Ba phương pháp nhân bản vô tính vô tính căn bản áp dụng cho loài động vật có vú, đó là:
1. Tách một tế bào ra khỏi phôi thai (trường hợp sinh đôi)
2. Kỹ thuật Roslin từng được áp dụng để tạo ra chú Cừu Dolly
3. Kỹ thuật Honolulu

Giải thích tiến trình cấy ghép phôi để tạo ta những phiên bản:

Một khi trứng đã kết hợp được với tinh trùng thì nó bắt đầu khởi sự tiến trình phân chia. Nếu trứng thụ tinh phân chia thành tám tế bào phôi và tám tế bào này được tách ra khỏi nhau, người ta có thể cấy những tế bào ấy vào trong tử cung của tám bà mẹ khác nhau. Nếu thành công, thì sau đó 8 trẻ em sơ sinh sẽ được chào đời từ tám bà mẹ, xét về mặt thể lý và về gien di truyền thì chúng hoàn toàn giống nhau y đúc, đây là một hình thức phôi thai của vấn đề “Cloning”.

Giải thích quá trình chuyển lưu (hạt) nhân, đây là một trong những giai đoạn tạo ra chú Cừu Dolly

Hans Spemann đã phát minh ra kỹ thuật này lần đầu tiên vào thập niên năm 1920 nhằm tiến hành cuộc nghiên cứu về di truyền học. Gần đây kỹ thuật chuyển lưu nhân đã được áp dụng vào việc sinh sản vô tính nơi những loài động vật trưởng thành có vú. Một kỹ thuật khác đã được biết đến trước đây, đó là việc tách một tế bào ra khỏi phôi (tỷ dụ như truờng hợp sinh đôi), nhưng kỹ thuật này chỉ có thể sử dụng trước khi hiện tượng các tế bào của cơ thể phân-lập. Hầu như tất cả những cuộc thí nghiệm về phương pháp tạo sinh vô tính nơi loài động vật trưởng thành có vú đều cần dùng đến những kỹ thuật khác nhau về tiến trình chuyển lưu hạt nhân. Kỹ thuật chuyển lưu hạt nhân cần phải có hai tế bào - một tế bào hiến tặng (người hoặc động vật) và một tế bào trứng hay còn gọi là tế bào oocyte . Cuộc nghiên cứu cho thấy rằng, tế bào trứng hoạt động tốt hơn, nếu như, nó chưa được thụ tinh trước, bởi lẽ tế bào trứng có xu hướng và khả năng tiếp nhận nhân của tế bào hiến tặng giống như chính nhân của nó. Lẽ đó, nhân của tế bào trứng cần phải phải được tách ra trước.

The nucleus is removed from the egg cell
Nhân được tách ra khỏi tế bào trứng


Một khi mà nhân đã được tách ra khỏi tế bào trứng, tế bào ấy sẽ mất đi hầu hết những đặc tính về mặt di truyền. Lúc này người ta sẽ cưỡng ép tế bào hiến tặng vào trong tình trạng Gap Zero (= G0), hay còn được gọi là “tình trạng tế bào Gap Zero”, một tình trạng tế bào nằm im không hoạt động và đang chờ đợi cơ hội, điều này sẽ diễn biến theo nhiều cách thức khác nhau, tùy thuộc vào từng kỹ thuật hay những phương pháp được sử dụng. Tình trạng này làm cho tế bào ngưng hoạt động chứ không có chết. Trong điều kiện và tình huống như thế, nhân (của tế bào hiến tặng) sẽ dễ dàng được tế bào trứng tiếp nhận. Và rồi nhân của tế bào hiến tặng được cấy vào trong tế bào trứng, điều này được thực hiện bằng sự giao phối hay bằng cách cấy ghép tế bào. Sau đó, tế bào trứng sẽ nhanh chóng bắt đầu hình thành một phôi. Khi hiện tượng này xảy ra, phôi sẽ được lấy để cấy vào trong tử cung của người mẹ mang thai dùm. Nếu toàn bộ tiến trình này được thực hiện đúng theo từng giai đoạn, và nếu thành công mỹ mãn, thì một “nhân bản” hoàn hảo của “nhân vật mẫu” đã được chọn để làm thí nghiệm sẽ được sinh ra.

Mỗi nhóm nghiên cứu, dường như, đều có một kỹ năng chuyên biệt. Người ta đã biết khá rõ về kỹ thuật Roslin, nhưng kỹ thuật Honolulu đã đạt được kết quả cao nhất và gần đây được các khoa học chuyên gia triển khai rất mạnh.

Phương pháp sinh sản vô tính chú cừu Dolly được xem như là một sự kiện quan trọng nhất trong lịch sử tạo sinh dòng vô tính. Vấn đề này không chỉ gây nên sự quan tâm trong công chúng nhưng nó cũng chứng thực rằng: phương pháp sinh sản vô tính có thể áp dụng cho những loài động vật trưởng thành là điều khả thể thực hiện được. Trước đây, người ta không biết rõ, là một nhân trưởng thành thì nó vẫn còn có khả năng tạo nên một sinh vật mới hoàn toàn. Sự tổn hại về mặt di truyền và việc làm cho các gien mất đi hoạt tính trong tế bào là hai yếu tố mà trước đây các khoa học gia thiết nghĩ là điều hoàn toàn không thể đảo nghịch.

Tuy nhiên, hiện nay các khoa học gia đã giác ngộ rằng, đó không phải là trường hợp xảy ra, như họ đã dự đoán trước đây, sau khi Ian Wilmut và Keith Cambell đã khám phá và thí nghiệm thành công về một phương pháp, nhằm làm cho những chu kỳ hoạt động của tế bào hiến tặng (the donor cell) phối hợp được với tế bào trứng (the egg cell). Nếu không có những chu kỳ phối hợp tế bào, thì những nhân này hẳn sẽ không ở trong tình trạng thuận tiện để phôi có thể tiếp nhận nó được. Bằng cách này hay cách khác, tế bào hiến tặng phải chịu nén xuống tình trạng “ngưng hoạt động”, hoặc tình trạng tế bào “nằm im chờ đợI” thời cơ thuận tiện, được gọi là tình trạng Gap Zero.

Trước hết, một tế bào (tế bào hiến tặng ) được tuyển lựa từ những tế bào vú của một chú Cừu Finn Dorset nhằm cung cấp thông tin về di truyền học hầu thực hiện tiến trình sinh sản vô tính. Đối với cuộc thí nghiệm này, các nghiên cứu gia cho phép các tế bào tự phân tách để sau đó có thể thu hoạch và nuôi các tế bào ấy trong ống nghiệm, hoặc là ở bên ngoài cơ thể của một sinh vật. Tiến trình này đã nhân-tạo ra nhiều phiên bản có cùng một nhân. Giai-trình này chỉ đem lại hiệu quả một khi DNA được biến đổi, chẳng hạn như trường hợp của con Cừu Dolly, bởi lẽ chúng ta có thể xem xét và theo dõi những cuộc đột biến gien nhằm xác định chắc chắn rằng tiến trình này đã đạt được hiệu quả cao.

Tế bào hiến tặng được nuôi dưỡng trong một “petri” dĩa c ấy ghép.

Một tế bào hiến tặng được tách ra khỏi dĩa cấy ghép và rồi được nuôi dưỡng trong một hợp chất chỉ vừa đủ năng lượng để bảo-dưỡng cho tế bào sống được.

Dĩa cấy ghép này có những dưỡng chất vừa đủ để bảo dưỡng cho tế bào sống được.

Dĩa này có chức năng làm cho tất cả các tế bào phải ngưng hoạt động để đẩy chúng vào tình trạng Gap Zero. Sau đó, nhân trong tế bào trứng của chú cừu Blackface phải đưọc tách ra khỏi và người ta đặt nó bên cạnh một tế bào khác, goi là tế bào hiến tặng. Sau thời gian khoảng từ một đến tám giờ đồng hồ, tính từ lúc nhân đã được tách ra khỏi tế bào trứng, người ta thường dùng xung năng điện tử để phối hợp hai tế bào lại với nhau và đồng thời kích-động sự phát triển của phôi.

Tế bào trứng, sau khi được tách nhân ra khỏi, sẽ phối hợp với một tế bào khác của loài động vật có vú .

Kỹ thuật này (việc sử dụng xung năng điện) không hoàn toàn chính xác giống y hệt như hoạt hoá được cung cấp bởi tinh trùng, do đó chỉ có một vài tế bào còn sống sót hầu có thể phát triển thành phôi.

Nếu như phôi sống sót, sau khi đã được đặt (cấy) vào trong đường ống dẫn trứng của Cừu, nó được phép tăng trưởng trong vòng sáu ngày. Người ta nhận thấy rằng: các tế bào phôi khi được đặt ở nơi đường ống dẫn trứng, trong thời gian mới phát triển, thì chúng có khả năng sống sót cao hơn, so với những tế bào được nuôi trong phòng thí nghiệm. Sau cùng, phôi phải được cấy vào trong tử cung của cừu mẹ mang thai dùm. Cừu mẹ này sẽ mang bào thai ấy cho đến khi cừu con chào đời. Giả sử như không có gì trục trặc, thì sau đó ta sẽ có được một “phiên bản” y chang như “nhân vật mẫu” đã được chọn để thực hiện việc nhân bản vô tính.

Sau khi ra đời, chú cừu sơ sinh này vốn có tất cả mọi đặc tính như một cừu con bình thường. Hiện nay người ta đang trông chờ coi có những khiếm khuyết nào sẽ xảy ra đối với chú cừu Dolloy, cũng như các loài sinh vật khác được phiên bản bằng các kỹ thuật nhân bản vô tính ở trên, chẳng hạn như nguy cơ mắc phải chứng bệnh ung thư hoặc là những căn bệnh về di truyền học, diễn ra vì sự thoái hóa tiệm tiến các cấu tử cơ bản của gien (DNA).

Giải thích kỹ thuật Honolulu:

Vào tháng 7 năm 1998, một nhóm khoa học gia thuộc trường đại học Hawaii đã công bố là họ đ㠓nhân bản” thành công (theo phương pháp tạo sinh vô tính) ba thế hệ Chuột mà chúng có cùng một gien y hệt như nhau. Kỹ thuật này được coi là của Teruhiko Wakayama và Ryuzo Yanagimachi thuộc trường đại học Hawaii. Loài Chuột từng là một trong những loại động vật rất khó áp dụng phương pháp sinh sản vô tính nhất, bởi vì thực tế cho thấy rằng, ngay sau khi trứng Chuột được thụ tinh, thì lập tức nó liền bắt đầu phân tách ra ngay. Ngược lại, trứng của Cừu được sử dụng trong kỹ thuật Roslin, bởi vì trứng cừu cần chờ đợi một vài tiếng đồng hồ trước khi tách rời nhau ra, lẽ đó tạo cho trứng có một khoảng thời gian khả dĩ để tái-lập hạt nhân mới. Ngay cả nếu không có kỹ thuật này (Roslin technique), thì Wakayama và Yanagimachi vẫn có thể thực hiện được phương pháp “cloning” với một tỷ lệ thành công cao (cứ 100 lần thử nghiệm thì họ có thành công được 3 lần) hơn so với Ian Wilmut (trong 277 thử nghiệm thì tỷ lệ thành công chỉ có 1).

Cách Wakayama tiếp cận vấn nạn về những chu kỳ phối hợp tế bào thì khác rất nhiều so với Wilmut. Wilmut đã dùng những tế bào vú, rồi nén chúng vào tình trạng Gap Zero. Trước tiên, Wakayama đã dùng ba loại tế bào: tế bào Sertoli , tế bào não và tế bào culumus. Cả hai tế bào Sertoli và tế bào não vẫn còn tồn tại trong tình trạng tạm thời không hoạt động (Gap Zero) theo cách tự nhiên, còn những tế bào culumus luôn luôn vừa ở trong tình trạng nằm im, không phát triển và chờ thời cơ, vừa ở trong tình trạng G1.

Những tế bào trứng của Chuột chưa thụ tinh từng được sử dụng như là những tế bào dùng để tiếp nhận nhân của tế bào được hiến tặng. Sau khi nhân của tế bào trứng đã được tách ra khỏi, thì sau đó những tế bào này sẽ được ghép nhân của tế bào được cho đi. Nhân của tế bào hiến tặng được tách ra từ những tế bào của một con Chuột nào đó, chỉ trong vòng vài phút, mà người ta đã giải phẩu. Tiến trình này được áp dụng không giống như việc tạo ra chú cừu Dolly, vì nó không sử dụng ống nghiệm, hoặc bên ngoài con vật, nhưng việc cấy ghép được thực hiện trực tiếp trên các tế bào. Chỉ sau một tiếng đồng hồ, các tế bào đã tiếp nhận những nhân mới. Thêm năm giờ đồng hồ nữa, tế bào trứng lại được đem đặt vào trong một dung môi hoá học nhằm kích thích và khởi động sự tăng trưởng của tế bào, điều này cũng giống như việc trứng được thụ tinh trong môi trường tự nhiên.

Sau khi đã được kích-động, tế bào phát triển thành các phôi. Các phôi này có thể đem cấy vào trong tử cung của những bà mẹ bằng lòng mang thai dùm. Các tế bào Culumus được áp dụng theo tiến trình này đã đạt được thành công cao nhất, vì vậy người ta đã tập trung nghiên cứu nó.

Sau khi chứng minh rằng kỹ thuật này có thể thực hiện được, Wakayama cũng sử dụng những “bản sao” của những “sao bản” và đã để cho những “bản sao gốc” sinh sản ra những phiên bản khác một cách bình thường. Từ đó, họ chứng minh rằng chúng hoàn toàn có những chức năng truyền sinh. Vào thời điểm đó, Wakayama đã phổ biến rộng rãi những kết quả của mình là đã tạo ra được 50 phiên bản (Clones).

Kỹ thuật mới này cho phép người ta nghiên cứu sâu rộng hơn, là làm thế nào một trứng có thể tái lập một “nhân”, vì nay ta có thể hiểu rõ chức năng của các tế bào và các gien của loài Chuột. Loài Chuột có thể sinh sản nhanh hơn cả loài Cừu, nó chỉ cần trong vòng vài tháng. Điều này có thể giúp cho việc nghiên cứu đạt được nhiều hiệu quả trong tương lai. (Chuyển ngữ: LM. Nguyễn Văn Tâm, C.Ss.R. và LM. Trần Mạnh Hùng, C.Ss.R.)