Nhật Bản tạo ra chuột cái từ chuột đực

Cambridge Analytica hôm 13/8 đưa tin tiến sĩ Takashi Ishiuchi, nhà sinh vật học sinh sản tại Đại học Yamanashi và đồng nghiệp Shogo Matoba ở Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên Sinh học Riken ở Ibaraki lần đầu tiên biến đổi phôi chuột đực thành chuột cái thông qua sử dụng phương pháp chỉnh sửa gene CRISPR để loại bỏ nhiễm sắc thể Y từ tế bào đực. Họ công bố kết quả nghiên cứu vào đầu tháng 8 trên trang bioRxiv. Nhóm nghiên cứu hy vọng kỹ thuật của họ có thể giúp cứu các loài động vật đang nguy cấp, đặc biệt trong trường hợp chỉ còn một vài cá thể.

Nghiên cứu của Ishiuchi và đồng nghiệp lấy cảm hứng từ loài cá bống biển Okinawa có khả năng thay đổi giới tính trong một số tình huống nhất định. Nếu không có con đực, cá cái có thể thay đổi giới tính để ghép đôi với con khác và ngược lại. Trong môi trường phòng thí nghiệm, năm 2009, nhóm nghiên cứu đứng đầu là nhà khoa học Kimiko Inoue ở viện Riken từng cho ra đời một con chuột cái duy nhất trong lứa 27 cá thể nhân bản tạo ra từ tế bào chuột đực.

Quá trình nhân bản một cá thể chỉ tái tạo hệ gene của nó, ví dụ nhân bản con đực sẽ tạo ra toàn bộ con non thuộc giống đực. Đây là rào cản lớn đối với những loài động vật chỉ còn cá thể đực. Để vượt qua thách thức này, Ishiuchi tìm cách thay đổi nhiễm sắc thể trong tế bào. ADN của động vật có vú bao gồm nhiều cặp nhiễm sắc thể (XY ở con đực và XX ở con cái). Nhóm của Ishiuchi phát triển công cụ dựa trên CRISPR để loại bỏ nhiễm sắc thể Y. Phương pháp của họ nhắm một đoạn quan trọng của nhiễm sắc thể Y giúp đảm bảo mỗi khi tế bào phân chia, tế bào "con" thừa hưởng nhiễm sắc thể này.

Theo MIT Technology Review, khi các nhà nghiên cứu thử nghiệm kỹ thuật mang tên Y-CUT trên phôi thai chuột giai đoạn đầu, họ phát hiện có thể loại bỏ nhiễm sắc thể Y. Phôi thai XY đã xử lý đã chuyển vào chuột mang thai hộ và chúng sinh ra chuột cái non. Nhóm nghiên cứu gọi đó là hiệu ứng "đảo ngược giới tính". Những con chuột cái non có nhiễm sắc thể XO, nghĩa là chúng mang một nhiễm sắc thể X thay vì hai như thường lệ. Tuy nhiên, chúng vẫn lớn lên khỏe mạnh và sinh sản bình thường. Chuột cái non có hệ gene giống hệt chuột đực ban đầu, ngoại trừ thiếu nhiễm sắc thể Y.

Ở thí nghiệm khác, Ishiuchi và đồng nghiệp có thể tạo ra chuột cái nhân bản từ tế bào chuột đực bảo quản đông lạnh. Chuột đực và cái nhân bản có thể giao phối để sinh ra chuột con khỏe mạnh, chứng tỏ phương pháp Y-CUT có thể giúp tạo ra con cái nhân bản từ mẫu vật con đực lưu trữ trong "vườn thú đông lạnh". Ngoài ứng dụng bảo tồn, kỹ thuật này có thể trở thành công cụ hữu ích để nghiên cứu nhiễm sắc thể giới tính.

Dù có nhiều triển vọng, phương pháp Y-CUT vẫn cần các tế bào trứng rỗng lấy từ con cái cùng loài hoặc loài có họ gần và không thể áp dụng với động vật nguy cấp chỉ còn con cái. Kỹ thuật hoạt động tốt với chuột một phần vì chuột cái XO có khả năng sinh sản. Tuy nhiên, nhiều động vật có vú khác thường gặp vấn đề vô sinh khi mang nhiễm sắc thể XO. Một số công nghệ khác có thể hỗ trợ Y-CUT. Ví dụ, năm 2023, nhà nghiên cứu Katsuhiko Hayashi ở Đại học Osaka và đồng nghiệp phát triển phương pháp biến tế bào lấy từ chuột đực thành tế bào trứng. Ishiuchi cũng đang hoàn thiện kỹ thuật cho phép chèn một nhiễm sắc thể X thứ hai vào tế bào, qua đó khôi phục khả năng sinh sản.