In 3D sinh học đem lại hy vọng điều trị chấn thương não

Trong một bước đột phá quan trọng, một nhóm nhà khoa học đã tạo ra mô não bằng cách sử dụng tế bào gốc của con người thông qua in 3D. Sự tiến bộ này hứa hẹn sẽ có những ứng dụng tiềm năng trong tương lai trong điều trị chấn thương não. Lần đầu tiên, một nhóm nhà nghiên cứu của Đại học Oxford chứng minh rằng các tế bào thần kinh có thể được in 3D để tái tạo cấu trúc của lớp ngoài của não: vỏ não. Thành tựu này đánh dấu một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực kỹ thuật mô thần kinh. Francis Szele, phó giáo sư và tác giả cấp cao, cho biết trong một thông cáo chính thức: “Việc sử dụng các lát não sống tạo ra một nền tảng mạnh mẽ để thẩm vấn tiện ích của in 3D trong việc sửa chữa não”.

In 3D mô não hai lớp

Lĩnh vực in 3D mô sinh học tiên tiến đòi hỏi phải chế tạo từng lớp cấu trúc mô sống bằng máy in 3D chuyên dụng. Công nghệ tiên phong này có tiềm năng to lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là y học và nghiên cứu. Cho đến nay, không có phương pháp nào đảm bảo rằng tế bào gốc in 3D có thể hình thành chính xác cấu trúc phức tạp của não người. Trong bước phát triển mới này, nhóm nghiên cứu có thể in 3D mô vỏ não hai lớp bằng công nghệ in giọt có độ chính xác cao.

Mô này được in 3D bằng cách sử dụng hàng ngàn tế bào gốc đa năng do con người tạo ra (hiPSC), có thể tạo ra bất kỳ loại tế bào nào mà con người mong muốn cho mục đích điều trị. Các tế bào được lơ lửng trong dung dịch tạo ra hai loại mực sinh học riêng biệt, sau đó được sử dụng trong quá trình in để tạo ra cấu trúc não hai lớp này. Zoltán Molnár, tác giả cấp cao, cho biết: “Sự phát triển của trí não con người là một quá trình tinh tế và phức tạp với một chuỗi phức tạp. Sẽ thật ngây thơ khi nghĩ rằng chúng ta có thể tái tạo lại toàn bộ quá trình phát triển của tế bào trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, dự án in 3D của chúng tôi cho thấy sự tiến bộ đáng kể trong việc kiểm soát số phận và sự sắp xếp của iPSC của con người để hình thành các đơn vị chức năng cơ bản của vỏ não”.

Mô được cấy vào chuột

Mô sinh học được in và đặt vào các lát não chuột. Điều đáng ngạc nhiên là mô được thiết kế nhỏ bé này đã thể hiện sự tích hợp vững chắc về cấu trúc và chức năng với mô chủ xung quanh. Ngay sau đó, hoạt động truyền tín hiệu của các tế bào được cấy ghép khớp với hoạt động truyền tín hiệu của tế bào chủ. Sau thành tựu quan trọng này, nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu nâng cao hơn nữa công nghệ in giọt nước để phát triển mô vỏ não phức tạp và nhiều lớp hơn.

Linna Chu, một trong những tác giả cấp cao, báo cáo: “Kỹ thuật in giọt của chúng tôi cung cấp phương tiện tạo ra mô 3D sống với cấu trúc mong muốn, đưa chúng tôi đến gần hơn với việc tạo ra phương pháp điều trị cấy ghép cá nhân hóa cho chấn thương não”.

Chấn thương sọ não gây tổn thương đáng kể cho vỏ não. Những chấn thương này có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra, bao gồm chấn thương, đột quỵ và phẫu thuật khối u não, đồng thời có thể dẫn đến suy giảm khả năng nhận thức, vận động và lời nói. Hiện tại, không có phương pháp điều trị khả thi nào. Liệu pháp tái tạo mô có thể là một phương pháp điều trị khả thi để chữa lành và sửa chữa các bộ phận của não sau khi bị tổn thương.

Yong Cheng Jin, tác giả chính của công trình mới này, bình luận: “Tiến bộ này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc chế tạo vật liệu có đầy đủ cấu trúc và chức năng của mô não tự nhiên. Công trình này sẽ mang lại cơ hội duy nhất để khám phá hoạt động của vỏ não con người và về lâu dài, nó sẽ mang lại hy vọng cho những cá nhân bị chấn thương não”.

Ngoài việc giải quyết chấn thương não, nhóm nghiên cứu còn đề xuất rằng những mô được thiết kế này có thể ứng dụng trong thử nghiệm thuốc và nghiên cứu về sự phát triển của não.