Lần đầu tiên quay được video quá trình tạo ra sinh linh
Mỗi con người chúng ta đều từng là một cục tế bào nhỏ bé trôi nổi tự do, tìm kiếm một nơi phù hợp để gọi là "nhà". Bất chấp mọi khó khăn, phôi thai của chúng ta đã làm được điều kỳ diệu đó: chúng hòa hợp với cơ thể mẹ để bắt đầu hành trình sống.
Giờ đây, lần đầu tiên trong lịch sử khoa học, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc quay phim một bước quan trọng dẫn đến sự sống của con người - mở ra "hộp đen" của sự phát triển giai đoạn đầu và có thể hỗ trợ các phương pháp điều trị vô sinh.
Quá trình này, được gọi là "làm tổ" (implantation), diễn ra sâu bên trong tử cung và cho đến nay, các nhà khoa học chỉ có thể chụp được những "bức ảnh tĩnh" của hiện tượng này. Phải mất nhiều tuần sau, siêu âm mới có thể nhìn thấy bất cứ điều gì trong bóng tối ấy.
Công nghệ mới mở ra cửa sổ quan sát
Hệ thống mới do nhóm nghiên cứu phát triển giờ đây cho phép các nhà khoa học quan sát kỹ hơn quá trình xâm nhập đầy bất ngờ này. Các đoạn ghi hình theo thời gian thực cho thấy phôi thai con người trong phòng thí nghiệm đang tích cực xuyên thủng một ma trận dựa trên collagen để tạo ra một khoang trống cho việc kết nối và phát triển tiếp theo.
Tiến sĩ Samuel Ojosnegros, tác giả chính, là kỹ sư sinh học tại Viện Khoa học và công nghệ Barcelona (BIST) chia sẻ: "Lần đầu tiên, chúng tôi có thể quan sát quá trình làm tổ của phôi thai con người diễn ra một cách sinh động. Chúng tôi đã mở ra một cửa sổ nhìn vào giai đoạn phát triển trước đây hoàn toàn ẩn giấu".
Các thí nghiệm diễn ra trong phòng thí nghiệm, không phải trong tử cung thực, tuy nhiên nền tảng do Ojosnegros và các đồng nghiệp phát triển đã tái tạo đúng môi trường cấu trúc và chất dinh dưỡng cần thiết cho các phôi thai được hiến tặng để làm tổ.
Đây là một bước quan trọng có thể dễ dàng đi sai hướng trong điều kiện tự nhiên. Khoảng 60% các trường hợp mang thai thất bại xảy ra trong quá trình làm tổ hoặc ngay sau đó, khiến giai đoạn này trở thành "điểm nghẽn" quan trọng của sự sống.
So với phôi thai chuột chỉ xâm nhập bề mặt ma trận một cách nông cạn, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng phôi thai con người khoan sâu, hoàn toàn bao bọc mình trong ma trận collagen.
Ojosnegros cho biết: "Công nghệ của chúng tôi cho phép xác định chính xác vị trí phôi thai tác dụng lực và chúng tôi phát hiện nó áp dụng lực cơ học đáng kể để làm tổ và xâm nhập. Điều này có nghĩa là các nghiên cứu trên chuột chỉ có thể giúp chúng ta hiểu được một phần về quá trình làm tổ của con người".
Cửa sổ quan sát được mở rộng
Phôi thai con người thường làm tổ sau 5 - 6 ngày kể từ khi thụ tinh (khi trứng và tinh trùng kết hợp). Ở giai đoạn này, phôi thai là một cụm gồm 100 - 200 tế bào, quá nhỏ để có thể nhìn thấy bằng siêu âm.
Trong quá khứ, điều này có nghĩa là các nhà nghiên cứu chủ yếu chỉ có thể quan sát 5 ngày đầu phát triển của phôi thai trong phòng thí nghiệm.
Mô hình tử cung mới do Ojosnegros và đồng nghiệp phát triển đã mở rộng cửa sổ này, kéo dài việc quan sát phôi thai vượt qua giai đoạn ban đầu. Công nghệ có thể được sử dụng như một gel phẳng hoặc dạng giọt để quan sát quá trình làm tổ của phôi thai ở dạng 2D hoặc 3D.
Khi các blastocyst (phôi nang) được đặt trên gel phẳng, chúng có thể được nhìn thấy đang gắn kết với bề mặt collagen và sau đó xâm nhập vào nó. Trong khi đó, khi chúng được đặt bên trong các giọt gel, phôi thai dường như "kéo" các sợi collagen của mô mẹ về phía trung tâm của chúng, tái tạo lại môi trường xung quanh bản thân.
Tác giả chính của nghiên cứu, tiến sĩ Amélie Luise Godeau từ BIST cùng nhóm của bà suy đoán rằng phôi thai bằng cách nào đó đang kết nối môi trường của mẹ với các mô của chính nó.
Những gì thành tử cung có thể làm để đáp ứng với điều đó nằm ngoài phạm vi của nghiên cứu này. Ma trận dựa trên collagen không được tạo ra bằng các tế bào tử cung của con người, vì vậy nó chỉ có thể cung cấp một nửa bức tranh.
Tuy nhiên, hạn chế đó cũng mang lại một lợi thế. Thành phần của ma trận có thể được điều chỉnh để xem phôi thai con người phản ứng như thế nào với các môi trường hoặc hợp chất khác nhau có thể cải thiện quá trình làm tổ.
Ứng dụng thực tiễn trong y học
Ojosnegros, đồng sáng lập Serabiotics, cho biết: "Ví dụ, thông qua công ty con của chúng tôi, Serabiotics và hợp tác với công ty dược phẩm Grifols, chúng tôi đã phát triển một chất bổ sung protein có thể được sử dụng trong các phòng khám để nâng cao tỷ lệ làm tổ thành công".
Khám phá này mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong lĩnh vực y học sinh sản. Hiểu rõ hơn về cơ chế làm tổ có thể giúp các bác sĩ cải thiện hiệu quả của các phương pháp điều trị vô sinh, đặc biệt là thụ tinh trong ống nghiệm (IVF).
Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn mở ra những hướng nghiên cứu mới. Việc có thể quan sát trực tiếp quá trình làm tổ cho phép các nhà khoa học:
- Hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến thành công của quá trình này.
- Phát triển các phương pháp điều trị mới cho vô sinh.
- Cải thiện tỷ lệ thành công của các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản.
- Nghiên cứu các bệnh liên quan đến thai kỳ sớm.
- Hạn chế và hướng phát triển tương lai.
Mặc dù đây là một bước tiến đáng kể, nghiên cứu vẫn có những hạn chế. Ma trận collagen nhân tạo không thể hoàn toàn mô phỏng môi trường thực tế của tử cung con người. Tương tác phức tạp giữa phôi thai và các tế bào tử cung mẹ vẫn cần được nghiên cứu sâu hơn.
Tuy nhiên, đây chỉ là bước đầu. Công nghệ này có thể được cải tiến để gần với thực tế hơn và những hiểu biết thu được sẽ là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo.