Tế bào gốc: The hard copy

Làm khoa học có nghĩa là làm việc với các quy luật. Tính lặp lại là một đặc thù của làm khoa học. Tuy nhiên không phải ai cũng chưa từng nếm trải cảm giác phải có “bàn tay vàng” và “ơn trên phù hộ” để có được kết quả mong muốn. Bài viết sau chia xẻ kinh nghiệm đó.

Giải thích: cách chơi chữ của người viết, the hard copy là bản in, nhưng cũng có nghĩa là một cái gì đó khó lặp lại.

Tám năm trước, một nhóm các nhà khoa học ở Canada và Ý đã xuất bản một bài báo khó tin trên tạp chí Science. Nguyên liệu của họ là tế bào gốc thần kinh chuột, loại tế bào đã được lập trình để chỉ có thể biệt hóa thành mô não. Vào lúc đó học thuyết hiện hành cho rằng những tế bào như vậy, tức những tế bào đã phát triển theo một hướng định sẵn không thể đổi hướng biệt hóa để tạo ra những loại tế bào khác. Bài báo đăng trên tạp chí Science lúc đó đã thực sự thách thức quan điểm này. Nhóm nghiên cứu đã ghép các tế bào gốc này vào những con chuột đã bị rút hết tủy. Và thật kỳ diệu, một phép màu dường như đã xảy ra: các tế bào gốc này thay

đổi số phận của chúng và biến thành các tế bào gốc tạo máu, những loại tế bào thường chỉ có ở tủy xương và là nguồn sản sinh ra hồng cầu và các tế bào miễn dịch khác. Bài báo đã được đặt một cái tựa rất khiêu khích “Biến não thành máu”. Nó là một phần của làn sóng các nghiên cứu công bố tồn tại hiện tượng chuyển hướng biệt hóa và điều đó gợi ý việc có khả năng tạo ra các mô thay thế mà không cần phải hủy phôi để lấy tế bào gốc phôi.

Một nhóm nghiên cứu khác đã phải mất đến hơn hai năm làm việc cật lực và cần mẫn để chứng tỏ rằng bài báo của tạp chí Science không hứa hẹn như nó đã từng tỏ ra. Nhóm này đã cố lặp lại thí nghiệm trên bằng cách đưa tế bào gốc thần kinh vào 128 con chuột cũng đã bị rút tủy. Nhưng sau một quá trình phân tích cặn kẽ đến từng ngóc ngách họ vẫn không thấy được những tế bào gốc này biến đổi thành các tế bào gốc tạo máu. Họ kết luận rằng tế bào đôi khi cũng có thể chuyển hướng biệt hóa, nhưng điều này chỉ xảy ra do những biến đổi di truyền được tích lũy sau một thời gian dài được nuôi trong dĩa Petri. Các tác giả của bài báo kia không đồng ý với kết luận này, và cho đến nay vẫn chưa có sự nhất trí chung về việc liệu hiện tượng trên có có ý nghĩa thực tiễn trong y học hay không.

Tiếng tăm bị đe dọa

Cuộc tranh cãi “biến não thành máu” làm nổi rõ một vấn đề thường gặp hơn trong lĩnh vực nghiên cứu tế bào gốc trưởng thành: đó là nhiều nhóm nghiên cứu đã rất vất vả để lặp lại những thí nghiệm “có vẻ như đầy triền vọng” của các nhóm nghiên cứu khác. Lặp lại thí nghiệm là một phần quan trọng và rất tốn công sức của một quá trình làm khoa học và điều này lại đặc biệt rắc rối trong lĩnh vực này vì những giới hạn xung quanh việc sử dụng tế bào gốc, sự thiếu kinh nghiệm của người làm nghiên cứu và những khó khăn về mặt kỹ thuật. Nhiều nhà khoa học cảm thấy những vấn đề này đang làm cản trở sự phát triển và gây tác hại đến tiếng tăm của lĩnh vực này. “Tổn hại chung đến lĩnh vực này là rất lớn”, Naohiro Terada, một nhà nghiên cứu tế bào gốc ở ĐH Florida Gainesville nói. “Nếu chúng ta tiếp tục công bố theo kiểu ‘quảng cáo’, rốt cục sẽ chẳng ai tin tưởng vào những người nghiên cứu tế bào gốc nữa”.

Vấn đề lặp lại kết quả thí nghiệm gần đây nhất lại thu hút được sự chú ý của báo giới vì lại có sự quan tâm mới đến bài báo trên tạp chí Nature vào năm 2000 của nhóm nghiên cứu Catherine Verfaillie ở ĐH Minnesota, Minneapolis. Sau khi nuôi cấy tế bào tủy xương chuột trong nhiều tháng, nhóm này đã công bố họ có thể tuyển ra được một nhóm các tế bào phi thường mà họ đặt tên là các tế bào tiền biệt hóa trưởng thành đa năng (MAPCs-multipotent adult progenitor cells). Khi họ tiêm các tế bào này vào phôi chuột đang phát triển và nghiên cứu chuột khảm được sinh ra từ thí nghiệm này, các tế bào MAPC dường như góp phần vào tất cả các loại tế bào trong cơ thể, bao gồm: não, tim, tủy xương, da, máu và phổi. Bài báo này và một số bài báo khác gợi ý khả năng có thể dùng MAPCs trong việc tái tạo và sữa chữa cơ quan. Bài báo đã tạo ra một không khí hào hứng trong lĩnh vực nghiên cứu này vì chưa từng có tế bào gốc trưởng thành nào được phát hiện là có khả năng tái tạo ra nhiều loại tế bào như vậy, một khả năng gần như không kém gì tế bào gốc phôi.

Những con chuột khảm trong thí nghiệm của Verfaillie rất khó lặp lại (Ảnh: Sinhocvietnam)

Tuy nhiên kể từ sau khi công bố, kết quả của nhóm Verfaillie tỏ ra cực kỳ khó lặp lại, mặc dù một số nhóm đã lặp lại thành công một phần nào đó. Vào đầu năm nay, sau khi đã dành nhiều năm để học cách nghiên cứu tế bào MAPCs, Scott Dylla, một postdoc từng làm việc ở lab của Irving Weissman tại ĐH Stanford đã có thể dùng MAPCs để biệt hóa thành tế bào gốc tạo máu ở chuột. Nhưng mặc dù đã có nhiều nhóm cố gắng, chưa có một nhóm nào thành công trong việc lặp lại kết quả cốt lõi của công trình của Verfaillie – tiêm tế bào MAPCs vào phôi để tạo ra tất các các loại tế bào chính trong cơ thể.

“Tôi chưa thấy một số liệu thuyết phục nào chứng tỏ có ai đó đã lặp lại thành công thí nghiệm chuột khảm kia, vì vậy tôi không cho rằng phần này của công trình thực sự là đúng”, Rudofl Jaenisch ở Viện Whitehead ở Cambridge, Masachusetts nói. Nhóm của ông cũng đã cố gắng nhưng không thành công trong việc lặp lại thí nghiệm trên.

Hạn chế về việc tiếp cận nguồn tế bào

Stuart Orkin tại ĐH Y Harvard, Boston đã yêu cầu lab của Verfaillie gửi các tế bào MAPCs cho ông một vài tháng sau khi bài báo của nhóm này được đăng. Ông phát hiện trong bản thỏa thuận về chuyển giao nguyên vật liệu những điều khoản, ví dụ hợp đồng chi phối việc sử dụng các nguyên vật liệu nghiên cứu nói rằng người sử dụng không được phép tiết lộ thông tin về tế bào cho những người khác không tham gia vào dự án. “Chúng tôi không thể chấp nhận điều đó”, Orkin nói. Nói rộng ra, nhiều nhà nghiên cứu đôi khi không thể tiếp cận những dòng tế bào gốc vì sự cạnh tranh giữa các lab và vì các tế bào này có thể có giá trị thương mại. Chính vì vậy việc có được các dòng tế bào gốc mong muốn có thể bị giới hạn.

Một phần đáng kể của vấn đề nằm ở chỗ phương pháp luận để làm việc với các tế bào này vẫn đang trong quá trình định hình, Paul Simmons ở ĐH Texas Houston, cũng là một trong số những người đã cố gắng lặp lại thí nghiệm đó nhưng vô vọng cho biết. “Cho đến nay đã có hàng loạt các thay đổi về điều kiện để có thể lặp lại thí nghiệm trên” ông phàn nàn.

Ví dụ, nghiên cứu về sau của Verfaillie cho thấy các tế bào MAPCs phát triển tốt hơn trong điều kiện ít ooxxy và tốt nhất là thu chúng từ các con chuột đang còn non. “Phương pháp là tất cả, nhưng chính những chi tiết mới làm ta ‘đau đầu’” Simmon, giám đốc của Hiệp hội Nghiên cứu Tế bào gốc nhận xét. “Phần phương pháp trong các bài báo thực sự cần phải có đủ tất cả những chi tiết trong protocol”. Nhưng các nhà khoa học lại cảm thấy rằng họ buộc phải lược bớt phần phương pháp để có thể chèn thêm càng nhiều số liệu càng tốt vào những bài báo đăng trên các tạp chí uy tín, vốn rất bị hạn chế về số trang. Và Verfaillie khẳng định rằng những cải thiện trong điều kiện nuôi cấy đã được bàn luận tại các cuộc hội thảo và đã được công bố.

Tình hình xung quanh bài báo của Verfaillie trở nên tăm tối hơn vào tháng trước khi những chất vấn về những hình ảnh xài lại trong bài báo đăng trên Nature và một bài khác đăng trên tạp chí Experimental Hematology đã khiến ĐH Minnesota triệu tập một cuộc điều tra về nghiên cứu của bà.

Cuộc điều tra này đã phát hiện ra rằng một số quy trình của bà có vấn đề. Verfaillie đã từng khẳng định những hình ảnh sử dụng lại đó là một sự nhầm lẫn đáng tiếc. Và các nhà khoa học khác cũng không cho rằng bà đã giả mạo kết quả. Thực tế Verfaillie, hiện đang làm việc tại ĐH Catholic Leuven, Bỉ luôn nổi tiếng là một nhà nghiên cứu cẩn thận. Verfaillie nói rằng trong bài báo Nature đó nhóm bà đã đưa ra một số giả thích có thể cho những con chuột khảm đó và khẳng định rằng kết luận của mình vẫn có giá trị.

Tuy nhiên bà thừa nhận rằng lỗi dùng lại ảnh trong công trình nghiên cứu đó có thể đã gây ra sự hoang mang trong giới nghiên cứu tế bào gốc trưởng thành: “Chúng tôi đã phạm sai lầm mà tôi là người phải chịu trách nhiệm, và chúng tôi đã làm tất cả những gì có thể để báo động cho cộng đồng nghiên cứu về những lỗi lầm này” Verfaillie đã viết như vậy trong một email gửi cho Nature. Sự hoang mang này có vẻ như vẫn tiếp tục: tuần vừa rồi lại có những chất vấn mới về những hình ảnh copy lại trong những công trình khác ở lab của Verfaillie.

Thiếu kinh nghiệm

Các vấn đề về kỹ thuật đã khiến cho nhiều nỗ lực lặp lại các thí nghiệm tế bào gốc thất bại. Cách tốt nhất để tách và làm việc với các dòng tế bào gốc lại chỉ vừa mới được tìm ra, và chính tính chất của các tế bào gốc, thường xuyên phân chia và biến đổi khiến cho việc thu nhận và duy trì đúng quần tế bào gốc ban đầu trở nên rất khó khăn.

Vào năm 2001, một nhóm nghiên cứu do Diane Krause dẫn đầu tại ĐH Yale đã xuất bản một bài báo gây được sự chú ý lớn trên tạp chí Cell, công bố rằng từ một tế bào tủy xương có thể biệt hóa ra rất nhiều loại tế bào, từ ruột đến phổi hay cả da. Nhưng vào năm sau đó, một nhóm nghiên cứu khác đã phản bác, cho rằng họ không thể thu được loại tế bào như vậy từ tủy xương. Krause nói rằng mặc dù một số nhóm đã làm giống như một số phần của công trình của bà, nhưng một số nhóm khác đã không làm giống như vậy, và điều quan trọng đối với bà là tìm ra lý do tại sao. Có lẽ lý do chính là các lab khác nhau sử dụng các kỹ thuật khác nhau, vì vậy họ đã tách được các quần thể các tế bào gốc sơ cấp hơi khác nhau một chút, Krause nhận định.

Cùng trong năm đó, hai nhóm nghiên cứu khác đã chứng minh được rằng kết quả như của Krause có thể giải thích được bằng hiện tượng hợp nhất tế bào, trong đó các tế bào gốc dường như đã chuyển hướng biệt hóa thực tế là đã hợp nhất với các tế bào khác. Các thí nghiệm về hợp nhất tế bào đã giúp phủ nhận sự ý tưởng chuyển hướng biệt hóa, vốn đã trở nên cấm kỵ trong giới những nhà nghiên cứu tế bào gốc nghiêm túc nhất. Krause cho biết nhóm của bà đang tiến hành các thí nghiệm để làm rõ xem hiện tượng hợp nhất tế bào góp bao nhiêu phần vào kết quả đã công bố.

Thiếu kinh nghiệm là một vấn đề khác trong lĩnh vực nghiên cứu tế bào gốc, vốn hấp dẫn các nhà nghiên cứu mới vì tiếng tăm nóng hổi của nó. Điều này đặc biệt là một vấn đề trong các nghiên cứu chuyển hướng biệt hóa, Sean Morrison tại ĐH Michigan, Ann Arbor cho biết. Một số có thể phạm những sai lầm đáng tiếc vì mới bắt tay vào nghiên cứu. Một số khác có thể rất cẩu thả. “Trong một số trường hợp một số người với tư tưởng muốn ‘nhanh nổi tiếng’ và thường quan tâm nhiều đến việc đăng bài trên các tạp chí uy tín hơn là tìm ra câu trả lời đúng”, ông nhận xét.

Liệu những điều này có ảnh hưởng gì lớn? Các vấn đề tương tự vẫn thường nảy sinh trong các lĩnh vực nghiên cứu mới mà các nhà khoa học phải rất vất vả để lặp lại những số liệu có vẻ rất hứa hẹn lúc ban đầu. Rốt cục một số kết quả sẽ bị thải loại nếu chúng không thể lặp lại. Nhưng sở dĩ lĩnh vực nghiên cứu tế bào gốc trưởng thành lại bị xét nét như vậy bởi những hứa hẹn của nó trong lĩnh vực ứng dụng y học và tiềm năng thay thế các nghiên cứu tế bào gốc phôi. Sẽ mất rất nhiều thời gian và tiền của để xem xem một thí nghiệm có thể lặp lại hay không. Những khó khăn trong việc lặp lại thí nghiệm có lẽ giải thích một phần tại sao không có sự thống nhất về tính chất của hầu hết các dòng tế bào gốc trưởng thành, hay xác định dòng nào có triển vọng nhất trong ứng dụng y học.

“Nếu nghiên cứu của anh phụ thuộc rất nhiều vào tính trung thực của một quan sát, bổn phận của anh là phải lặp lại được quan sát đó – nếu nó không phải là một quan sát có cơ sở thì nó sẽ trở thành một chướng ngại, và có thể dễ dàng nhận thấy một lĩnh vực nghiên cứu sẽ bị cản trở như thế nào khi phải chạy theo những điển hình dỏm thay vì tiến về phía trước theo những hướng mới”.

Nguyễn Ngọc Lương