Chỉnh sửa gene để tạo ra chuột từ 2 bố

Theo Live Science, bằng cách chỉnh sửa 20 vùng trong bộ gene, các nhà khoa học Trung Quốc đã thành công trong việc lai tạo chuột có hai bố và nuôi chúng đến khi trưởng thành.

Các nhà khoa học tạo ra chuột có hai bố có thể sống đến tuổi trưởng thành - Ảnh: Zhi-kun Li, et al.

Dù vậy, đây không phải lần đầu tiên các nhà khoa học lai tạo chuột có hai bố. Vào năm 2023, một nhóm nghiên cứu ở Nhật Bản đã làm được điều này bằng một phương pháp khác.

Lai tạo thành công chuột con có 2 bố

Trong nghiên cứu mới, được công bố trên tạp chí Cell Stem Cell, các nhà khoa học không chỉ tạo ra chuột có hai bố có thể sống đến tuổi trưởng thành, mà còn thực hiện điều này theo cách giúp làm sáng tỏ một nhóm gene phức tạp có hoạt động khác nhau, tùy thuộc vào việc chúng được thừa hưởng từ bố hay mẹ.

Các vấn đề liên quan đến những gene này, được gọi là "gene in dấu", có thể gây ra nhiều rối loạn ở người, bao gồm hội chứng Angelman - một rối loạn di truyền, chủ yếu ảnh hưởng đến hệ thống thần kinh.

"Tôi rất ngưỡng mộ công trình này, đây là một cách tiếp cận quan trọng", giáo sư Keith Latham - chuyên gia về khoa học động vật, sản khoa, phụ khoa và sinh học sinh sản tại Đại học Bang Michigan (Mỹ), chia sẻ.

Vị giáo sư không tham gia nghiên cứu nhưng rất hoan hỉ: "Đây là bước tiến đáng kể trong việc hiểu về sinh học của hiện tượng in dấu".

Trong nghiên cứu năm 2023, các nhà khoa học ở Nhật Bản đã thu thập tế bào da từ chuột đực trưởng thành và biến đổi chúng thành tế bào gốc có thể phát triển thành trứng. Bằng một kỹ thuật đặc biệt, nhóm nghiên cứu đảm bảo rằng mỗi tế bào trứng này mang hai nhiễm sắc thể X - bộ nhiễm sắc thể giới tính điển hình của cá thể cái.

Sau đó, họ thụ tinh cho những trứng này bằng tinh trùng của chuột đực, cuối cùng tạo ra một số ít chuột con chỉ có gene từ chuột đực.

Nghiên cứu mới, được thực hiện ở Trung Quốc, sử dụng một phương pháp khác để đạt được kết quả tương tự.

Các nhà nghiên cứu bắt đầu bằng cách loại bỏ ADN khỏi một tế bào trứng chưa trưởng thành lấy từ chuột cái. Sau đó, họ đưa tinh trùng vào trứng để phát triển các tế bào gốc phôi đặc biệt.

Những tế bào gốc phôi này, cùng với tinh trùng của chuột đực, được tiêm vào một tế bào trứng thứ hai, tạo ra một hợp tử có thể phát triển thành chuột con với ADN từ hai con đực.

Một bước quan trọng trong quá trình này là các nhà khoa học đã thực hiện 20 chỉnh sửa di truyền trong ADN của tế bào gốc. Những chỉnh sửa này thay đổi hoạt động của các gene in dấu, vốn đặc biệt ở chỗ con cái thừa hưởng hai bản sao - một từ mẹ và một từ bố - nhưng chỉ cần một bản sao hoạt động. Trong mỗi tế bào, một bản sao của mỗi gene in dấu sẽ bị tắt đi, trong khi bản sao còn lại vẫn hoạt động.

"Cách tiếp cận của chúng tôi nhắm trực tiếp vào các gene in dấu", đồng tác giả nghiên cứu Zhi-kun Li, phó giáo sư tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc ở Bắc Kinh, giải thích.

Còn nhiều thách thức

Trong một nghiên cứu trước đó, Li và các đồng nghiệp chỉ chỉnh sửa 7 điểm trên bộ gene, tạo ra phôi chuột có thể tồn tại qua thai kỳ, nhưng những con chuột này chết ngay sau khi sinh. Chúng có những dị tật như thoát vị rốn, lưỡi nhô ra và nội tạng phì đại.

Bằng cách xác định nguồn gốc di truyền của từng vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã dần dần tăng số lượng chỉnh sửa di truyền.

Với 18 chỉnh sửa, những con chuột cần hỗ trợ bú sữa khi còn nhỏ nhưng có thể sống đến tuổi trưởng thành. Với 19 chỉnh sửa, chúng gặp vấn đề về phát triển nhau thai trong thai kỳ nhưng sống tốt hơn sau khi sinh. Một chỉnh sửa bổ sung, nâng tổng số lên 20, dường như đã giải quyết được vấn đề nhau thai đó.

Điều thú vị là vấn đề in dấu dường như khó giải quyết hơn ở chuột có hai bố so với chuột có hai mẹ, theo các tác giả.

Trong nghiên cứu trước đây, họ có thể lai tạo chuột có hai mẹ sống đến tuổi trưởng thành với ít chỉnh sửa di truyền hơn nhiều, giống như các nhóm nghiên cứu khác đã làm. Thêm vào đó, hiện tượng trinh sản, trong đó trứng có thể phát triển thành phôi mà không cần tinh trùng, đôi khi xảy ra ở một số loài động vật ngoài tự nhiên.

Tuy nhiên, những con chuột vẫn có những thiếu sót, bao gồm tuổi thọ ngắn hơn bình thường. Các thí nghiệm cũng cho thấy chúng bị vô sinh. Trong khi đó, số ít chuột được lai tạo ở Nhật Bản và sống đến tuổi trưởng thành lại có khả năng sinh sản.

"Bước tiếp theo của chúng tôi là tinh chỉnh phương pháp chỉnh sửa gene để tạo ra các động vật khỏe mạnh hơn", Li nói.

Ông cho rằng có thể chỉnh sửa thêm các gene in dấu khác để khắc phục những vấn đề sức khỏe còn lại. Nhóm nghiên cứu cũng muốn thử nghiệm phương pháp này trên các loài động vật khác để kiểm tra tính khả thi.