Chế tạo cơ quan phủ tạng

Bạn có nhu cầu thay 1 quả thận hay cần một trái tim hoàn toàn mới ? Sẽ không còn là chuyện khoa học giả tưởng mà các labo sẽ chế tạo cho bạn theo đúng kích cỡ của từng người, từ các các bào riêng của bạn. Mọi chuyện đang trên đà tiến bước!

Bạn hãy tưởng tượng trong một tương lai không xa khi đó người ta biết cách chế tạo các cơ quan tạng phủ theo yêu cầu. Cần một trái tim, một lá phổi hay một quả thận, chỉ cần đặt hàng cho labo để họ tổng hợp tạo ra một cơ quan hay phủ tạng từ chính tế bào của bạn. Điều đó thực sự sẽ là một cuộc cách mạng! Hiện nay, cách thức duy nhất để thay thế một cơ quan của người bệnh là ghép cơ quan của người cho (chết hay sống). Tuy nhiên, những người tình nguyện hiến tạng không có nhiều. Vào năm 2012, có đến 17.000 người cần ghép tạng nhưng chỉ có hơn 5.000 người được ghép. Và mỗi năm, gần 300 bệnh nhân tử vong vì thiếu tạng phủ để ghép.Chế tạo cơ quan phủ tạng tại labo cho phép lấp đầy chỗ trống này cũng như tránh được phản ứng thải trừ. Thật vậy, khi ghép một cơ quan thì cơ quan đó trở thành vật lạ đối với cơ thể người được ghép và như vậy phản ứng miễn dịch xảy ra. Để tránh phản ứng đó, bắt buộc phải sử dụng thuốc ức chế miễn dịch suốt đời. Và thuốc điều trị không phải lúc nào cũng có hiệu quả 100% mà còn có khả năng gây ra phản ứng phụ nguy hiểm.
Một trong những cách thức để xoay chuyển tình thế là chế tạo cơ quan tạng phủ “lắp ghép” với chính tế bào của người được ghép tạng. Ý tưởng đó thật hấp dẫn khiến cho nhiểu labo lao vào dự án này. Từ năm 1999, TS Anthony Atala thuộc Viện y khoa tái tạo “Wake Forest”, Hoa Kỳ, đã tái tạo thành công 7 bàng quang hoạt động được và đã ghép cho bệnh nhân.
Kỹ thuật chế tạo như thế nào?
Trước tiên, TS Anthony Atala tái cấu trúc bộ khung của bàng quang rồi sau đó phủ các tế bào lên trên. Thực vậy, tất cả các thành phần của cơ thể chúng ta, từ cái đơn giản nhất là mạch máu cho đến các tạng phủ phức tạp, đều có cùng một dạng bộ khung: đó là mạng lưới protêin, tạo ra vóc dáng của tạng phủ và cho phép các tế bào gắn lên trên. Nhà nghiên cứu đã hiệu chỉnh mạng lưới này bằng một loại gel mà khi khô sẽ tạo được bộ khung hoàn hảo giống như thật, được gọi là “ma trận”. Bằng cách đó, labo có thể tạo ra được “bản sao” cơ quan tạng phủ thích hợp cho từng bệnh nhân. Một khi đã có được bộ khung, TS Anthony Atala lấy ra một mẫu từ bàng quang của bệnh nhân để chọn ra một số tế bào, được gọi là “Tiền bào” (precursor). Các tế bào này tạo ra một loại dự trữ trong các tạng phủ của chúng ta. Chúng có khả năng nhân bản và sửa chữa các tổn thương nhỏ bằng cách thay thế các tế bào chết.

VÀI TUẦN ĐỂ TÁI TẠO BÀNG QUANG
Bàng quang tạo ra “tiền bào” theo 2 loại: loại đầu tiên được lập trình để trở thành các tế bào bao phủ bàng quang và đảm bảo không để nước thấm qua; loại thứ hai để tạo ra các tế bào cơ. TS Anthony Atala nuôi cấy riêng biết 2 loại tế bào này để khi đủ “quân số”, nhà nghiên cứu dùng ống hút để cấy ghép lên bộ khung nhân tạo: loại đầu ở bên ngoài, loại hai ở bên trong. Sau đó, ông đặt cơ quan mới được tạo thành vào trong một cái chậu để tạo ra môi trường giống như trong cơ thể (37oC, có nhiều oxy) và được cung cấp chất dinh dưỡng liên tục và các yếu tố kích thích sự tăng trưởng của các “tiền bào”, nghĩa là biến chúng thành dạng tế bào. Sau 2 tuần lễ, nhà nghiên cứu có được trong tay một bàng quang hoàn hảo, sẵn sàng cho việc cấy ghép.

Kỹ thuật chế tạo, đó là bước tiến thần kỳ trong lĩnh vực ghép tạng. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có thể mô phỏng theo cách thức này để chế tạo các cơ quan tạng phủ khác như phổi, thận, tim… được không?

BÌNH CŨ…MÀ RƯỢU MỚI
Các cơ quan tạng phủ sống thường hoạt động với nhiều chức năng cùng một lúc. Vì vậy, theo TS Guillaume Luc thuộc Viện Nghiên cứu tái tạo thực quản, Bordeaux, Pháp, việc tái chế là rất phức tạp. Hơn nữa, các tạng phủ này có một cấu trúc rườm rà, tạo ra các xoang, các ống và các nếp cuộn. “Ma trận” của chúng lại chứa một mạng lưới mạch máu dọc ngang, rất phức tạp cho việc tái tạo.
Vì vậy, cần phải có một giải pháp khác: thay vì tái tạo “ma trận”, tại sao lại không tu sửa “ma trận” có sẵn trên thận hay tim… của người khác? Thật vậy, hiện nay gần 50% cơ quan bị tổn thương được hiến cho việc ghép tạng, đã không được sử dụng bởi vì các tế bào của chúng đã già nua, hư hại hay bị bệnh. Nhưng ngược lại, “ma trận” của chúng vẫn còn trong tình trạng nguyên vẹn và có thể tái chế được. Kể từ 20 năm nay, các nhà nghiên cứu đã thử dùng các chất gột sạch nhẹ để sạch diệt tất cả các tế bào của cơ quan được hiến tặng mà không làm hư hỏng “ma trận”. Kỹ thuật này đã thành công khi thử nghiệm trên chuột, heo và người. Ngay cả các mạch máu trên “ma trận” cũng được bảo tồn. Tuy vậy, vẫn còn phải khắc phục giai đoạn thứ 2: tái phân bố lại các dưỡng chất trần với tế bào của bệnh nhân. Quả thực đây là một thách thức lơn bởi vì tạng phủ lớn không phải chỉ chứa 2 loại tế bào khác nhau như ở bàng quang mà có đến khoảng 10 loại. Và mỗi loại tế bào này lại không “đồn trú” ở một nơi nhất định mà nó cùng tồn tại với các tế bào khác trên một diện tích khoảng vài mm2 . Thấy được sự phức tạp sự sắp xếp và bề dày của “ma trận”, nên việc tái tạo trong ống hút là bất khả thi!

CÔNG TRÌNH CHƯA HOÀN HẢO
Như vậy, phải làm cách nào ? TS Harald Ott, giám độc Trung tâm Nghiên cứu và tái tao tạng phủ thuộc Viện đại học Havard, Hoa Kỳ, đã « hóa giải » được vấn đề này.
Vào tháng 4/2013, TS đã thành công trong việc tái phục hồi một quả thận của chuột mà khi ghép vào con chuột khác, có thể hoạt động trong 6 ngày !
Tuy nhiên quả thận có được chưa hoàn hảo : nó tạo ra nước tiểu kém hơn thận tự nhiên đến 4 lần và khó khăn trong việc thải trừ các chất độc. Thật vậy, vấn đề quan trọng không phải là tái tạo từng chi tiết cấu trúc của cơ quan mà phải làm thể nào để các tế bào hoạt động đồng bộ với nhau cho đến khi hợp nhất làm một. Cần phải có các hoàn thiện được các yếu tố khác như kích thích vật lý, thần kinh hay hóa học để phát động được sự đồng bộ này. Công trình nghiên cứu cần phải đi sâu hơn nữa, tinh tế hơn nữa trước khi chế tạo trái tim, thận, gan có chức năng hoạt động như « hàng gốc ».
Trong khi chờ đợi, một số các labo tập trung vào tái tạo các « mảnh » của cơ quan tạng phủ như van tim, thùy gan, đoạn ruột… Và mới chỉ như thế cũng đã cứu được mạng sống của nhiều người !
(Theo Science&Vie Junior, 10/2013)

 BS NGUYỄN VĂN THÔNG
DrThong007@gmail.com