Ngay cả trước khi chào đời, não bộ đã trải qua một quá trình sàng lọc nghiêm ngặt về chất lượng bộ gen của chính nó. Đó là kết luận rút ra từ công trình của Diana Shao (Diane D. Shao) và các đồng nghiệp, được công bố ngày 28 tháng 10 năm 2026 trên tạp chí Nature. Trước khi sinh, trong số các nơ-ron của vỏ não người, các tế bào có những tái cấu trúc lớn của bộ gen xuất hiện thường xuyên hơn rõ rệt so với sau khi đứa trẻ chào đời. Các tác giả cho rằng trong giai đoạn quanh thời điểm sinh, những tế bào như vậy phần lớn bị loại bỏ. Có thể quá trình này hoạt động như một kiểu kiểm soát chất lượng di truyền của bộ não đang phát triển.
Để nhìn rõ bức tranh này, các nhà nghiên cứu đã giải trình tự bộ gen của 2 357 tế bào thần kinh riêng lẻ từ các mẫu não người sau khi chết: từ giai đoạn trong tử cung đến tuổi trưởng thành. Vật liệu trước sinh được lấy từ các thai nhi ở tuần thứ 14–25. Làm việc với từng tế bào riêng lẻ cho phép nhìn thấy những đặc điểm của mỗi nơ-ron. Còn nếu phân tích toàn bộ mô, những khác biệt giữa các tế bào riêng lẻ sẽ tan biến trong một bức tranh trung bình.
Trong các mẫu vỏ não trước sinh, những tái cấu trúc sao chép rộng, tức là các đoạn DNA bị mất hoặc bị nhân đôi ngay trên nhiều nhiễm sắc thể, được tìm thấy trung bình ở 25,9 % số nơ-ron. Đó là khoảng mỗi tế bào thứ tư. Trong một số mẫu, tỷ lệ này đạt tới 46 %. Sau khi sinh, bức tranh thay đổi: phân tích tổng hợp hai phương pháp giải trình tự cho thấy mức giảm khoảng 4,5 lần. Phép chia đơn giản các giá trị trung bình (25,9 trên 6,2 % trung bình sau khi sinh) cho ra khoảng 4,2, vì vậy con số 4,5 liên quan chính xác đến thống kê gộp của hai cách tiếp cận.
Đằng sau thuật ngữ «biến thể sao chép» là một ý tưởng đơn giản. Một đoạn DNA trong tế bào trở nên thừa hoặc mất đi. Tùy thuộc vào vị trí, nó có thể ảnh hưởng đến hàng chục gen, vì vậy cả kích thước của thay đổi lẫn việc nó đã làm gián đoạn những chỉ dẫn nào đều quan trọng. Những biến thể như vậy được liên hệ với nguy cơ tự kỷ, tâm thần phân liệt, động kinh và các rối loạn trí tuệ.
Sự chú ý đặc biệt của các tác giả thu hút vào các gen chịu trách nhiệm hình thành synapse, tức là các điểm tiếp xúc mà qua đó các nơ-ron truyền tín hiệu cho nhau. Ở các nơ-ron có những tái cấu trúc rộng, hoạt động của các gen này bị thay đổi, và điều này phù hợp với việc chúng bị loại bỏ có chọn lọc. Một câu hỏi hợp lý: những tế bào như vậy có khả năng hòa nhập vào các mạng lưới đang phát triển thành công đến mức nào? Câu trả lời sẽ đòi hỏi các thí nghiệm chức năng mà trong công trình hiện chưa có.
Thông thường, quá trình trưởng thành của não được mô tả như sự tăng trưởng: nhiều kết nối hơn, xử lý tín hiệu phức tạp hơn, những khả năng mới. Tuy nhiên, một phần của tiến trình này có thể dựa trên quá trình ngược lại, trên việc giảm tỷ lệ các tế bào có những sai lệch di truyền rõ rệt. Độ phức tạp của các mạng lưới tương lai có lẽ cũng được xây dựng trên sự mất đi có chọn lọc.
Bản thân ý tưởng về sự chết của một phần nơ-ron không phải là mới. Theo ước tính, trong vỏ não người, trong quá trình phát triển có từ 20 đến 50 % số nơ-ron chết đi, và đỉnh điểm rơi vào khoảng thời gian sinh nở. Điểm mới của công trình là nó liên kết đỉnh điểm này với trạng thái di truyền của các tế bào. Các tác giả cũng ghi nhận sự giảm chậm nhưng vẫn tiếp diễn của tỷ lệ tế bào có tái cấu trúc trong suốt cuộc đời, cho đến tuổi trưởng thành.
Từ «chọn lọc» ở đây mô tả một quá trình được giả định, còn cơ chế chính xác vẫn còn phải được xác lập. Các nhà khoa học đã so sánh các mẫu ở các độ tuổi khác nhau và không quan sát số phận của cùng những tế bào đó trong não sống. Vì vậy, kết luận về việc loại bỏ ưu tiên các nơ-ron dị thường dựa trên những khác biệt giữa các nhóm tuổi, còn trình tự các sự kiện vẫn là một câu hỏi mở.
Hai cách tiếp cận độc lập đối với giải trình tự tế bào đơn đã cho kết quả nhất quán. Một trong số đó bao gồm 1 526 nơ-ron từ 16 người, còn cách thứ hai, sâu hơn, đã kiểm tra 831 nơ-ron từ 12 người. Điều quan trọng là phân biệt số lượng tế bào và số lượng người hiến tặng, còn các tỷ lệ phải được quy chiếu chính xác vào các mẫu đã nghiên cứu. Việc quy đổi sang các con số tuyệt đối, ví dụ sang «hàng tỷ nơ-ron bị loại bỏ», đòi hỏi thêm dữ liệu và tính toán mà trong công trình chưa có.
Đối với y học, giá trị của công trình trước hết nằm ở việc hiểu được cách bộ não đang phát triển đối phó với các tổn thương di truyền. Các nhà nghiên cứu đã đang kiểm tra xem liệu sự loại bỏ này có khác biệt ở trẻ em mắc chứng tự kỷ và các rối loạn phát triển khác hay không, và liệu cơ chế tương tự có tham gia vào sự chết của nơ-ron trong bệnh Alzheimer hay không. Hiện tại đây là những hướng nghiên cứu, chứ không phải là những kết luận. Lợi ích thực tiễn sẽ phụ thuộc vào việc liệu có thể hiểu được các cơ chế chọn lọc và mối liên hệ của chúng với các tình trạng cụ thể hay không.
Kết quả của công trình thay đổi câu hỏi quen thuộc. Sự phát triển của não không chỉ bao gồm việc sinh ra các tế bào, mà còn cả quyết định về việc tế bào nào trong số chúng sẽ ở lại. Vào câu hỏi «bao nhiêu nơ-ron đã xuất hiện?» được thêm một câu hỏi khác: «những nơ-ron nào trong số chúng sống sót và học cách làm việc cùng nhau như thế nào?»
