Giới khoa học đã thành công cho in ra mô gan người trong một bước đột phá có thể giúp cứu sống nhiều người

[trungthuc]

Một nhóm chuyên gia nghiên cứu tại Đại học Carnegie Mellon đang biến hydrogel và tế bào người thành một hệ thống mô gan sống.

(Minh họa)
Mỗi năm, hàng chục ngàn người Mỹ đã được cho ghép tạng, nhưng nhu cầu này vẫn vượt xa nguồn cung ứng. Giờ đây, một nhóm chuyên gia nghiên cứu tại Đại học Carnegie Mellon tin rằng giải pháp cho cuộc khủng hoảng đó có thể không phải là có thêm nội tạng hiến tặng mà là tạng nhân tạo, được tạo ra từng lớp một thông qua kỹ thuật in sinh học.

Các khoa học gia của trường đại học này đã nhận được khoản tài trợ 28,5 triệu USD từ Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến về Y tế (ARPA) để phát minh ra một miếng vá gan in 3D có thể cho cấy ghép lại. Sáng kiến ​​này – được gọi là dự án Kỹ thuật Thể tích Gan Miễn dịch (LIVE) – nhằm mục đích tạo ra mô gan sống có thể tạm thời đảm nhiệm các chức năng cốt lõi, giúp cho lá gan bị suy yếu có đủ thời gian để tái tạo mới lại.

Thay vì cho thay thế hoàn toàn lá gan, mô này sẽ được tạo ra qua kỹ thuật sinh học, giúp hỗ trợ gan trong khoảng hai đến bốn tuần, hầu có thêm thời gian quý báu và giảm nhu cầu cho ghép gan toàn phần.

Trọng tâm của công trình nghiên cứu này là dựa trên nền tảng gọi là "Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels", hay là "FRESH". Được nghiên cứu và hình thành ra tại Đại học Carnegie Mellon, FRESH cho phép các chuyên gia in ra các vật liệu sinh học mềm – như collagen và tế bào sống – thành các cấu trúc ba chiều có mức độ chi tiết cao, mô phỏng các cấu trúc mô phức tạp của con người.

Mô gan có thể tưới máu được cho in sinh học 3D tươi mới bên trong lò phản ứng sinh học.
(Minh họa)
Các cuộc nghiên cứu trước đây của phòng thí nghiệm ở Đại học này đã chứng minh rằng FRESH có thể tạo ra mô giống tuyến tụy có mạch máu, cho thấy tiềm năng của hệ thống trong việc mô phỏng các bệnh như tiểu đường loại 1. Thử thách mới là cho mở rộng phương pháp đó sang một cấu trúc lớn hơn và đòi hỏi nhiều chức năng hơn: lá gan.

Khác với các phương pháp dựa vào nội tạng heo được cho biến đổi gene, dự án của Đại học Carnegie Mellon bắt đầu được thực hiện hoàn toàn với các vật liệu sinh học của con người. Các mô được in cho kết hợp các tế bào giảm miễn dịch – được thiết kế để hoạt động như những người hiến tặng tổng quát – cùng với collagen của con người và các cấu trúc protein khác.

Mục tiêu là tạo ra mô có khả năng tương thích với hệ miễn dịch tự nhiên để cho người nhận không cần phải sử dụng thuốc ức chế miễn dịch. "Thách thức thực sự nằm ở hệ thống miễn dịch", ông Adam Feinberg, trưởng dự án này, cho biết. "Chúng tôi sẽ sử dụng các tế bào giảm miễn dịch, được thiết kế để trở thành nguồn hiến tặng tổng quát, vì vậy bất cứ ai cũng có thể nhận được các tế bào và mô mà chúng tôi đang tạo ra mà không cần phải sử dụng thuốc ức chế miễn dịch"

Lĩnh vực nghiên cứu cấy ghép nói chung cũng đang phát huy theo nhiều hướng cùng một lúc. Những tiến bộ khoa học gần đây bao gồm việc cho hồi sinh các bộ phận cơ thể sau khi chết bằng cách sử dụng hệ thống tưới máu giúp khôi phục hệ thống tuần hoàn và ôxy, và kéo dài thời gian tồn tại của các bộ phận hiến tặng bên ngoài cơ thể.

Các nhóm chuyên gia nghiên cứu khác cụng đang cho thử nghiệm chỉnh sửa gene để tạo ra các tạng động vật tương thích với hệ thống sinh học con người. Hồi năm ngoái, một nhóm bác sĩ phẫu thuật ở TQ đã cho cấy ghép một phần gan heo vào một bệnh nhân còn sống. Tuy nhiên, nhóm của ông Feinberg đang hướng đến một giải pháp hoàn toàn dựa trên hệ thống sinh học của con người, được hình thành ra qua kỹ thuật in 3D sinh học.

Các ứng dụng tiềm năng của kỹ thuật in sinh học FRESH không chỉ giới hạn ở việc sửa chữa gan khẩn cấp. Độ chính xác và môi trường thân thiện với tế bào của quy trình này sẽ giúp cho nó khả thi hơn trong việc tạo ra các mô phức tạp khác, chẳng hạn như thận, tuyến tụy, hoặc thậm chí cả cấu trúc của tim.

Một cuộc nghiên cứu hồi năm 2025 được cho công bố trên tạp chí Science Advances do nhóm chuyên gia của ông Feinberg cho thấy rằng những nguyên lý căn bản được cho sử dụng để in mô gan cũng có thể được dùng để xây dựng hệ thống "cơ quan trên chip"(organ-on-a-chip) phục vụ cho việc thử nghiệm thuốc hoặc mô hình hóa bệnh tật.

Nếu thành công, dự án LIVE có thể đánh dấu một bước ngoặt trong ngành y học tái tạo, chuyển đổi việc thay thế nội tạng thành sửa chữa nội tạng và giảm bớt áp lực lên danh sách các bệnh nhân đang chờ được ghép tạng. Hiện tại, giai đoạn tiếp theo sẽ cho kiểm tra xem kỹ thuật sinh học in ấn có thể đáp ứng được nhu cầu của bộ phận phức tạp nhất về mặt chuyển hóa trong cơ thể hay không.

** Tham khảo thêm clip ở đây:
Adam Feinberg: New advances in 3D bioprinting FRESH platform

thanks