Tại sao nhân bản ngày càng ít được nói tới?

• David Cox
• BBC Future

8 tháng 6 2022

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Cừu Dolly đã sống cả đời tại Viện Roslin ở Scotland. Nó chết khi được sáu tuổi rưỡi, sau khi bị bệnh phổi và viêm khớp

Vào ngày 5/7/1996, một con cừu ra đời, truyền cảm hứng cho toàn ngành y, đem đến cho các nhà khoa học cách mới để giúp các loài khẩn nguy và thay đổi y khoa theo những cách hầu như không tưởng vào lúc đó.

Nhưng đó không phải là con cừu bình thường. Sự ra đời của nó là đột phá – nó được nhân bản bằng cách sử dụng tế bào lấy từ tuyến vú của một con cừu khác nằm trong thí nghiệm do Viện Roslin ở Midlothian, Scotland, thực hiện.

Họ đặt tên cho nó là cừu Dolly, lấy theo tên của ca sĩ Dolly Parton.

Lập trình lại ADN

Khi đó, các nhà khoa học đã tìm cách nhân bản – quá trình tạo ra bản sao giống hệt về di truyền của sinh vật khác – kể từ những năm 1950, khi nhà sinh vật học người Anh John Gurdon tìm ra cách nhân bản ếch móng vuốt châu Phi.

Bất chấp nhiều nỗ lực, lặp lại kỳ tích này ở động vật có vú lớn hơn là điều khó thành và gần như không thể.

Nhưng giống như nhiều đột phá khoa học, thí nghiệm tạo ra Dolly dựa nhiều vào may mắn.

Các nhà khoa học của Viện Roslin đã cố gắng nhân bản cừu bằng cách sử dụng một quá trình phức tạp gọi là cấy nhân. Sử dụng điện, họ cấy nhân tế bào tuyến vú của một con cừu này vào tế bào trứng của một con cừu khác. Lúc này tế bào trứng này có chứa tất cả ADN từ mẹ của Dolly, và nó lớn lên và phát triển thành phôi trong phòng thí nghiệm.

Tuy nhiên, đây không phải là điều được trông đợi là sẽ xảy ra. Vào lúc đó, không ai nghĩ ADN từ một tế bào trưởng thành có thể sinh ra phôi thai mới. Theo dự định, toàn bộ thí nghiệm này mới là thử nghiệm công nghệ, trước khi nhóm nghiên cứu của Viện Roslin tiến hành thí nghiệm bằng cách sử dụng tế bào phôi.

“Việc nhân bản thành công cừu Dolly cho thế giới thấy về cơ bản có thể lập trình lại tất cả ADN trong nhân của tế bào trưởng thành, do đó nó bắt đầu hoạt động như tế bào phôi một lần nữa, tạo ra một con vật mới,” Robin Lovell-Badge, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Di truyền học và Sinh học Tế bào gốc tại Viện Francis Crick ở London, nói.

Sau khi bất ngờ tạo ra một phôi thai, các nhà khoa học ở Viện Roslin đã đặt nó bên trong con cừu thứ ba, là con cừu rốt cuộc đã sinh ra Dolly, trước sự ngạc nhiên và hoang mang của công chúng và đa phần truyền thông trên thế giới.

Trong vòng vài ngày đã có những lời tiên đoán, chủ yếu tập trung vào khả năng của việc nhân bản người. Một số người thậm chí còn cho rằng nhân bản có thể là cách để thay thế những đứa trẻ đã mất cho những cha mẹ mất con, trong khi tạp chí TIME chào đón sự ra đời của Dolly với tựa trang bìa suy ngẫm một cách khiêu khích, “Liệu lúc nào đó sẽ có bạn thứ hai?”

Nhưng ở bên kia của thế giới, một nhà sinh học tế bào gốc ở Nhật đã quan sát các sự kiện ở Scotland với sự quan tâm sốt sắng.

Sự ra đời của y học tái tạo

Năm 1996, Shinyi Yamanaka cảm thấy sự nghiệp của mình quá lênh đênh. Ông đã chịu đựng thời gian không vui vẻ gì khi làm bác sĩ phẫu thuật, nơi mà đồng nghiệp được cho là đã đặt cho ông biệt danh ‘jamanaka’ – cách chơi chữ trong tiếng Nhật để chỉ chướng ngại vật, bởi vì ông mất quá nhiều thời gian trong phòng mổ.

Giờ đây Yamanaka đang mắc vào một công việc tẻ nhạt tại Khoa Y thuộc Đại học Thành phố Osaka và dành phần lớn thời gian để coi sóc chuột. Khi đó ông đọc được rằng các nhà khoa học đã có thể nhân bản một con cừu.

Ông bị mê hoặc trước việc tế bào trưởng thành có thể được lập trình lại theo cách này, và bắt đầu tự hỏi liệu thêm vào các yếu tố đọc mã, tức protein gắn với ADN và bật hoặc tắt gene nào đó – có thể viết lại mã bất kỳ tế bào trưởng thành nào để nó trở lại trạng thái phôi hay không.

Sau một thập kỷ làm việc, Yamanaka đã đạt được mục tiêu, trước hết là với chuột và sau đó là tế bào người.

Công nghệ của ông cho phép lập trình lại tế bào da hay tế bào máu đến trạng thái đa năng – nghĩa là chúng có thể biến thành bất kỳ tế bào nào trong cơ thể – bằng cách thêm vào hỗn hợp 4 yếu tố đọc mã. Nó được coi là bước đột phá đến nỗi Yamanaka sau đó đã được trao giải Nobel Sinh Lý và Y khoa vào năm 2012.

Lý do kỳ tích của Yamanaka thu hút sự chú ý đến vậy là nó cho phép các nhà khoa học lấy mẫu máu của bệnh nhân và tạo ra các organoid – phiên bản nhỏ bằng hạt đậu của các cơ quan – trong phòng thí nghiệm vốn hoạt động giống hệt với các tế bào trong cơ thể họ. Chúng có thể dùng để thử nghiệm các loại thuốc mới, vaccine hay chỉ là để hiểu một số quá trình cơ bản trong quá trình phát triển của con người.

Các nhà khoa học cũng rất hào hứng về các ứng dụng y tế tiềm năng cho những bệnh nhân mắc bệnh di truyền. “Nó có thể cho phép bạn lấy tế bào từ bệnh nhân, có thể chỉnh sửa một khiếm khuyết di truyền, và sau đó sử dụng các tế bào này để sửa chữa các mô bị hư hỏng ở chính bệnh nhân đó,” Lovell-Badge nói. “Do đó, đây rõ ràng là phát hiện thực sự quan trọng.”

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Quỹ nghiên cứu Sooam Biotech Research Foundation, Hàn Quốc, nhân bản chó cưng cho chủ chó, và cho cả các tổ chức muốn có sản phẩm thay thế cho những chú chó làm việc xuất sắc nhất của họ

Công nghệ giúp thực hiện nhân bản cũng có một số ứng dụng y tế trực tiếp.

Các nhà khoa học tại Trung tâm Tế bào phôi và Liệu pháp Gene thuộc Đại học Khoa học và Y tế Oregon đã áp dụng một số bước trong quá trình nhân bản Dolly để giúp ngăn những phụ nữ mắc các bệnh ty thể hiếm gặp truyền bệnh cho con cái họ. Bằng cách cấy nhân trứng của người mẹ vào tế bào trứng khỏe mạnh của một phụ nữ khác, hầu hết hoặc tất cả các ty thể bị hỏng có thể bị bỏ lại phía sau. Kỹ thuật này được gọi là ’em bé của ba người’.

Nhân bản thú cưng

Đối với các nhà khoa học đã tạo ra Dolly, di sản trực tiếp nhất của nghiên cứu của họ là trung tâm nghiên cứu của họ vẫn tồn tại. Vào năm 1996, Viện Roslin ở trong tình trạng tài chính bấp bênh và phải đối mặt việc bị chính phủ cắt giảm.

Dolly chứng tỏ nó là một chiếc phao cứu sinh. Những ồn ào khoa học và truyền thông sau đó đã thu hút sự chú ý của công ty ViaGen có trụ sở tại Texas, vốn đã mua sở hữu trí tuệ về công nghệ nhân bản vào năm 1998, cung cấp đủ tiền giúp Viện tồn tại cho đến khi họ có nguồn tài chính mới.

Ban đầu mục đích chính của công ty là dùng nhân bản để cải thiện việc nhân giống vật nuôi, quá trình vẫn diễn ra ngày nay, nhất là là đối với gia súc có giá như bò đực.

Nhân bản cũng được dùng để lách may rủi di truyền trong sinh sản bình thường và lưu chuyển từ thế hệ này sang thế hệ khác những thay đổi di truyền mong muốn được tạo ra trong phòng thí nghiệm.

Một số nhà nghiên cứu đang xem xét kết hợp nhân bản và chỉnh sửa bộ gene để tạo ra động vật có thể chống chọi một số bệnh thông thường như lao do nhiễm khuẩn và nhiễm khuẩn salmonella.

Tuy nhiên, trong sáu năm qua, một ngành mới đã ra đời – nhân bản thú cưng.

Vào năm 2015, ViaGen bắt đầu cung cấp dịch vụ cho những người nuôi thú cưng muốn nhân bản mèo hay chó yêu dấu của họ. Dịch vụ này không hề rẻ – công ty lấy giá 35.000 đô la để nhân bản mèo và 50.000 đô la cho chó – nhưng khách hàng vẫn có nhu cầu.

Mặc dù ViaGen không tiết lộ chính xác số lượng họ đã nhân bản cho đến nay, Melain Rodriguez, quản lý dịch vụ khách hàng tại ViaGen cho biết con số này là hàng trăm.

“Nó đã tăng trưởng rất nhiều kể từ khi chúng tôi lần đầu tiên bắt tay làm, và chúng tôi đang nhân bản ngày càng nhiều mỗi năm,” Rodriguez nói. “Mỗi tuần chúng tôi đều có chó con ra đời. Chúng tôi không quảng cáo nhiều, nhiều người biết đến chúng tôi do truyền miệng.”

Do khoản tiền phải trả lớn, Rodriguez giải thích 90% khách hàng công ty chỉ là chọn bảo quản tế bào thú cưng – có giá 1.600 đô la – phòng khi họ có đủ tiền nhân bản sau này. Chi phí cao là do nhân bản vô cùng phức tạp – toàn bộ quá trình mất 8 tháng cho chó và 1 năm đối với mèo.

“Mọi người hỏi tôi, ‘Tại sao nó đắt như vậy?’ và tôi nói với họ rằng vì có rất nhiều bước phức tạp trong toàn bộ quá trình,” Rodriguez nói. “Đối với khách hàng ắt hẳn đó là lý do cảm xúc. Họ muốn có thể tiếp tục liên hệ tình cảm mãnh liệt giữa họ với thú cưng.”

Ngành này đã mở rộng ra những nơi khác trên thế giới. Sooam Biotech ở Hàn Quốc có dịch vụ nhân bản chó, Sinogene ở Trung Quốc cũng vậy.

Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học vẫn thấy không thoải mái về toàn bộ tiền đề. Lovell-Badge lập luận rằng ‘không có lý do gì để biện minh’ cho việc nhân bản thú cưng vì mặc dù các con vật được nhân bản sẽ giống hệt nhau về di truyền, đặc điểm hành vi và tính cách của chúng sẽ không giống nhau vì mọi sinh vật là sản phẩm của cả gene và môi trường sống.

“Mọi người thật sự muốn thú cưng của họ biết họ và biết một số trò nhất định,” ông George Church, giáo sư di truyền học tại Trường Y Harvard nói. “Theo nghĩa đó, việc đó ít nhiều lợi dụng nỗi đau của mọi người.”

Hồi sinh các loài tuyệt chủng

Trong những năm sau khi Dolly nhân bản, câu hỏi trung tâm là liệu các nhà khoa học có bao giờ mở rộng công nghệ này cho người hay không, cũng như nhiều vấn đề đạo đức và luân lý nó gợi lên.

Nhưng mặc dù phôi người đã được nhân bản thành công vào năm 2013, quy trình tạo ra con người hoàn chỉnh chưa bao giờ được làm thử, do nhiều khả năng là công chúng sẽ phản đối.

Các nhà khoa học Trung Quốc đã nhân bản những con linh trưởng đầu tiên vào tháng 1/2018, khỉ đuôi dài Trung Trung và Hoa Hoa, nhưng hiện tại không có ý kiến cho thấy việc nhân bản này sẽ tiếp tục với các loài linh trưởng khác.

Thay vào đó, hầu hết ngân quỹ được đổ vào việc nhân bản để hồi sinh các loài bên bờ tuyệt chủng. Đang có những nỗ lực nhân bản cả gấu trúc lớn và tê giác trắng phương Bắc – loài chỉ còn lại 2 cá thể trên Trái Đất – trong khi trong hai năm qua, ViaGen đã nhân bản chồn chân đen và ngựa Przewalski, vốn đều đang bị đe dọa.

Church đang dẫn đầu dự án tham vọng nhất, nỗ lực hồi sinh voi ma-mút lông dày, loài sống 4.000 năm trước trước khi tuyệt chủng.

Công ty Colossal chuyên hồi sinh động vật tuyệt chủng đã huy động được 14,5 triệu đô la để hỗ trợ ý tưởng này, tức là tạo ra con vật lai giữa voi với voi ma-mút bằng cách lấy tế bào da của voi châu Á và sử dụng công nghệ nhân bản để lập trình lại nó với ADN của voi ma-mút.

Church mô tả nó như là ‘voi Bắc Cực’ hơn, vốn có thể có vai trò giúp hồi sinh vùng lãnh nguyên phía bắc xa xôi.

“Tôi có thể nghĩ đến một lý do rất chính đáng tại sao chúng tôi muốn tạo ra một con voi Bắc Cực, vốn có những đặc điểm tốt nhất của voi hiện đại và voi ma-mút,” ông nói. “Và việc đó sẽ liên quan đến biến đổi khí hậu và khôi phục đồng cỏ Bắc Cực”.

Tuy nhiên, có một số thách thức. Dự án gồm có hiệu chỉnh tế bào da của voi châu Á để chúng có thể mang gene ma mút, cũng như tìm một voi mẹ mang thai phôi và sinh con. Là vật chủ, voi và voi m- mút thực sự khá khác nhau, Lovell-Badge nói. “Điều gì xảy ra sau khi sinh? Liệu voi mẹ sẽ nghĩ, ‘Mình sinh ra giống gì vậy?’ Voi ma-mút con sẽ tương tác ra sao với voi mẹ?”

Các câu hỏi cũng được đặt ra về hồi sinh một loài đã tuyệt chủng liệu có phù hợp, do những thách thức sinh tồn mà nhiều loài hiện đối mặt- và voi ma-mút tồn tại lần cuối trên hành tinh vào thời điểm khí hậu và hệ sinh thái của Trái Đất hoàn toàn khác với thế kỷ 21.

Lovell-Badge chỉ ra rằng tạo ra môi trường để voi ma-mút có thể sống, cùng với đảm bảo có các yêu cầu về khẩu phần ăn phù hợp, có thể là thách thức. Thật tuyệt khi nói ‘Hồi sinh voi ma-mút trở lại chẳng hay sao?’ ông lập luận. “Có phải vậy không? Có tốt cho voi ma-mút không?”

Tương lai

Nhưng nhân bản cũng có thể có các ứng dụng tỉnh táo hơn trong những thập kỷ tới.

Hồi tháng 1, các bác sĩ phẫu thuật tại Trường Y Đại học Maryland đã ghép tim lợn cho một người đàn ông mắc bệnh tim giai đoạn cuối. Nó có 10 điều chỉnh gene người mà nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ làm giảm khả năng nó bị cơ thể người đào thải.

Mặc dù đáng buồn là bệnh nhân chỉ sống được thêm 2 tháng, nhưng vụ ghép này đã thu hút sự chú ý của các bác sĩ trên khắp thế giới, vốn xem đây là cách tiềm năng để giải quyết tình trạng thiếu nội tạng cấy ghép trên thế giới.

Tại Đức – quốc gia có tỷ lệ hiến tạng thấp nhất châu Âu – Eckhard Wolf, người đứng đầu Trung tâm Mô hình Y tế Sáng tạo ở Munich, đang cố gắng nhân bản và nhân giống một loạt các con lợn hệt nhau về di truyền. Ý tưởng ở đây là nhằm có nguồn phù hợp để dễ dàng lấy nội tạng và dùng trong cái gọi là ‘cấy ghép ngoại lai’ cho con người.

Theo Tổ chức Cấy ghép nội tạng, hiện có khoảng 8.500 người ở Đức chẩn đoán bị suy tạng, vốn không có lựa chọn điều trị nào khác.

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Wolf nói cần phải có các biện pháp triệt để. “Tình hình rất cấp bách,” ông nói. Ví dụ, chỉ có khoảng một nửa bệnh nhân trong sổ chờ tim có thể được ghép tim. Lợn có một số lợi thế để hiến tạng vì kích thước và chức năng của các cơ quan lợn tương đối phù hợp với con người, kỹ thuật di truyền ở lợn đã vững vàng và việc dùng lợn có thể chấp nhận được về mặt đạo đức hơn so với linh trưởng.

Wolf nhắm đến dùng nhân bản để thực hiện một số điều chỉnh di truyền trên tế bào trong điều kiện phòng thí nghiệm, để cố gắng giảm thiểu nguy cơ đào thải và nhiễm trùng nội tạng, trước khi tạo ra một thế hệ phôi lợn nhân bản. Nếu mọi thứ diễn ra suôn sẻ, ông dự định bắt đầu thử nghiệm lâm sàng trong vòng ba năm.

Tuy nhiên, không phải ai cũng lạc quan về việc sử dụng động vật cho mục đích cấy ghép. Các nhà hoạt động bảo vệ quyền động vật ở Đức lập luận rằng về cơ bản nó hạ cấp lợn thành xưởng nội tạng, trong khi Hiệp hội Phúc lợi Động vật Đức mô tả dự án này là có vấn đề về mặt đạo đức.

Hơn 25 năm kể từ thí nghiệm thu hút trí tưởng tượng thế giới, nhân bản vẫn là chủ đề hợp thời và gây tranh cãi như khi Dolly được sinh ra.