Con người chúng ta có hơn 3.000 loại tế bào não khác nhau và các nhà khoa học vừa tiết lộ nỗ lực to lớn của họ nhằm tìm hiểu bộ não của chính chúng ta và của họ hàng linh trưởng: tập bản đồ lớn nhất về tế bào não người cho đến nay.
Trong 21 bài báo xuất bản ngày 12 tháng 10 trên tạp chí Khoa học, Tiến bộ Khoa học và Y học Dịch thuật Khoa học, một nhóm lớn các nhà nghiên cứu đã chia sẻ kiến thức mới về các tế bào tạo nên bộ não của chúng ta và các loài linh trưởng khác. Những nghiên cứu và dữ liệu này tiết lộ cấu tạo tế bào của hệ thần kinh của chúng ta ở nhiều vùng trong não và điều gì độc đáo ở bộ não con người.
Tập đoàn nghiên cứu này là nỗ lực chung nhằm tìm hiểu bộ não con người cũng như bản chất mô-đun và chức năng của nó. Nó được triệu tập và tài trợ bởi Chương trình Nghiên cứu Não bộ của NIH thông qua chương trình Thúc đẩy Công nghệ Thần kinh Đổi mới (BRAIN). Hàng trăm nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới đã hợp tác thực hiện một loạt nghiên cứu khám phá cấu tạo tế bào của não người và các bộ não linh trưởng khác, chứng minh cách sử dụng một tập hợp các công nghệ mới có khả năng biến đổi và có thể mở rộng để nghiên cứu tổ chức chi tiết của não người ở độ phân giải chưa từng có.
Hiểu về bộ não của chúng ta ở cấp độ tế bào là chìa khóa để hiểu cách bộ não của chúng ta hoạt động và chúng ta là ai, đồng thời xác định chính xác hơn nguồn gốc tế bào của các bệnh và rối loạn não—kiến thức cuối cùng có thể dẫn đến các phương pháp điều trị tốt hơn.
Các nhà khoa học tại Viện Khoa học Não Allen, một chi nhánh của Viện Allen, đã dẫn đầu 5 nghiên cứu trong số đó và có những đóng góp quan trọng cho 3 nghiên cứu khác, một trong số đó đã mở rộng đáng kể kiến thức hiện có về số lượng loại tế bào trong não người trưởng thành. Các nhà khoa học tại Viện Karolinska và Viện Allen đã nghiên cứu các gen được kích hoạt trong từng tế bào não riêng lẻ, một kỹ thuật được gọi là phiên mã tế bào đơn, cho thấy sự đa dạng đáng kinh ngạc của các loại tế bào: Chúng ta có hơn 3.000 tế bào não khác nhau.
Ed Lein, Tiến sĩ, nhà nghiên cứu cao cấp tại Viện Khoa học Não Allen, cho biết: "Tôi nghĩ đây là khoa học thần kinh. "Tại thời điểm quan trọng, các công nghệ mới cho phép chúng ta hiểu được tổ chức tế bào rất chi tiết của não người và não của các loài linh trưởng khác. Trọng tâm của nghiên cứu này là một thắng lợi của sinh học phân tử: sự khác biệt trong cách sử dụng gen có thể được sử dụng để xác định loại tế bào và các công cụ gen có thể được sử dụng để tạo ra các bản đồ có chú thích có độ phân giải cao về các tế bào cấu thành nên toàn bộ bộ não con người." từ những người họ hàng vượn của chúng ta? Chúng ta có bao nhiêu loại tế bào não? Đặc điểm của những tế bào này là gì? Làm thế nào để những tế bào này hình thành và trưởng thành trong quá trình phát triển?Những phát hiện mới được công bố dựa trên bản đồ có độ phân giải cao trước đây của các loại tế bào não trong một vùng duy nhất của vỏ não con người, lớp vỏ ngoài cùng của não và mở rộng những nghiên cứu đó đến hàng chục đến hàng trăm vùng trên khắp não. Các nghiên cứu về các vùng đơn lẻ đã xác định được hơn 100 loại tế bào não khác nhau, trong khi dữ liệu mới được công bố cho thấy có hàng nghìn loại tế bào não khác nhau trong toàn bộ não. Đối với nhiều bộ phận của não, sự phức tạp và đa dạng này chưa bao giờ được mô tả trước đây.
Các nghiên cứu này là một phần của Mạng lưới Điều tra Tế bào Sáng kiến BRAIN của Viện Y tế Quốc gia (NIH), hay BICCN, một chương trình tài trợ kéo dài 5 năm được triển khai vào năm 2017 nhằm xây dựng danh mục các loại tế bào não. Công trình này chứng minh khả năng mở rộng của các phương pháp tiếp cận tế bào và phân tử tiên tiến nhằm giải quyết các thách thức đặt ra bởi quy mô và độ phức tạp của bộ não con người, đồng thời đặt nền tảng cho giai đoạn tiếp theo của nỗ lực điều tra dân số tế bào. Một phần của giai đoạn công việc tiếp theo, hiện đang được tiến hành tại Viện Allen, sẽ xây dựng một tập bản đồ toàn diện hơn về bộ não của con người và các loài linh trưởng khác thông qua Mạng lưới bản đồ tế bào của Sáng kiến BRAIN (BICan).
Dr. John Ngai, Giám đốc Chương trình Não bộ tại Viện Y tế Quốc gia, cho biết: "Loạt nghiên cứu hiện tại là một thành tựu mang tính bước ngoặt sẽ tiếp tục xây dựng một cầu nối quan trọng trong việc làm sáng tỏ sự phức tạp của bộ não con người từ cấp độ tế bào. Thông qua sự hợp tác khoa học do BICCN thành lập, và sự hợp tác liên tục trong giai đoạn tiếp theo của BICAN đang thúc đẩy lĩnh vực này phát triển theo cấp số nhân; tiến bộ và khả năng chỉ đơn giản là ngoạn mục." mô từ những người đã hiến não cho cộng đồng khoa học, cũng như mô sống khỏe mạnh từ những bệnh nhân đã trải qua phẫu thuật não và hiến mô của họ cho nghiên cứu.
Dữ liệu nghiên cứu mới được công bố cũng sẽ được đưa vào Human Cell Atlas, một nỗ lực quốc tế nhằm thiết lập tập bản đồ tham chiếu tế bào toàn diện cho tất cả các cơ quan, mô và hệ thống trong cơ thể con người.