Chimera được hình thành từ nhiều cách thức, phổ biến nhất là qua quá trình thụ thai, khi hai trứng được thụ tinh tạo thành một phôi dâu, từ đó tạo ra một cá thể với 2 dòng tế bào mang 2 bộ gen riêng biệt. Ngoài ra, chimera còn là kết quả của đột biến trên nhiễm sắc thể, hoặc từ các bộ phận được cấy ghép, ngạc nhiên hơn cả là sự trao đổi tế bào 2 chiều qua lại giữa thai phụ và thai nhi cũng dẫn đến khả năng hình thành các tế bào có nhiều bộ gen khác biệt.
Chimera và thực hư chuyện trẻ sinh đôi khác cha – Phần 1
Hai trứng được thụ tinh
Phương thức hình thành chimera được biết đến nhiều nhất là qua quá trình thụ thai, khi hai trứng được thụ tinh tạo thành một phôi dâu, kết quả tạo ra một cá thể với 2 dòng tế bào khác biệt về mặt di truyền – chimera. Bởi vì mỗi trứng được thụ tinh mang một bộ gen riêng nên chimera có ADN khác nhau trên các mô khác nhau – ví dụ như gan được tạo thành từ một dòng tế bào còn thận được tạo thành từ một dòng tế bào khác. Nếu 2 hệ gen tạo thành 2 kiểu hình khác biệt rõ rệt, cá thể đó có thể là sinh vật lưỡng tính hay biểu hiện các màu da, màu tóc khác nhau trên các phần khác nhau của cơ thể.
Đột biến trên nhiễm sắc thể
Nhưng không phải tất cả chimera đều là tập hợp của hai hợp tử khác nhau. Thay vào đó, trong suốt quá trình phát triển của phôi thai, một vài đột biến có thể dẫn đến sự xuất hiện của hai hoặc hơn 2 dòng tế bào khác nhau về mặt di truyền trong một cá thể. Ví dụ, các lỗi trong sự phân phân li nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào, có thể dẫn đến các tế bào con cái mang số lượng nhiễm sắc thể khác nhau. Dạng lỗi đó được gọi là không phân li nhiễm sắc thể, xảy ra ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển thai nhi, mang lại 2 dòng tế bào khác nhau phân bố ngẫu nhiên trên khắp cơ thể khi khi phôi phát triển – dạng chimera này gọi là thể khảm.
Không phân li trong quá trình phân bào giảm nhiễm (số lượng nhiễm sắc thể giảm đi một nửa) thường gây ra tình trạng cá nhân được hình thành với tinh trùng bất thường hay trứng mang nhiễm sắc thể bị lỗi trên mỗi tế bào sinh dưỡng của cơ thể. Ví dụ, bé gái mang một nhiễm sắc thể X (Hội chứng Turner) hay bé trai mang 1 NST X dư, XXY ( Hội chứng Klinefelter). Nhưng cũng có một số hội chứng tạo ra dạng thể khảm ít phổ biến mà lỗi xảy ra sau khi thụ tinh và ảnh hưởng đến một vài tế bào của cá thể đó. Hội chứng Pallister-Killian là một dạng thể khảm hiếm gặp, là kết quả của một sao chép bất thường trên NST 12 do tế bào không phân li trong phân bào giảm nhiễm, vẫn tồn tại ở một vài tế bào nhưng được loại bỏ ở các tế bào khác trong quá trình phát triển.
Thể khảm sinh dưỡng có thể vẫn xảy ra sau đó trong cuộc sống. Các nghiên cứu gần đây đã tìm thấy bằng chứng về thể khảm và dị bội – dạng bất thường về số lượng NST – trong mô não khỏe mạnh, được hình thành bởi một số lỗi ở quá trình phân li của NST trong quá trình phân bào hoặc bởi hoạt động của các yếu tố di truyền di động gọi là retrotransposons, các đoạn ADN có thể sao chép và tự chèn bản thân chúng vào các vị trí khác nhau tại chính ADN đó. Nó giống như tín hiệu cho não biết cần phải thay đổi để thích ứng liên tục với môi trường, nhưng nó cũng có thể tác động đến sự phát triển của nhiều bệnh.
Thật vậy, trong khi thể khảm sinh dưỡng được quan sát trên tế bào não khỏe mạnh, có vài bằng chứng cho thấy nó có vai trò trong một số bệnh như Alzheimer. Nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Học viện Nghiên cứu Scripps phân tích nhân của các tế bào thần kinh được thu hoạch từ vỏ não trước trán và tiểu não của 134 bộ não sau khi chết, trong đó có 47 đối tượng mắc bệnh Alzheimer. Họ phát hiện rằng gen APP mã hóa cho protein tiền tinh bột, được khuếch đại không đều trong những bộ não mang bệnh. Một vài tế bào thần kinh có tới 12 bản sao của gen.
Mỗi người chúng ta được tạo nên từ hàng nghìn tỷ tế bào, và một vài trong đó có thể thuộc về anh em, mẹ hay con của chúng ta.
Cấy ghép cơ quan
Đôi khi dòng tế bào thứ 2 hiện diện với mức độ rất thấp, được gọi là microchimerism, dạng này phổ biến hơn người ta vẫn biết. Không có gì ngạc nhiên khi dạng này được phát hiện ở những người được cấy ghép cơ quan. Tuy nhiên, một nghiên cứu được tiến hành bởi các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Y học Đại học Leiden ở Hà Lan cho thấy cũng cũng khá phổ biến hiện tượng microchimerism không liên quan đến cấy ghép. Trong các mẫu được phẫu thuật lấy từ 75 người phụ nữ, các nhà nghiên cứu tìm thấy tế bào nam giới ở 13 quả thận, 10 lá gan và 4 quả tim của 23 người phụ nữ. Đặc biệt, không người nào trong số họ có biểu hiện gặp vấn đề ở các cơ quan, vì vậy chứng minh rằng các cơ quan khỏe mạnh có thể che giấu một số lượng nhỏ tế bào chimera.
Trao đổi giữa mẹ và thai nhi
Một nguyên nhân phổ biến của dạng microchimerism là việc trao đổi tế bào qua lại giữa người mẹ và thai nhi trong quá trình mang thai. Nhau thai không phải là một rào chắn không thể phá vỡ. Bằng chứng về con đường 2 chiều vận chuyển tế bào thông qua nhau thai được báo cáo những năm đầu thập niên 50 và 60. Trong khi hệ thống miễn dịch của người mẹ loại bỏ hầu hết các tế bào của con một thời gian ngắn sau khi sinh, một số lượng nhỏ tế bào thai nhi vẫn được quan sát thấy trong người mẹ cả thập kỉ sau khi họ sinh con. Thực tế, ngay cả ở các trường hợp nạo phá thai, tế bào thai nhi vẫn được giải phóng ra cơ thể mẹ hay phụ nữ mang thai nhưng không sinh con cũng là một dạng microchimerism. Ngược lại, các tế bào của mẹ được tìm thấy trong gan, phổi, tim, tuyến ức, lá lách, tuyến thượng thận, thận, tuyến tụy, não và cơ quan sinh dục của người trưởng thành khỏe mạnh. Microchimerism cũng có thể bắt nguồn từ tế bào anh em, chuyển từ mẹ sang trong quá trình mang thai kế tiếp. Bất kể là cách thức vận chuyển nào, tế bào ngoại lai có thể di chuyển đến một mô nào đó, nơi chúng phân bào và phát triển, hoạt động như thể chúng được ghép vào.
Khả năng quan trọng để các tế bào thai nhi có thể hội nhập vào mô của người mẹ là sự thay đổi miễn dịch ở người phụ nữ trải qua trong suốt quá trình mang thai để có thể dung nạp được thai nhi. Bào thai với bộ gen khác hẳn so với mẹ là mục tiêu tấn công tiềm năng của hệ miễn dịch. Những thay đổi này có thể giải thích lý do tại sao rất nhiều rối loạn tự miễn dường như có liên quan đến việc mang thai. Ví dụ như các triệu chứng của viêm thấp khớp thỉnh thoảng được cải thiện trong quá trình mang thai nhưng lại có xu hướng tái phát trong 3 tháng sau khi sinh. Có phải microchimerism cũng đóng góp vào nguyên nhân của những rối loại khác?
Bibliography
The Scientist. (2015, April 1). From Many, One. Retrieved March 16, 2016 from http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/42476/title/From-Many–One/
<Thu Hà dịch>