Hai con đường cùng góp phần tạo nên não
Phát triển não bộ là quá trình các tế bào chưa trưởng thành phân hóa, tổ chức thành những vùng thần kinh và cuối cùng tạo nên một cơ quan có chức năng thống nhất. Nghiên cứu của các nhà khoa học Đại học Stanford gợi ý rằng quá trình này có thể bắt đầu từ hai nhóm tế bào với nguồn gốc và lộ trình riêng biệt.
Nhóm nghiên cứu khảo sát giai đoạn đầu của phôi chuột, khi tế bào đang hình thành những cấu trúc ban đầu của các cơ quan. Họ nhận diện một nhóm biểu hiện gene Otx2, gắn với sự phát triển ban đầu của não trước và não giữa; nhóm còn lại biểu hiện Gbx2, liên quan đến não giữa và não sau. Trên phôi chuột 9,5 ngày tuổi, hai dấu hiệu này phân bố ở những vùng khác nhau, trong đó não giữa có phần mang đặc trưng của cả hai nhóm.
Điểm đáng chú ý không chỉ là sự khác biệt về gene. Hai quần thể vẫn giữ đặc điểm riêng khi phát triển thành mô thần kinh, còn phân tích chromatin cho thấy cấu hình điều hòa gene của chúng cũng khác nhau. Đây là bằng chứng ủng hộ hai lộ trình phát triển, chứ chưa phải bằng chứng kết luận não trưởng thành từng là hai cơ quan tách biệt.
Ý nghĩa thực tế: tạo tế bào thần kinh khó nuôi cấy
Phát hiện này có giá trị trước hết vì nó giúp giải thích một trở ngại lâu năm trong nghiên cứu não bộ: việc tạo tế bào thần kinh chức năng của não sau trong phòng thí nghiệm thường khó khăn. Nhóm nghiên cứu cho rằng một phần nguyên nhân là các phương pháp trước đây cố biến tế bào tiền thân của não trước và não giữa thành tế bào não sau, dù chúng có thể đi theo những con đường phát triển khác nhau.
Dựa trên cách nhìn mới, nhóm đã hướng dẫn tế bào gốc người phát triển thành tế bào thần kinh vận động của não sau. Các tế bào này tạo protein đặc trưng ở những vùng kiểm soát cơ mặt và hoạt động nuốt. Đây là bước tiến đáng kể về công cụ nghiên cứu, nhưng chưa đồng nghĩa với một phương pháp điều trị.
Nếu có thể tạo những tế bào tương tự một cách đáng tin cậy, giới khoa học sẽ có thêm mô hình để theo dõi các bệnh làm thoái hóa tế bào thần kinh vận động, trong đó có ALS và teo cơ tủy sống. Người mắc các bệnh này có thể dần mất khả năng nói, nuốt và tự thở; mô hình tế bào trong phòng thí nghiệm có thể hỗ trợ tìm hiểu diễn tiến bệnh và sàng lọc hướng điều trị mới.
Giả thuyết tiến hóa vẫn còn nhiều khoảng trống
Nhóm nghiên cứu còn nhận thấy các nhóm tế bào mang đặc điểm tương tự trong dữ liệu về khỉ, cá ngựa vằn, gà và giun sồi biển. Sự lặp lại ở nhiều loài khiến giả thuyết về hai lộ trình phát triển cổ xưa trở nên đáng khảo sát hơn: chúng có thể lưu giữ dấu vết của hai hệ thần kinh từng tồn tại riêng, rồi kết hợp trong tiến hóa để tạo thành não bộ thống nhất.
Tuy vậy, đây vẫn là một giả thuyết, không phải lịch sử tiến hóa đã được xác nhận. Nghiên cứu chưa xác định hai lộ trình xuất hiện khi nào, cũng chưa giải thích được chúng kết hợp ra sao. Những câu hỏi này cần các nghiên cứu tiếp theo kiểm chứng.
Kết quả có sức gợi mở vì nó thay đổi câu hỏi: thay vì chỉ hỏi từng vùng não hình thành thế nào, các nhà khoa học có thể xem xét cách những dòng tế bào khác biệt phối hợp và hòa nhập. Công trình đăng trên tạp chí Nature Neuroscience. Kết luận hợp lý lúc này không phải não chắc chắn hình thành từ hai cơ quan riêng, mà là phát triển não bộ có thể phức tạp hơn một lộ trình liên tục duy nhất—và cách tiếp cận mới đã mở thêm hướng nghiên cứu cụ thể.
