Hai chương trình phát triển cùng góp phần tạo nên não bộ
Phát triển não bộ là quá trình các tế bào phôi chuyên hóa và tổ chức thành những vùng não đảm nhiệm chức năng riêng, trong đó một số tế bào có thể khởi đầu theo những lộ trình khác nhau. Nghiên cứu Stanford cho thấy não hình thành từ hai nhóm tế bào chưa trưởng thành, mang đặc điểm phân tử riêng ngay từ giai đoạn đầu của phôi chuột. Một nhóm biểu hiện gene Otx2, gắn với sự phát triển của não trước và não giữa; nhóm kia biểu hiện Gbx2, liên quan đến não giữa và não sau. Dù có phần giao nhau ở não giữa, hai nhóm vẫn giữ những đặc điểm riêng khi phát triển thành mô thần kinh. Khác biệt còn thể hiện trong chromatin, cấu trúc đóng gói DNA và điều hòa hoạt động gene. Đây là điều chỉnh quan trọng trong cách ta hình dung sự phát triển não bộ: thay vì xem não như một khối hình thành theo một lộ trình duy nhất, cần tính đến những chương trình tế bào riêng biệt.
Mô hình tế bào có thể giúp khảo sát bệnh thần kinh
Ý nghĩa gần gũi nhất của phát hiện không chỉ nằm ở câu chuyện nguồn gốc, mà còn ở việc tạo được những tế bào vốn khó nuôi cấy. Các phương pháp trước đây có thể đã cố chuyển tiền thân của não trước và não giữa thành tế bào não sau, dù chúng đi theo những lộ trình phát triển khác nhau. Nhận ra khác biệt ấy giúp các nhà nghiên cứu điều chỉnh cách tạo tế bào thay vì ép chúng đi theo một chương trình không phù hợp. Từ hiểu biết này, nhóm nghiên cứu điều chỉnh tế bào gốc người để tạo tế bào thần kinh vận động của não sau. Những tế bào trong phòng thí nghiệm tạo ra protein đặc trưng của các tế bào kiểm soát cơ mặt và hoạt động nuốt. Đây là bước hữu ích cho nghiên cứu tế bào gốc thần kinh: các nhà khoa học có thể quan sát tế bào tương ứng trong mô hình, thay vì cần lấy tế bào thần kinh sống từ não sau của bệnh nhân.
Từ tế bào trong phòng thí nghiệm đến câu hỏi tiến hóa
Một mô hình tế bào phù hợp có thể giúp khảo sát cơ chế của các bệnh khiến tế bào thần kinh vận động thoái hóa, gồm teo cơ tủy sống và xơ cứng cột bên teo cơ (ALS). Người mắc các bệnh này có thể dần mất khả năng nói, nuốt và tự thở; vì vậy, tế bào được tạo trong phòng thí nghiệm có thể hỗ trợ theo dõi bệnh và tìm hướng điều trị. Hiểu quá trình hình thành não từ sớm không tự nó giải thích mọi bệnh lý thần kinh, nhưng cung cấp một điểm khởi đầu để nghiên cứu những khác biệt tế bào vốn khó quan sát ở người bệnh. Nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy dấu hiệu tương tự ở khỉ, cá ngựa vằn, gà và giun sồi biển. Họ giả định hai nhóm tế bào có thể phản ánh những hệ thần kinh từng tồn tại riêng, rồi tiến lại gần nhau trong tiến hóa để góp phần tạo nên bộ não tích hợp ngày nay. Đây vẫn là giả thuyết: thời điểm xuất hiện và cách kết hợp của các lộ trình chưa được xác định. Kết luận đáng tin cậy nhất hiện nay là phát hiện này mở thêm một hướng nghiên cứu, chứ chưa khép lại câu chuyện về nguồn gốc não.
