Nghiên cứu nuôi cấy da thịt con người

Trong khi chờ đợi, kỹ thuật mô trở thành một phần chuẩn mực của thực hành lâm sàng da thịt nhân tạo thế hệ đầu tiên sẽ được sử dụng trong các thử nghiệm hóa chất, dược phẩm và mỹ phẩm.

Ngành kỹ thuật mô ra đời

Một cánh tay cơ khí gắn một hộp nhựa nhỏ chứa đầy dung dịch loãng màu hồng. Một tia laser nhẹ nhàng chiếu qua dung dịch, cho phép một rôbốt khác hút đưa lên một rãnh thép, bơm vài giọt qua những ống tĩnh mạch nhỏ bằng sợi tóc. Một màn hình ghi nhận nhiệt độ, dioxide carbon và mức độ ẩm. Đó là cảnh có thật diễn ra trong phòng thí nghiệm tại Viện Công nghệ sinh học và Kỹ nghệ mặt Fraunhofer (IGB) tại thành phố Stuttgart (tây nam nước Đức).

Hoàn toàn vô trùng trong phòng kín, các cỗ máy này mới bắt đầu sản xuất một sản phẩm lạ thường: Da người. Mỗi tháng, nhà máy da này sẽ sản xuất 5.000 đĩa mô có kích thước bằng đồng xu, với giá dự kiến là  50 bảng (72 USD) /đĩa mô. Sản phẩm này có màu hơi trắng, gần như trong suốt, mặc dù giám đốc dự án Heike Walles cho rằng có thể làm ra mô màu nâu.

Các mẩu mô được ngâm trong dung dịch dinh dưỡng thuộc dự án thí điểm ở đây đang mở đường cho một kỷ nguyên mới. Trong kỷ nguyên đó, mô cơ con người sẽ trở thành một sản phẩm công nghiệp. Phép lạ hóa thân, từng diễn ra chỉ một lần trong bóng tối của tử cung, bây giờ diễn ra dưới ánh đèn neon lạnh lẽo của một cơ sở lắp ráp do rôbốt kiểm soát.

Điều này có nghĩa là Heike Walles, 48 tuổi, người đứng đầu Khoa Kỹ thuật Mô và Tế bào của Viện IGB, cuối cùng đã đạt được mục tiêu của mình. Là một nhà hóa sinh, Walles đã dành toàn bộ sự nghiệp của mình cho việc nuôi cấy mô.

Hình ảnh đặc biệt thúc đẩy Walles lao sâu vào lĩnh vực tương lai này là bức ảnh nổi tiếng từ phòng thí nghiệm Vacanti tại Trường đại học Harvard. Tại đó 15 năm trước, hai anh em Jay và Chuck Vacanti tạo ra một cấu trúc sụn hình lỗ tai và ghép nó lên lưng con chuột. Khi anh em nhà Vacanti trình bày cho thế giới thấy bức ảnh dự án của mình, họ cũng phác họa một tầm nhìn táo bạo về tương lai của y học, hứa hẹn mở ra một kỷ nguyên mới trong lịch sử y học cấy ghép. Bởi vì nếu mô con người có thể thực hiện theo đơn đặt hàng, sẽ không bao giờ tái diễn tình trạng thiếu hụt các cơ quan hiến tặng. Anh em nhà Vacanti cũng mô tả tim và gan người có chức năng hoàn thiện sẽ được nuôi cấy ra sao trong phòng thí nghiệm. Chuck Vacanti thậm chí còn nói hoàn toàn có khả năng sản xuất toàn bộ các chi, thông qua một bản vẽ phác thảo một cánh tay nhân tạo. Họ gọi ngành công nghiệp mới của mình là "kỹ thuật mô".

Những bước tiên phong

Say mê viễn cảnh này, Walles đăng ký vào Khoa Phẫu thuật tim tại Trường Y khoa Hannover (MHH) để học cách sản xuất các động mạch và van tim. Cô nhanh chóng nhận ra viễn cảnh đó xa xôi quá. Ngay từ đầu, các nhà nghiên cứu hứa hẹn quá nhiều để mọi người tin vào công nghệ mới. Tuy nhiên, tiến bộ khoa học chỉ có chừng mực và mọi người bắt đầu thất vọng. Nhưng các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Vacanti gần đây cũng cho ra đời một trái tim nhân tạo to bằng quả anh đào có thể "sống" 40 ngày trong lồng ấp. Thậm chí họ còn cấy một lá phổi tổng hợp vào một con chuột, giúp nó sống thêm nhiều giờ nữa.

Tại Viện IGB ở thành phố Stuttgart (tây nam nước Đức), các nhà khoa học đã phát triển thành công kỹ thuật sản xuất mô người.

Ở các nơi khác, nhiều bác sĩ phẫu thuật thành công trong cả các thử nghiệm trên người. Chẳng hạn các bác sĩ ở bắc Carolina đã nuôi bàng quang từ tế bào gốc, sau đó họ cấy thành công cho trẻ em bị dị tật cơ quan này. Trong một thí nghiệm ngoạn mục hơn tại thành phố Kiel phía bắc nước Đức, các bác sĩ đã mạo hiểm tái tạo lại xương hàm bị khối u xâm lấn của một bệnh nhân. Họ thiết kế phần xương hàm cần tái tạo trên máy vi tính, sử dụng thiết kế đó để tạo khuôn bằng dây titan, sau đó cấy các tế bào tủy xương của bệnh nhân 56 tuổi này lên khuôn. Chờ 7 tuần cho các tế bào lấp đầy khuôn, các nhà phẫu thuật gắn nó vào khuôn mặt của bệnh nhân. Thành công vượt mọi mong đợi.

Rắc rối tuần hoàn máu

Trong thực hành lâm sàng thường ngày, tất cả các nỗ lực nói trên vẫn chưa đủ, bởi vì cho đến nay, ngành kỹ thuật mô vẫn còn là một nghề thủ công tinh tế, đòi hỏi rất nhiều sự cần cù và kiên nhẫn. Các phòng thí nghiệm công nghệ sinh học hiện nay phát triển hàng chục loại tế bào khác nhau trên khuôn xốp, cao su hoặc gel, nhưng hầu hết chúng không thể sử dụng trên cơ thể người. Đặc biệt là vòng tuần hoàn máu gây trở ngại nhiều cho các nhà nghiên cứu, và nhiều nỗ lực liên tiếp thất bại trong sản xuất các mạch máu, giúp cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cho các cơ quan nhân tạo.

Sụn là loại mô duy nhất không quá phức tạp. Hàng năm, các nhà phẫu thuật ở Đức cấy khoảng 600 miếng sụn nhân tạo, và số lượng bệnh nhân thay sụn nuôi trong phòng thí nghiệm thành công (trong các trường hợp hư khớp xương đầu gối hoặc đĩa cột sống) đã đạt hàng ngàn trường hợp. Các nhà khoa học hy vọng rằng trong tương lai gần, các loại mô khác sẽ sẵn sàng cho sử dụng lâm sàng tương tự như sụn