Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Trong số rất nhiều động vật dùng cho nghiên cứu, chuột nhắt chiếm hơn 72% ở UK. Chuột nhắt có kích thước nhỏ, chi phí thấp và dễ thao tác khiến chúng là ứng cử viên sáng giá cho các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Chu kỳ sống ngắn và tốc độ sinh sản nhanh giúp chúng ta có thể điều tra nhiều tiến trình sinh học ở tất cả các giai đoạn sống. Chuột nhắt là mô hình lý tưởng cho nghiên cứu bệnh lý ở người vì sự tổ chức DNA và biểu hiện gen của chúng tương tự như con người, với 98% gen người có gen tương tự ở chuột nhắt. Chúng có hệ sinh sản và thần kinh tương tự như con người và có thể phát triển nhiều bệnh tật giống con người như ung thư, tiểu đường và cả lo âu.

Qua nhiều năm, chúng là chìa khóa cho những tiến bộ trong điều trị ung thư, mở rộng sự hiểu biết của chúng ta về các bệnh lý như tiểu đường, hay tìm ra cách chữa trị các loại virus, vi khuẩn hay ký sinh khác nhau như Ebola, Zika, vi khuẩn lao và nhiều bệnh khác. Dưới đây là một số ví dụ về các nghiên cứu giá trị sử dụng chuột nhắt trong thập kỷ qua:

2010
Gần như cách đây 10 năm, các nhà nghiên cứu đã có thể đảo ngược việc mất trí nhớ ở chuột nhắt mắc Alzheimer bằng cách tăng cường các protein liên quan trí nhớ. Các nhà nghiên cứu nhận ra rằng ptorein beta amyloid dư thừa ảnh hưởng đến hoạt động của một protein gọi là CREB, quan trọng trong quá trình phát triển của trí nhớ dài hạn. Các nhà nghiên cứu đã truyền một protein gọi là CBP cho chuột sử dụng một virus không gây hại. Sau đó, đo lường trí nhớ của chuột bằng test trong mê cung nước. Chuột Alzheimer được truyền protein thực hiện test tốt như chuột bình thường và tốt hơn hẳn so với chuột Alzheimer không truyền protein. CBP phục hồi chức năng của CREB và vì thế, chống lại ảnh hưởng của beta-amyloid dư thừa.
https://www.understandinganimalresearch.org.uk/news/alzheimers-reversed-in-mice-by-memory-protein/
https://www.pnas.org/content/107/52/22687

2011
Một năm sau, các nhà nghiên cứu đã có khám phá quan trọng trên chuột nhắt về hội chứng chảy máu rối loạn đông máu (blood-clotting disorder haemophilia). Trước khi công cụ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 phổ biến trong nghiên cứu di truyền, các nhà nghiên cứu đã phát triển một bộ kit sửa chữa gen có thể điều trị bệnh ở chuột. Kỹ thuật này thay thế các gen trong cơ quan đích mà không lấy tế bào ra khỏi cơ thể, sửa chữa đồng thời nhiều đột biến; giúp mở rộng thêm danh sách bệnh có thể điều trị với liệu pháp gen.
Phương pháp này sử dụng các enzyme gọi là zinc-finger nuclease, chiếc kéo phân tử này sẽ thay thế chuỗi DNA chuyên biệt bằng cách cắt mạch xoắn đôi, sau khi cơ chế sửa sai của tế bào hàn chỗ gãy. Công trình này là bước tiến chính cho đến sau này, các liệu pháp sử dụng zinc finger cần lấy tế bào ra khỏi cơ thể, biến đổi di truyền trong nuôi cấy và sau đó cấy trở lại cơ thể.                                                                                                                                                                          
https://www.nature.com/news/2011/110624/full/news.2011.384.html

2013
Năm 2013, các nhà khoa học đã thực hiện công trình tiên phong trong trị liệu tế bào gốc với mục đích sửa chữa xương người. Họ đã thành công cấy ghép xương người nuôi trong phòng thí nghiệm lên chuột nhắt. Quá trình cấy ghép liên quan một kỹ thuật mà tế bào da được tái lập trình để hoạt động như tế bào gốc, có thể biệt hóa chuyên biệt thành bất cứ loại mô nào. Một khi các tế bào gốc được tái lập trình, thêm vào một số hóa chất và tế bào được đặt vào khung sườn (scaffold) để tạo cấu trúc. Công trình tiên phong này trước khi mô in 3D ra đời và chỉ 4 năm sau, các thử nghiệm lâm sàng tế bào gốc phôi người được FDA phê duyệt ở Hoa Kỳ để điều trị cho bệnh nhân tổn thương tủy sống.
https://www.medicaldaily.com/scientists-make-human-bone-skin-cells-245623

2014
Nghiên cứu trên chuột còn mang lại nhiều khám phá nền tảng về cách thức cơ thể người thực hiện chức năng. Năm 2014, trái với các suy nghĩ khoa học và y học phổ biến, các nhà nghiên cứu Israel và Hoa Kỳ đã khám phá ra rằng thận người có thể tự tái tạo. Cho đến sau này, các nhà khoa học tin rằng gan là cơ quan duy nhất có thể tự tái tạo. Sử dụng chuột biến đổi di truyền, các nhà nghiên cứu có thể theo dõi sự tăng trưởng của các tế bào trong thận, tái cấu trúc chính nó thành mạng lưới ống dẫn một cách chính xác. Các nhà nghiên cứu đã dùng mô hình “chuột cầu vồng”, biến đổi gen phát tín hiệu huỳnh quang trong tế bào, cho phép theo dõi số phận của các tế bào. Với mô hình này, nhóm nghiên cứu có thể xác định phân tử chuyên biệt chịu trách nhiệm tăng trưởng tế bào thận, được biết là “các tín hiệu WNT”. Một khi được kích hoạt trong tế bào tiền thân chuyên biệt trong thận, tín hiệu WNT sẽ làm tế bào thận tăng trưởng  mạnh mẽ và tạo ra các nhánh tế bào dài. Mục đích cuối cùng là bắt đầu sửa chữa thận nhằm ngăn ngừa việc phải cấy ghép thận.
http://www.timesofisrael.com/discovery-could-spare-patients-from-kidney-transplant/

2018
Trong nghiên cứu chữa trị bệnh thần kinh vận động (còn gọi là ALS hay MND), một rối loạn thoái hóa thần kinh mà tế bào thần kinh dần ngưng làm việc trong tủy sống và não thì nghiên cứu trên chuột nhắt đầy hứa hẹn. Các nghiên cứu trên động vật đã cho thấy rằng có thể ngăn ngừa MND bằng cách thay thế gen đột biến gây ra các dạng bệnh so với bình thường. Nhưng chuyển gen cho tế bào thần kinh trong cột sống là một thách thức. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới trên chuột nhắt được tiêm truyền gen sữa chữa vào dưới các mô bảo vệ tủy sống. Kỹ thuật này sửa được 89% gen tương quan một dạng ALS di truyền và có thể đẩy chúng ta thêm một bước gần hơn việc dùng liệu pháp gen cho ALS.
https://www.newscientist.com/article/2184536-gene-therapy-injection-into-spinal-cord-halts-als-in-adult-mice/
Cùng năm này, nghiên cứu trên chuột đã thúc đẩy công trình hướng đến chỉnh sửa gen ở phôi người với việc các nhà khoa học cho thấy có thể sửa chữa các vấn đề di truyền ở chuột trước khi chúng được sinh ra. Các nhà nghiên cứu đã dùng một công cụ chỉnh sửa gen, Crispr-Cas9  để đưa một đột biến vào trong gen nếu không sẽ gây suy gan dẫn đến chết ở chuột. Trong khi cách tiếp cận này đã cho thấy trước đây hoạt động tốt trên chuột sau sinh thì nghiên cứu này đã cho thấy là nó cũng có thể tạo ra những cải tiến trước sinh.
https://www.theguardian.com/science/2018/oct/08/gene-editing-in-human-embryos-takes-step-closer-to-reality
2018 cũng là năm quan trọng trong nghiên cứu nhãn khoa. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bệnh tăng nhãn áp, tình trạng gây mù ảnh hưởng gần 500.000 người ở Anh Quốc có thể là một bệnh tự miễn chữa được. Vấn đề phổ biến này của mắt được cho là xảy ra khi tích dịch trong mắt, đè nén thần kinh thị giác và gây hủy hoại không thể phục hồi cho võng mạc. Nhưng các nhà khoa học đã tìm thấy rằng điều này có thể thật sự là kết quả của chính hệ thống miễn dịch của cơ thể tấn công các tế bào trong mắt do nhầm lẫn là nhiễm khuẩn.
Thông thường các tế bào miễn dịch bị ngăn cản không cho đi vào mắt nhằm tránh viêm nhiễm nhưng trong nghiên cứu trên chuột, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng một số tế bào miễn dịch có thể đi vào mắt và tấn công các tế bào võng mạc. Khi tìm kiếm cùng tế bào miễn dịch hư hại ở người, các nhà khoa học thấy rằng người tăng nhãn áp có số lượng gấp 5 lần so với người có tầm nhìn bình thường.
https://www.telegraph.co.uk/science/2018/08/10/glaucoma-may-curable-autoimmune-disease-say-scientists/
Các nhà nghiên cứu cũng đã tạo những đột phá trong năm 2018 về vô sinh ở nữ giới. Họ tìm thấy rằng nguyên nhân vô sinh nữ phổ biến nhất - hội chứng buồng trứng đa nang, có thể được kích hoạt trước khi sinh do phơi nhiễm quá mức trong bào thai với một hormon gọi là anti-Mullerian. Để kiểm tra ý tưởng này, họ tiêm quá mức hormon này vào chuột mang thai. Khi con con giới tính cái của chúng lớn lên, các nhà khoa học thấy chúng biểu hiện nhiều dấu hiệu của buồng trứng đa nang, bao gồm dậy thì muộn, phóng noãn không thường xuyên, chậm trễ mang thai và ít con hơn.
Hormon quá mức dường như kích hoạt tác động bằng cách kích thích quá mức một tổ hợp tế bào não làm tăng mức testosterone. Nhóm nghiên cứu có thể đảo ngược tác động này ở chuột sử dụng cetrorelix, một loại thuốc IVF thường quy sử dụng kiểm soát hormon ở phụ nữ. Sau khi điều trị với thuốc này, chuột ngưng các triệu chứng đa nang buồng trứng. Các thử nghiệm lâm sàng đang được tiến hành và có thể tạo ra sự cải thiện thực sự cho những phụ nữ đang phải chịu đựng hội chứng này.
https://www.newscientist.com/article/2168705-cause-of-polycystic-ovary-syndrome-discovered-at-last/
Ranh giới của khoa học sinh sản đã được đẩy đi xa hơn năm 2018 với sự ra đời lần đầu tiên của chuột con khỏe mạnh từ 2 chuột mẹ. Chuột con từ 2 chuột bố cũng được sinh ra nhưng chỉ sống sót được vài ngày, nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã thực hiện công trình này. Công trình này khai phá câu hỏi lâu đời trong sinh học: tại sao ở động vật có vú, đóng góp di truyền ngang bằng từ cả bố và mẹ là cần thiết. Không có viễn cảnh sắp xảy ra nào là kỹ thuật này sẽ được thử nghiệm lâm sàng trên người nhưng kết quả đã cho thấy rằng rào cản sinh học với sinh sản đồng giới, về mặt kỹ thuật là có thể vượt qua được.
https://www.theguardian.com/science/2018/oct/11/mice-same-sex-parents-born-same-sex-reproduction-humans

2019
Công trình đột phá đã được công bố như công trình của Mel Greaves sử dụng hệ vi sinh để ngăn phát triển ung thư máu (leukaemia) ở trẻ em, thử nghiệm trên chuột để tìm ra kỹ thuật nào tốt nhất để kích thích hệ miễn dịch ở gặm nhấm. Mục đích sau đó sẽ là theo dõi thử nghiệm trên người hai hay ba năm.
https://www.theguardian.com/science/2018/dec/30/children-leukaemia-mel-greaves-microbes-protection-against-disease

Nguồn: https://www.understandinganimalresearch.org.uk/news/ten-years-of-research-with-mice
 

Tác giả: Mia Rozenbaum
Người dịch: Huỳnh Chí Thiện