Phát hiện đáng ngại của Trung Quốc về sinh con trong không gian

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng 2 sứ mệnh tàu chở hàng Thiên Châu của Trung Quốc để nuôi cấy và nghiên cứu quá trình biệt hóa của tế bào sinh sản người trong môi trường không gian vũ trụ.

Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Vật lý Kỹ thuật Thượng Hải, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Đại học Thanh Hoa phát hiện rằng, các tế bào sinh sản của con người ở giai đoạn đầu không phát triển và biệt hóa tốt trong không gian như trên Trái đất.

Trong môi trường không gian, tỷ lệ hình thành các tế bào mầm nguyên thủy – tiền thân sớm nhất của tế bào sinh sản – giảm khoảng một nửa, trong khi các tế bào gốc sinh tinh ở giai đoạn đầu tăng sinh chậm hơn hơn 25%. Kết quả nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Science Advances .

Theo nhóm nghiên cứu, nguyên nhân chủ yếu là do tác động của vi trọng lực và bức xạ vũ trụ.

Đây cũng là lần đầu tiên trên thế giới các nhà khoa học thành công với việc biệt hóa tế bào gốc phôi người thành tế bào mầm trong môi trường không gian.

GS Trương Đào – công tác tại Viện Vật lý Kỹ thuật Thượng Hải và đồng tác giả phụ trách nghiên cứu, đã tham gia phát triển các thiết bị phục vụ nghiên cứu khoa học vũ trụ từ năm 1998.

“Khi các sứ mệnh kéo dài làm gia tăng khả năng con người mang thai trong không gian, những tế bào mầm tiền sản trở thành mắt xích dễ tổn thương cần được đánh giá trong các nghiên cứu về rủi ro sinh sản”, ông viết trong bài báo.

Trong thời kỳ Chiến tranh Lạnh, Liên Xô từng tiến hành các thí nghiệm sinh sản động vật trong không gian. Những năm gần đây, ngoài Trung Quốc, các nhà khoa học Mỹ và Nhật Bản cũng thực hiện các nghiên cứu về tế bào mầm trong không gian, bao gồm thử nghiệm hoạt tính của tinh trùng chuột và tinh trùng người trên Trạm Vũ trụ quốc tế (ISS).

Để phục vụ nghiên cứu, nhóm của GS Trương Đào đã tạo ra lò phản ứng sinh học nuôi cấy tế bào hoàn toàn tự động, tích hợp hệ thống ghi hình theo thời gian thực, được thiết kế riêng cho môi trường không gian.

Thiết bị này lần đầu được sử dụng trong sứ mệnh Thiên Châu-1, phóng vào tháng 4/2017.

Sau khi vào quỹ đạo, hệ thống đã hoàn thành thí nghiệm nuôi cấy và cảm ứng tế bào gốc kéo dài 30 ngày.

Thiết bị ghi hình trực tiếp xác nhận rằng các tế bào mầm sau khi biệt hóa vẫn sống sót và duy trì đặc tính của tế bào mầm.

Tuy nhiên, khi đó các nhà khoa học chưa thể thu hồi đầy đủ mẫu vật, nên không thể thực hiện phân tích định lượng và thí nghiệm phức tạp hơn.

Sau đó, hệ thống nuôi cấy tế bào trong không gian tiếp tục được nâng cấp.

Đến thời điểm tàu Thiên Châu-6 được phóng lên để tiếp tế cho trạm vũ trụ Thiên Cung vào tháng 5/2023, toàn bộ thiết bị đã được tối ưu hóa.

Hệ thống mới có thể đồng thời cảm ứng 3 loại tế bào mầm, thực hiện ghi hình theo thời gian thực và truyền dữ liệu về Trái đất, tạo ra bộ dữ liệu sinh học đa tầng đầy đủ cho cả nhóm thí nghiệm trên quỹ đạo và nhóm đối chứng trên mặt đất.

Trong sứ mệnh Thiên Châu-6, các phi hành gia lắp đặt toàn bộ hệ thống nuôi cấy tế bào tự động tại mô-đun thí nghiệm Vấn Thiên của trạm Thiên Cung.

Quá trình biệt hóa hoàn toàn tự động được kích hoạt thông qua chương trình điều khiển bơm được lập trình sẵn, trong khi hệ thống ghi hình định kỳ 24 giờ/lần để theo dõi thay đổi hình thái tế bào.

Tháng 6/2023, trước khi tàu Thần Châu-15 trở về Trái đất, các mẫu vật được chuyển sang kho bảo quản ở nhiệt độ -80 độ C để đưa về phục vụ phân tích.

Khi so sánh với nhóm đối chứng trên Trái đất, các nhà nghiên cứu nhận thấy tỷ lệ tạo thành tế bào mầm nguyên thủy giảm một nửa.

Tỷ lệ tế bào dương tính với hiPGC cũng giảm xuống chỉ còn 2-6%, trong khi nhóm đối chứng đạt 6-15%.

Cả 2 chỉ số đều thấp hơn đáng kể, cho thấy môi trường không gian ức chế quá trình biệt hóa của tế bào mầm nguyên thủy, nghĩa là khiến những tế bào này khó phát triển thành trứng hoặc tinh trùng hơn nhiều.

Trong thí nghiệm đánh giá khả năng tăng sinh của tế bào gốc sinh tinh trong không gian, tổng số lượng tế bào ở nhóm tiếp xúc với môi trường không gian giảm tới 26% so với nhóm trên mặt đất.

Theo các nhà khoa học, điều này cho thấy môi trường không gian gây tổn thương có tính chọn lọc đối với quá trình phát triển của tế bào sinh sản.

Vẫn còn hy vọng

Kết quả nghiên cứu không hoàn toàn tiêu cực.

Hoạt tính cũng như tổng số lượng các nang noãn được tạo ra từ tế bào của người không suy giảm đáng kể, cho thấy bức xạ trong không gian chỉ gây ảnh hưởng hạn chế trong ngắn hạn đối với loại tế bào sinh sản này.

Các mẫu vật trên tàu Thiên Châu-6 được nuôi cấy trên trạm Thiên Cung trong tối đa 15 ngày, với sự hỗ trợ của phi hành đoàn Thần Châu-15.

Trong khoảng thời gian đó, tổng liều bức xạ đo được trong khoang tàu vẫn nằm trong mức thấp điển hình của quỹ đạo Trái đất thấp.

Phân tích sau khi các mẫu trở về Trái đất cho thấy, mặc dù tổn thương bộ gien của các tế bào sinh sản tăng lên theo thời gian tiếp xúc, nhưng khoảng thời gian 15 ngày chưa gây ra những tổn thương gien trên diện rộng.