người hồi sinh các chi đã mất vẫn còn là một chặng đường dài, nhưng những nghiên cứu nền tảng như nghiên cứu mới này có thể giúp đẩy nhanh quá trình tiến tới mục tiêu đó. McCusker nhấn mạnh rằng chúng ta cần tiếp tục đầu tư vào các nghiên cứu sinh học cơ bản.
Nguồn tham khảo: https://www.smithsonianmag.com/smar...secrets-to-help-humans-do-the-same-180986781/
James Monaghan, một nhà sinh vật học tại Đại học Northeastern và là tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ rằng loài này có những khả năng vượt bậc mà không nhiều động vật khác có được. Để khám phá ra những bí quyết này, Monaghan và nhóm của ông đã chỉnh sửa gen cho axolotl để chúng phát sáng trong bóng tối. Phương pháp này đã giúp các nhà nghiên cứu xác định được các con đường phân tử cho phép loài này tái tạo chân tay. Một trong những phát hiện đáng chú ý là axit retinoic, một dẫn xuất của vitamin A, có vai trò quan trọng trong quá trình tái tạo.
Điều đặc biệt là axit retinoic không chỉ thúc đẩy quá trình tái sinh mà còn hướng dẫn axolotl biết nên tái sinh bộ phận nào. Ví dụ, nếu chỉ cần tái sinh một bàn tay, axit này sẽ không cho phép tạo ra cả một cánh tay. Catherine McCusker, một nhà sinh học phát triển tại Đại học Massachusetts Boston, nhấn mạnh rằng đây là một câu hỏi đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực sinh học phát triển và tái sinh.
Để tìm hiểu điều này, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một thí nghiệm hơi táo bạo, đó là cắt bỏ tay của axolotl. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là chúng không biểu hiện dấu hiệu đau đớn sau khi bị cắt bỏ, và chúng phục hồi hoàn toàn chỉ trong vài tuần. Monaghan cho biết, khi thử nghiệm thêm nhiều mức độ axit retinoic lên những con axolotl bị amputee, có những kết quả bất ngờ xảy ra. Một con axolotl thậm chí đã phát triển thêm một cánh tay từ bàn tay của nó.
Phát hiện thêm, các nhà nghiên cứu thấy rằng axit retinoic có sự phân bố không đồng đều dọc theo cánh tay. Gần vai, nồng độ axit cao hơn, trong khi nồng độ này giảm dần về phía bàn tay. Một enzyme được gọi là CYP26B1 có vai trò phá vỡ axit retinoic, kiểm soát lượng axit có tại từng bộ phận.
Bên cạnh đó, họ cũng xác định được một gen có tên Shox đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Khi các tín hiệu axit retinoic tăng lên, gen Shox được kích hoạt, cho thấy đây là một phần thiết yếu trong cơ chế hồi sinh của axolotl. Khi nhóm nghiên cứu sử dụng công cụ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 để loại bỏ gen này, các con axolotl vẫn có bàn tay bình thường nhưng lại có cánh tay rất ngắn.
Monaghan giải thích rằng việc truy cập vào các gen thích hợp sau chấn thương cho phép các con axolotl tái sinh cánh tay. Đáng chú ý, con người cũng có axit retinoic và gen Shox, điều này có nghĩa là chúng ta có những con đường di truyền tương tự cho phép hồi sinh các bộ phận cơ thể. Thách thức hiện nay là làm thế nào để khai thác sức mạnh này.
Các nhà khoa học hy vọng rằng, khi hiểu rõ hơn về cơ chế này, chúng ta có thể phục hồi tiềm năng tái sinh lớn hơn so với những gì mà chúng ta đang thấy hiện nay. Monaghan cũng hình dung ra một tương lai nơi các nhà nghiên cứu có thể phát triển một miếng ghép có khả năng lập trình lại tế bào của con người để tái sinh một chi thay vì tạo ra mô sẹo sau chấn thương nghiêm trọng.
Mặc dù việc giúp con người hồi sinh các chi đã mất vẫn còn là một chặng đường dài, nhưng những nghiên cứu nền tảng như nghiên cứu mới này có thể giúp đẩy nhanh quá trình tiến tới mục tiêu đó. McCusker nhấn mạnh rằng chúng ta cần tiếp tục đầu tư vào các nghiên cứu sinh học cơ bản.
Nguồn tham khảo: https://www.smithsonianmag.com/smar...secrets-to-help-humans-do-the-same-180986781/
