Bài 1: Cuộc chạy đua giải mã bí ẩn bộ não con người

Các nhà khoa học thu thập các tế bào từ những người bị bệnh và không bị bệnh rối loạn thần kinh. Sau đó, họ sử dụng các yếu tố Yamanaka để biến chúng thành các tế bào gốc iPS. Những tế bào iPS này sẽ được điều khiển để phát triển thành các tế bào thần kinh (neurons). Bằng cách quan sát sự khác nhau giữa hai quần thể tế bào neurons, các nhà khoa học có thể khám phá những điều đáng chú ý về bệnh lý thần kinh đó.

Công nghệ Quang - Di truyền (Optogenetics)

Đây là một thành tựu quan trọng trong lĩnh vực Khoa Học Thần Kinh. Công nghệ này hiện đã và đang thâm nhập vào nhiều phòng lab của các nhóm nghiên cứu quốc tế.

Quay ngược lại năm 2000, một cuộc nói chuyện của các nhà khoa học thần kinh ở Đại Học Stanford, Hoa Kỳ, vào một đêm muộn, đã đặt nền móng cho sự phát triển của công nghệ Optogenetics.

Giáo sư Karl Deisseroth và Edward Boyden đang nghiên cứu về cách để định dạng hoạt động của các mạch thần kinh trong não. Lúc đầu, họ mơ tưởng về chuyện sử dụng các hạt từ tính để thao túng các tế bào thần kinh.

Mãi đến tận năm 2004, một hướng đi mới đã nảy nở. Hai nhà khoa học đã thành công trong việc cấy một gen mã hóa một protein nhạy sáng (rhodopsin) của tảo vào tế bào neuron động vật nuôi cấy trên đĩa petri.

Với công nghệ Optogenetics, năm 2010, giáo sư David Anderson tại Học Viện Caltech đã công bố một khám phá bất ngờ về một vùng não mà khoa học đã từng biết trước đó.

Anderson đã phát hiện ra rằng, các tế bào neurons liên quan đến hành vi hung dữ nằm ở vùng hạ đồi (hypothalamus) thực chất đan quyện với các tế bào neurons liên quan đến hành vi giao phối.

Giáo sư mô tả rằng, khi bật công tắc đèn, các chú chuột hiền lành bổng trở nên hung tợn và sẵn sàng tấn công bất cứ cái gì. Ngược lại, chúng cũng đột ngột trở nên hiền lành khi tắt công tấc đèn.

Đồng thời, giáo sư cũng nêu rằng, hành vi giao phối của chuột có thể được ưu tiên cao hơn so với hành vi hung tợn.

Năm 2014, các nhà khoa học đã mở rộng công nghệ Optogenetics bằng thành công trong việc tìm ra các loại protein mới có khả năng ức chế tế bào neurons.

Karl Deisseroth đã thay đổi 10 trong tổng số 333 amino acids của protein rhodopsin để tạo ra một loại protein mới.

Các nhà khoa học tại Đại Học Humboldt ở Berlin cũng tạo ra một loại protein ức chế khác bằng cách tương tự. Như vậy, Optogenetics không chỉ kích thích mà còn có thể ức chế tế bào neurons trong mạch liên kết.

Các nhà khoa học đang đặt nhiều kỳ vọng vào công nghệ Optogenetics trong những nghiên cứu Thần Kinh trong tương lai. Công nghệ này tỏ ra ưu việc hơn rất nhiều so với kỹ thuật Chụp Cộng Hưởng Từ Chức Năng (functional magnetic resonance imaging – fMRI).

Nếu fMRI giúp các nhà khoa học nhìn vào hoạt động của một thị trấn từ độ cao 30.000 feet (khoảng 9km), thì Optogenetics có thể giúp họ nhìn thấy những gì đang xảy ra bên trong thị trấn đó.

Huy Vũ

(Còn tiếp)