1. Tế bào gốc toàn năng
Tế bào gốc toàn năng (totipotent) là loại tế bào biệt hóa được thành tất cả các loại tế bào, bao gồm các loại tế bào trong cơ thể và phần phụ ngoài thai (nhau thai, cuống rốn). Từ tế bào gốc toàn năng có thể phát triển thành phôi và hình thành cơ thể hoàn chỉnh.
Điển hình nhất cho loại tế bào này là hợp tử. Ở người, ngoài hợp tử thì các phôi bào ở những lần phân cắt đầu tiên (khoảng 2-8 tế bào) cũng là tế bào gốc toàn năng.
2. Cơ chế sinh đôi cùng trứng liên quan đến tế bào gốc toàn năng
Ở lần phân bào đầu tiên sau khi thụ tinh, hai phôi bào tách rời nhau ra chứ không gắn liền với nhau, mỗi phôi bào lúc này giống như hợp tử thực hiện quá trình phân cắt tạo thành một phôi mới, từ đó hình thành hai thai sinh đôi cùng trứng (khác bánh rau, khác màng ối).
3. Sinh sản vô tính bằng cấy chuyển nhân: Thí nghiệm “tái lập trình” của Sir Gurdon
Sir John Bertrand Gurdon (sinh năm 1933) là một nhà sinh vật học Anh, có những nghiên cứu tiên phong của mình trong cấy ghép nhân và nhân bản, thường được gọi là “bố già của lĩnh vực sinh sản vô tính”.
Thí nghiệm “tái lập trình”: Ông lấy trứng ếch, dùng xung điện để hủy nhân, sau đó cấy tế bào tách từ đuôi nòng nọc vào tạo nên tế bào dung hợp, tế bào đó đã phát triển được thành phôi ếch. Như vậy, vật chất trong tế bào chất của trứng ếch có khả năng cảm ứng để tế bào đã biệt hóa (tế bào đuôi nòng nọc) “tái lập trình” trở lại thành tế bào toàn năng giống như hợp tử.
Sir Gurdon được trao giải Nobel Sinh lý học – Y học năm 2012 với các công trình về “tái lập trình” (“reprogramming”) – giải thưởng được chia sẻ cùng nhà khoa học Nhật Bản Yamanaka.
4. Cấy chuyển nhân ở động vật có vú: Sự ra đời của cừu Dolly
Năm 1997, Ian Wilmut và các cộng sự ở Viện Roslin đã công bố thành công đầu tiên của “tái lập trình” bằng chuyển nhân trên động vật có vú, với sự ra đời của cừu Dolly.
Nhóm nghiêm cứu lấy tế bào từ tuyến vú của cừu A, lấy tế bào trứng của cừu B và loại bỏ nhân, sau đó dung hợp hai tế bào này với nhau. Tế bào hợp nhất được nuôi trong phòng thí nghiệm để phát triển đến giai đoạn túi phôi thì được cấy vào tử cung của cừu C (cừu mang thai hộ). Cừu C mang thai và sinh ra cừu con (cừu Dolly) mang đặc điểm hầu hết giống cừu A, do mang toàn bộ DNA nhân tế bào của cừu A. Tương tự như các thí nghiệm của Gordon, vật chất trong tế bào chất của trứng cừu có khả năng cảm ứng để tế bào chuyên hóa (tế bào tuyến vú) tái lập trình thành tế bào gốc toàn năng, từ đó sinh ra cừu con giống hệt cừu cho nhân tế bào (nhân bản vô tính).
