Các nhà khoa học vừa tạo ra các bản sao cái từ chuột đực.

Các nhà khoa học lần đầu tiên cố ý biến phôi chuột đực thành phôi cái. Một nhóm nghiên cứu tại Nhật Bản đã sử dụng phương pháp dựa trên CRISPR để loại bỏ nhiễm sắc thể Y khỏi các tế bào đực và tạo ra các bản sao cái từ chuột đực. Monika Ward, nhà sinh học sinh sản tại Đại học Hawaii, người không tham gia nghiên cứu, nhận định: “Chưa ai từng làm điều này trước đây”. Takashi Ishiuchi, nhà sinh học sinh sản tại Đại học Yamanashi, đồng trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết thành tựu này có thể thay đổi cách các nhà khoa học suy nghĩ về sinh sản. Các phát hiện đã được công bố trên một bài báo tiền in (preprint) trên bioRxiv vào đầu tháng này và chưa trải qua quá trình bình duyệt. Ông Ishiuchi nói: “Có một quan niệm cố định trong lĩnh vực khoa học của chúng tôi rằng chúng ta cần cả con cái và con đực để sinh sản. Tôi nghĩ chúng ta có thể thay đổi quan niệm này”. Ông và đồng nghiệp Shogo Matoba từ Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên Sinh học Riken ở Ibaraki cũng hy vọng kỹ thuật của họ có thể giúp cứu các loài có nguy cơ tuyệt chủng, đặc biệt trong những trường hợp chỉ còn lại vài cá thể. Ben Novak, nhà khoa học hàng đầu tại tổ chức bảo tồn động vật hoang dã Revive & Restore, người không tham gia vào công trình, nhận xét: “Thật thú vị khi chứng kiến. Tôi tin rằng sẽ có rất nhiều ứng dụng, đặc biệt cho mục đích bảo tồn”. **Thay đổi giới tính** Ông Ishiuchi cho biết ông và các đồng nghiệp được truyền cảm hứng từ cá bống Okinawa rubble, một loài cá có thể thay đổi giới tính trong một số tình huống nhất định. Nếu không có con đực, một con cái có thể làm điều này để sinh sản với những con cái khác. Con đực cũng có thể thay đổi giới tính thành con cái. Khả năng thay đổi giới tính này có thể hữu ích khi cứu các loài có nguy cơ tuyệt chủng, bao gồm cả động vật có vú. Đã có một số tiền lệ trong phòng thí nghiệm – mặc dù không phải là cố ý. Năm 2009, các nhà nghiên cứu đã báo cáo sự ra đời ngẫu nhiên của một con chuột con cái duy nhất trong một lô 27 bản sao được tạo ra từ tế bào chuột đực. Đôi khi, quần thể còn sống sót của một loài giảm xuống quá thấp đến mức các nhà khoa học sẽ cố gắng nhân bản những động vật đó. Nhân bản không hoàn hảo – nó có thể phức tạp và kém hiệu quả, đồng thời tạo ra các cá thể giống hệt nhau về mặt di truyền mà con cái của chúng có thể dễ bị bệnh hơn. Tuy nhiên, nó đã giúp các nhà khoa học trong nỗ lực đưa một số loài thoát khỏi bờ vực tuyệt chủng, bao gồm chồn sương chân đen và ngựa Przewalski. Nhân bản một cá thể chỉ có thể sao chép gen của nó, vì vậy nhân bản một động vật đực sẽ tạo ra tất cả con đực, chẳng hạn. Điều đó sẽ không giúp ích nhiều trong tình huống giả định khi chỉ còn lại các cá thể đực của một loài. Ông Ishiuchi đã nghiên cứu một cách để vượt qua thách thức này bằng cách thay đổi các nhiễm sắc thể trong tế bào. DNA của động vật có vú được tổ chức thành các cặp nhiễm sắc thể, bao gồm một cặp nhiễm sắc thể giới tính. Các nhiễm sắc thể giới tính này thường là XX ở con cái và XY ở con đực. Chính nhiễm sắc thể Y làm cho động vật có vú là con đực. Ông Ishiuchi và các đồng nghiệp đã phát triển một công cụ dựa trên CRISPR để loại bỏ nó. Phương pháp của họ nhắm mục tiêu vào một phần của nhiễm sắc thể Y đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng, mỗi khi một tế bào phân chia, các tế bào "con" sẽ thừa hưởng nhiễm sắc thể Y. **Cắt bỏ nhiễm sắc thể Y** Khi các nhà nghiên cứu thử nghiệm kỹ thuật của họ – mà họ gọi là Y-CUT – trên phôi chuột giai đoạn đầu, họ phát hiện ra rằng họ có thể loại bỏ nhiễm sắc thể Y. Các phôi XY đã được xử lý được chuyển vào chuột mang thai hộ, và những con chuột này đã sinh ra những con chuột con cái. Các nhà nghiên cứu cho biết hiệu ứng này có thể được mô tả là "đảo ngược giới tính". Các con cái có nhiễm sắc thể XO, nghĩa là chúng chỉ có một nhiễm sắc thể X thay vì hai nhiễm sắc thể như bình thường. Tuy nhiên, điều này dường như không ảnh hưởng đến các con vật, chúng lớn lên khỏe mạnh và có khả năng sinh sản, theo Ishiuchi và Matoba. Trong một thí nghiệm thứ hai, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng họ cũng có thể sử dụng Y-CUT để tạo ra các bản sao cái từ chuột đực. Một phương pháp tiêu chuẩn để nhân bản vô tính bao gồm việc lấy nhân chứa DNA của một tế bào từ một con vật trưởng thành và đưa nó vào một tế bào trứng đã bị loại bỏ DNA của chính nó. Trong điều kiện thích hợp, tế bào thu được có thể phát triển thành một con vật có cấu trúc di truyền giống hệt với cá thể cho ban đầu. Matoba và các đồng nghiệp đã sử dụng một phương pháp tương tự. Sau khi có một lượng lớn các tế bào nhân bản này, họ đã xử lý một số tế bào bằng Y-CUT trước khi chuyển chúng vào chuột mang thai hộ để mang thai. Điều này cho phép họ tạo ra các bản sao cái từ chuột đực. Matoba cho biết, các con cái này có cấu trúc di truyền giống hệt con đực ban đầu, ngoại trừ việc thiếu nhiễm sắc thể Y. Ishiuchi nhận định: “Nó giống như khoa học viễn tưởng”. Theo Takashi Ichiushi và Shogo Matoba, như đã công bố trong bản in trước (preprint) bioRxiv của họ. Trong các thí nghiệm khác, các nhà khoa học đã có thể tạo ra các bản sao cái từ các tế bào đực đã được đông lạnh – và các bản sao đực và cái này có thể giao phối để tạo ra những con non khỏe mạnh. Điều này cho thấy phương pháp Y-CUT có thể cho phép các nhà khoa học tạo ra các bản sao cái từ các mẫu đực trong các “vườn thú đông lạnh” (frozen zoos) lưu trữ các tế bào và mô đông lạnh từ nhiều loài động vật. Phương pháp này cũng có thể có những ứng dụng ngoài nỗ lực bảo tồn. Ward cho biết: “Điều này có thể được sử dụng để sản xuất động vật biến đổi gen”. Việc tạo ra một con vật với nhiều chỉnh sửa di truyền có thể tốn thời gian và chi phí; việc tạo ra các bản sao đực và cái của con vật đó có thể giúp các nhà khoa học tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Ward cũng hy vọng kỹ thuật này có thể là một công cụ hữu ích để nghiên cứu sinh học của nhiễm sắc thể giới tính. Các kỹ thuật bổ trợ Phương pháp Y-CUT không hoàn hảo. Hiện tại, nó vẫn yêu cầu các tế bào trứng đã bị loại bỏ nhân, vốn cần phải đến từ con cái cùng loài hoặc ít nhất là một loài có quan hệ gần gũi. Và nó sẽ không hữu ích cho các loài có nguy cơ tuyệt chủng mà chỉ còn lại con cái. Kỹ thuật này hoạt động tốt ở chuột, một phần vì chuột cái XO có khả năng sinh sản. Tuy nhiên, mặc dù phương pháp này có thể giúp một số trong số 355 loài gặm nhấm có nguy cơ tuyệt chủng và dễ bị tổn thương, nhưng các loài động vật có vú khác có nhiễm sắc thể XO thường gặp phải tình trạng vô sinh. Tuy nhiên, các công nghệ mới khác có thể bổ trợ cho Y-CUT. Năm 2023, Katsuhiko Hayashi thuộc Đại học Osaka và các đồng nghiệp của ông đã chứng minh rằng họ có thể biến các tế bào lấy từ chuột đực thành tế bào trứng. Điều này cho phép họ