Nghiên cứu cá ngựa vằn trong suốt

Về mặt gien học, cá ngựa vằn tương tự như con người và là những vật thí nghiệm hữu ích cho việc nghiên cứu bệnh tật và sinh học người. Hiện nay, các nhà khoa học thuộc Bệnh viện Nhi Boston đã tạo ra một loại cá ngựa vằn trong suốt hết cuộc đời. Loại cá mới này cho phép các nhà khoa học quan sát trực tiếp các nội tạng, những quá trình như tế bào ung thư di căn hoặc quá trình sản sinh máu sau phẫu thuật ghép tủy.

Con cá này được mô tả trên ấn bản phát hành ngày 7 tháng 2 của tạp chí Cell Stem Cell và là thành quả của Richard White, Tiến sĩ thuộc chương trình Tế bào gốc ở Trẻ em, cùng những cộng sự trong phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Leonard Zon.

Phương pháp nghiên cứu bệnh tật ở người trên động vật cổ điển là cho các loài động vật mắc bệnh, giết và giải phẫu con vật rồi đặt câu hỏi “Điều gì đã xảy ra?” Nhưng đối với bệnh ung thư và những tiến triển nhanh chóng trên khắp cơ thể, phương pháp này thường hay bỏ sót điều gì đó. Tiến sĩ White, đồng thời là hướng dẫn y khoa tại Viện Ung thư Dana-Farber nói: “Bạn phải chụp ảnh trong khi những gì bạn cần là quay phim.”

Phôi của cá ngựa vằn đã giúp cho các nhà khoa học nghiên cứu bệnh trên tế bào sống bởi chúng trong suốt. Nhưng cá ngựa vằn trưởng thành lại mờ đục dần. “Chỉ sau 4 tuần, mọi thứ không còn trong suốt nữa.”

Cá ngựa vằn trong suốt (Ảnh: Tiến sĩ Richard White)

Thí nghiệm đầu tiên của White trên cá ngựa vằn khảo sát xem bệnh ung thư lây lan như thế nào. White nói: “Quá trình một khối u di căn sau đó trở nên nguy hiểm chết người là vấn đề rắc rối nhất mà những nhà chuyên khoa ung thư gặp phải. Chúng tôi không biết tại sao những tế bào ung thư quyết định di căn từ cơ quan ban đầu sang những cơ quan khác của cơ thể.”

White đã tạo ra một khối u ác tính tỏa sáng trong khoang bụng trong suốt của cá. Quan sát cá dưới kính hiển vi, ông phát hiện những tế bào ung thư bắt đầu di căn trong vòng 5 ngày. Ông thậm chí còn thấy được từng tế bào một di căn, một điều chưa từng thực hiện được trên tế bào sống. Khối u ác tính đang di cư có vẻ như bám vào da sau khi rời bỏ khoang bụng. “Điều đó cho chúng tôi thấy khi khối u di căn trong cơ thể, chúng không di chuyển ngẫu nhiên mà thực sự biết cần phải đi đâu.”

White dự định nghiên cứu quá trình di căn của khối u và tìm cách biến đổi tế bào ung thư hoặc tế bào chứa để tế bào di căn không định vị được điểm đến mới của nó.

Loại cá này cũng có thể trả lời những câu hỏi về cấy ghép tế bào gốc. Một mặt, tế bào gốc giúp hình thành máu có thể giúp bệnh nhân sản sinh máu khỏe mạnh. Mặt khác, có những tế bào cấy ghép không thực hiện được chức năng đó mà không rõ nguyên nhân. Các nhà khoa học vẫn chưa hiểu thấu đáo các bước tế bào gốc tạo máu hoạt động.

White cho thấy tiến trình này có thể quan sát được trong cơ thể cá. Đầu tiên ông chiếu bức xạ tủy xương cá, sau đó ghép những tế bào gốc tạo máu tỏa sáng cho nó từ một con cá ngựa vằn khác. Trước thời điểm 4 tuần, các tế bào gốc tỏa sáng đã di chuyển và phát triển trong tủy xương của cá, tức nằm trong thận. Thậm chí, từng tế bào gốc một cũng có thể nhìn thấy, một điều mà các nhà khoa học chưa từng quan sát được trên các cơ thể sống.

Bằng cách nghiên cứu tế bào gốc gắn kết và tạo thành máu như thế nào trong cơ thể cá, các nhà khoa học có thể tìm cách giúp bệnh nhân hình thành máu nhanh hơn. Thuốc hoặc liệu pháp gien được thử nghiệm trên cá và kết quả trực tiếp có thể quan sát ngay.

White đã tạo ra cá trong suốt một cách đơn giản bằng việc phối giống cá ngựa vằn. Loài cá này có 3 sắc tố trong da – phản chiếu, đen và vàng. White đã phối một con thiếu sắc tố phản chiếu tên “Roy Orbinson” với một con thiếu sắc tố đen tên “Nacre”. Con của cặp này chỉ có sắc tố vàng trong da, nhìn gần như trong suốt. Ông đã đặt con cá này là “Casper”.

Não, tim và ống tiêu hóa của nó cũng quan sát được, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu khiếm khuyết gien của những bộ phận từ giai đoạn phôi cho đến lúc trưởng thàng. White hy vọng công cụ này sẽ cung cấp thêm thông tin về biến đổi gien sẽ gây ra những bệnh từ Alzheimer cho đến viêm ruột như thế nào.

White cho biết: “Những gì diễn ra trong tế bào sống hoàn toàn khác.”

Công trình do tổ chức Cộng đồng Ung thư học Mỹ, tổ chức Ủng hộ Nghiên cứu Ung thư, Viện Y tế Howard Hughes và Viện Sức khỏe Quốc gia cấp vốn nghiên cứu.