Tự động phát
Loài người chúng ta có một bộ óc cực kỳ lớn khi so với những loài vật cùng họ linh trưởng.
Bộ não người phát triển đầy đủ thường đạt khoảng 1.500 cm3 ở tuổi trưởng thành, gần gấp ba lần kích thước của não khỉ đột (500 cm3) hay não tinh tinh (400 cm3).
Các nhà khoa học đã thu thập tế bào từ người, tinh tinh và khỉ đột, nuôi chúng trong phòng thí nghiệm để phát triển thành mô não nhỏ nhằm tìm hiểu sự khác biệt.
Theo kết quả nhiều thí nghiệm trên các mô não, có “công tắc” chuyển đổi phân tử chưa từng được biết đến giúp điều khiển sự tăng trưởng của não, và đó là lý do khiến não người lớn gấp 3 lần so với não của loài vượn lớn.
Để phục vụ nghiên cứu, Tiến sĩ Madeleine Lancaster, nhà phát triển sinh học thuộc Hội đồng Nghiên cứu Y khoa tại Cambridge cùng đồng nghiệp đã phải thu thập nhiều tế bào còn sót lại trong các thí nghiệm y khoa và phẫu thuật, từ con người, khỉ đột và tinh tinh, tái lập trình chúng thành tế bào gốc.
Sau đó, họ nuôi cấy các tế bào thành những mô tế bào não siêu nhỏ (còn gọi là organoid) với độ rộng chỉ khoảng vài milimet.
Mặt cắt một mô tế bào não siêu nhỏ (còn gọi là organoid) Chụp màn hình IMBA |
Sau nhiều tuần, mô tế bào não người "nở" ra lớn nhất. Theo nhóm nghiên cứu nguyên nhân là do trong mô não người, các tế bào thần kinh nguyên sơ - thứ sẽ cấu tạo nên tất cả các tế bào trong não - phân chia nhiều hơn so với những tế bào trong mô não loài linh trưởng lớn khác.
Tiến sĩ Lancaster nói: “Loài người có sự tăng trưởng về số lượng tế bào [thần kinh nguyên sơ], vì thế khi chúng chuyển sang giai đoạn tạo ra những tế bào não khác nhau, bao gồm cả tế bào thần kinh, thì sẽ bắt đầu với lượng tế bào thần kinh nguyên sơ nhiều hơn hẳn, nên sẽ có sự gia tăng trong toàn thể số lượng tế bào não trên toàn bộ vỏ não".
Mô hình tính toán quá trình này cho thấy sự khác biệt trong việc tăng trưởng tế bào xảy ra rất sớm khi phát triển não bộ, kết quả là số lượng thần kinh trong vỏ não ở người trưởng thành tăng gần gấp đôi so với loài vượn lớn.
Tiến sĩ Madeleine Lancaster, người phụ trách nghiên cứu. Chụp màn hình MRC Laboratory of Molecular Biology |
Nghiên cứu sâu hơn giúp xác định mã gien Zeb2, đóng vai trò tối quan trọng cho quá trình tăng trưởng tế bào. Gien này kiểm soát hình dạng và chuyển động của tế bào, được "kích hoạt" sớm hơn trong các organoid của khỉ đột và tinh tinh so với con người.
Tiến sĩ Lancaster giải thích rằng khi gien này hoạt động, các tế bào giảm "kết dính" với nhau để di chuyển. Nhưng nhờ trì hoãn hoạt động này mà các tế bào não người giai đoạn đầu có thể vẫn kết nối với nhau thêm một thời gian để tiếp tục gia tăng số lượng trước khi phát triển thành những tế bào thần kinh trưởng thành chuyên biệt.
Để kiểm tra, nhóm nghiên cứu đã thử kích hoạt sớm gien này ở organoid người và kích hoạt trễ hơn ở organoid khỉ đột. Khi đó, organoid người có dấu hiệu giống với não linh trưởng, và ngược lại tế bào linh trưởng lại trở nên giống với tế bào người.
Bình luận (0)