"Phụ tùng thay thế" cho con người

Cơ thể con người được ví như "cỗ máy hoàn hảo" của tạo hóa. Các bộ phận hoạt động chính xác, hiệu quả và kết nối với nhau. Khi một bộ phận bị hư hỏng, nếu không thể sửa chữa thì việc thay mới sẽ giúp cỗ máy hoạt động trơn tru trở lại. Các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang nỗ lực phát triển van tim, phổi và nhiều bộ phận khác từ tế bào người. Giờ thì cả mạch máu cũng có thể nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.

Thành công bước đầu

Khi cơ thể mắc bệnh, bác sĩ càng có nhiều phương pháp thì bệnh nhân càng có cơ hội phục hồi nhanh chóng. Với bệnh nhồi máu cơ tim cấp do tắc nghẽn động mạch vành, ngoài việc dùng thuốc, có thể dùng ống thông chuyên dụng để nong mạch hoặc đặt stent để mở rộng lòng mạch hoặc phẫu thuật bắc cầu nối động mạch vành - tách một đoạn mạch máu của người bệnh, để tạo một đường dẫn máu mới đến tim.

Tuy nhiên, đặt stent động mạch vành có nguy cơ hình thành cục máu đông, nên phải dùng thuốc chống đông, đồng nghĩa làm tăng nguy cơ xuất huyết. Dùng mạch máu tự thân thì gặp thách thức mạch máu bị biến đổi về giải phẫu, không tương thích với vị trí cần ghép hoặc chất lượng mạch máu kém. Một số thử nghiệm ghép mạch từ người hiến tặng nhưng chưa hiệu quả do đào thải miễn dịch và phải dùng thuốc ức chế miễn dịch lâu dài.

Do vậy, lý tưởng nếu có mạch máu có nguồn gốc từ tế bào người, khả năng tạo cục máu đông thấp, chịu được áp lực và không bị đào thải miễn dịch. Dẫn đầu trong nỗ lực này là Humacyte, công ty công nghệ sinh học có trụ sở tại Durham (Mỹ) với sản phẩm mạch máu nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.

Đầu tiên, họ cho một ống lưới nhựa phân hủy sinh học dài 40cm vào một túi chứa đầy chất dinh dưỡng cho tế bào như protein, yếu tố tăng trưởng, vitamin, khoáng chất và glucose, sau đó thêm các tế bào mạch máu từ người hiến tặng. Sau hai tháng, khung nhựa tan ra và các tế bào tạo thành động mạch người. Cuối cùng, rửa sạch các tế bào sống bằng chất tẩy rửa đặc biệt, sẽ thu được một ống màu trắng nhạt, có cảm giác và hoạt động giống như một mạch máu.

Humacyte đã cấy ghép hơn 500 sản phẩm này cho con người, bao gồm 19 binh sĩ Ukraine bị các chấn thương mạch máu do bom mìn, mảnh đạn, đạn đạo tốc độ cao và các nguyên nhân khác. Kết quả, sau một năm ghép mạch, tỉ lệ thông mạch đạt 87,1% và không có trường hợp bị nhiễm trùng, cắt cụt chi hoặc tử vong (chỉ 1 trường hợp huyết khối sau tháng thứ sáu).

Kết quả này được trình bày tại Hội nghị nghiên cứu hệ thống y tế quân đội, cuộc họp khoa học quan trọng nhất của Bộ Quốc phòng Mỹ, tại Kissimmee, Florida ngày 27-8 vừa qua. Đây được coi như một giải pháp thay thế mang tính đột phá cho ghép mạch tự thân trong bối cảnh chấn thương nặng, giảm thời gian phẫu thuật và cải thiện kết quả. "Đây là phụ tùng thay thế cho con người" - tiến sĩ Laura Niklason, giám đốc điều hành Humacyte, nói với The Wall Street Journal.

Humacyte cho biết không có mối lo ngại nào về tính an toàn công nghệ, mặc dù trong các thử nghiệm, một số bệnh nhân có thể bị thiếu máu, cục máu đông, táo bón, sốt và sưng. Tuy nhiên, điều này cũng thường gặp ở những người được điều trị bằng mảnh ghép tổng hợp. 

Mặt khác, các mạch máu này hoạt động tốt hơn mảnh ghép tổng hợp và luôn sẵn sàng để sử dụng, không cần rã đông hoặc bù nước giúp bệnh viện dễ dàng lưu trữ. Bác sĩ phẫu thuật có thêm lựa chọn khi không có thời gian tìm kiếm đoạn mạch máu phù hợp. Đặc biệt, chúng không gây đào thải miễn dịch, kháng nhiễm trùng và có thể trở thành mô sống bền vững.

Ngoài chấn thương, sản phẩm đang được đánh giá trong các thử nghiệm lâm sàng trong chạy thận nhân tạo, bệnh động mạch ngoại biên và ghép bắc cầu động mạch vành.

Một thử nghiệm lâm sàng tương tự cũng đang được giám sát ở trẻ em, trong đó các bác sĩ lấy tủy xương từ đứa trẻ sinh ra bị khuyết tật tim, xếp các tế bào tủy xương đó lên một khung phân hủy sinh học. 

Sau khi cấy ghép, khung phân hủy và một mạch máu mới được hình thành và được sử dụng trong phẫu thuật sửa chữa khuyết tật tim. Mạch máu này có khả năng phát triển cùng bệnh nhân, không giống như các sản phẩm tổng hợp phải được thay thế khi trẻ lớn hơn.

"Đây là một bước tiến lớn, rất lớn, nếu nó thực hiện được những gì như hứa hẹn" - tiến sĩ Allan Kirk, chủ tịch khoa phẫu thuật tại Trường Y khoa Đại học Duke, nói với The Wall Street Journal.

Humacyte đã nộp đơn xin Cục Quản lý thực phẩm và dược phẩm chấp thuận dùng mạch máu nuôi cấy để điều trị chấn thương. Nếu được thông qua, đây sẽ là cột mốc quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật mô, có thể cung cấp các mạch máu với nhiều kích cỡ và đáp ứng mục đích sử dụng khác nhau trong tương lai.

Rào cản khoa học và đạo đức

Không chỉ dừng lại việc tái tạo mô và mạch máu, trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã nuôi cấy thành công một loạt cơ quan của cơ thể người trong phòng thí nghiệm, được gọi là các organoid - phiên bản thu nhỏ và đơn giản hóa của một cơ quan được sản xuất trong ống nghiệm theo ba chiều (3D), mô phỏng chức năng, cấu trúc và độ phức tạp sinh học chính của cơ quan đó. Kích thước có thể từ nhỏ hơn chiều rộng của một sợi tóc đến 5mm.

Organoid phát triển từ tế bào gốc - tế bào có thể phân chia vô hạn định và tạo ra nhiều loại tế bào khác nhau. Các nhà khoa học đã tìm ra cách tạo môi trường phù hợp cho tế bào gốc tuân theo các chỉ dẫn di truyền của riêng mình, để tự tổ chức và tạo thành các cấu trúc nhỏ giống như các cơ quan thu nhỏ.

Điển hình, vào tháng 5-2024, các nhà khoa học công bố đã sử dụng tế bào gốc để nuôi cấy trái tim người thu nhỏ trong phòng thí nghiệm - nhỏ hơn một hạt gạo, có mạch máu và tất cả các loại tế bào thường thấy, thậm chí còn đập như tim thật.

Dựa trên sản phẩm này, các nhà nghiên cứu đang phát triển các thiết bị tim trên chip, nghiên cứu bệnh tim và cách tim phục hồi sau chấn thương. Ngoài ra, các cơ quan dạng mô phỏng có tiềm năng to lớn trong việc phát triển thuốc mới, mô hình hóa bệnh tật và ứng dụng điều trị. Nhưng vẫn còn rào cản về cả khoa học lẫn đạo đức.

Về mặt khoa học, các cơ quan được nuôi cấy chỉ "xấp xỉ" giống với cơ thể con người. Chúng thiếu các đặc điểm quan trọng của cơ thể sống như hệ thống miễn dịch, thần kinh, mạch máu chức năng và sự tương tác phức tạp giữa các hệ thống cơ quan. Do vậy, chúng chỉ được coi là mô hình mới bổ sung chứ không vượt trội hơn các cơ quan hiến tặng hiện có.

Về mặt đạo đức, trở ngại đầu tiên là nguồn gốc tế bào. Các organoid có nguồn gốc từ mô thai nhi hoặc mô trưởng thành. Việc phân lập từ phôi người phải tuân theo quy định chặt chẽ ở hầu hết các khu vực. 

Ví dụ, nghiên cứu về phôi và tế bào gốc phôi của người bị cấm ở Ý và Đức, trong khi ở Hy Lạp và Bồ Đào Nha chỉ cho phép nghiên cứu trên phôi dư cho đến ngày thứ 14 của quá trình phát triển trong ống nghiệm, sau khi có sự đồng ý và hiểu biết của người hiến giao tử và được các cơ quan có thẩm quyền chấp thuận. 

Câu hỏi là liệu quy tắc 14 ngày có thể bị vi phạm hay không. Ngoài ra, người hiến tặng có được thông tin đầy đủ, rõ ràng về lĩnh vực nghiên cứu và các mục đích sử dụng của mô phôi hay không?

Chỉ ở một số ít quốc gia, như Anh và gần đây là Hà Lan, có quy định cụ thể về cấp phép cho việc tạo phôi trong ống nghiệm cho mục đích nghiên cứu.

Với các cơ quan được nuôi cấy - ví dụ não được cấu thành từ thực thể thần kinh có nguồn gốc con người - vấn đề đặt ra là liệu chúng có thể có được các đặc điểm, khả năng nhận thức hoặc có tri giác của con người hay không. 

Trong trường hợp não bộ được phát hiện có biểu hiện trạng thái ý thức tối thiểu hoặc có tri giác, chúng có thể cần được bảo vệ đặc biệt. Đồng nghĩa, cần phải có các quy định để điều chỉnh nghiên cứu liên quan, bao gồm cả việc lưu trữ, thao tác và hủy bỏ chúng.

Ngoài ra, công nghệ nuôi cấy có thể được kết hợp với công nghệ chỉnh sửa gene. Ngay cả trong trường hợp công nghệ chỉnh sửa gene đã đạt đến mức độ an toàn tối ưu thì việc thay đổi bộ gene người có thể không được chấp nhận về mặt đạo đức. 

Một số người cho rằng việc chỉnh sửa bộ gene người trong các tế bào, sau đó được cấy ghép vào người có thể đánh dấu sự khởi đầu của một "cú trượt dài", mà đến cuối cùng sẽ dẫn tới chỉnh sửa gene trong tế bào mầm và phôi người, nhân bản người hoặc tạo ra các sinh vật lai giữa người và động vật - những ứng dụng không bảo vệ được giá trị cơ bản của phẩm giá con người.

Cuối cùng là nguy cơ thương mại hóa cơ quan cơ thể. Theo các văn bản và hướng dẫn của Mỹ hoặc châu Âu, các bộ phận cơ thể người sẽ không tạo ra lợi nhuận tài chính. Tuy nhiên, thực tế cho thấy lệnh cấm không nghiêm ngặt, tạo điều kiện cho hoạt động thương mại mua bán và chuyển giao mô.

Trong tương lai, nếu các mô và cơ quan được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm được ứng dụng rộng rãi trong thực hành y khoa, để thay thế một cơ quan bị suy yếu sẽ đem lại lợi ích to lớn cho người bệnh. Đặc biệt, với sự phát triển của kỹ thuật sinh học hiện nay, đôi khi còn tốt hơn cả cơ quan được thay thế. Tuy nhiên, cần có khuôn khổ quản lý rõ ràng hơn để những sản phẩm này phát huy tiềm năng to lớn mà không vi phạm đạo đức y học.