Các nhà khoa học 'in' trái tim 3D bằng cách sử dụng mô của bệnh nhân
Mặc dù in 3D đã có những bước phát triển nhảy vọt trong vài năm qua, nhưng việc sử dụng nó để in các cơ quan chức năng của con người vẫn còn là một giấc mơ xa vời. Tuy nhiên, gần đây, các nhà khoa học đã đưa giấc mơ này đến gần hơn một bước.
Tín dụng hình ảnh: Advanced Science 2019 The Authors
Bệnh tim mạch là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu ở Hoa Kỳ.
Theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC), 610.000 người ở Hoa Kỳ chết vì bệnh tim mỗi năm.
Khi bệnh đã tiến triển đến giai đoạn cuối, lựa chọn điều trị duy nhất là ghép tim.
Vì có quá ít người hiến tim nên thời gian chờ đợi để có được một ca ghép cứu sống là rất lâu.
Các nhà khoa học đang muốn tìm cách vá các mô tim hiện có để loại bỏ hoặc hoãn nhu cầu cấy ghép.
Ví dụ, nếu các bác sĩ phẫu thuật có thể đưa một vật liệu vào tim, nó có thể tạo thành một giá đỡ tạm thời để hỗ trợ các tế bào và thúc đẩy tổ chức lại tế bào.
Cái gọi là kỹ thuật mô tim này có một số vấn đề; chủ yếu, các nhà khoa học cần tìm ra một loại vật liệu mà cơ thể sẽ không từ chối. Các nhà nghiên cứu đã thử nhiều loại vật liệu và phương pháp, nhưng ứng cử viên hoàn hảo là các tế bào từ cơ thể bệnh nhân.
Bioink và tế bào gốc
Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã đạt được một số tiến bộ trong việc tái tạo nhân tạo mô người.
Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Tel Aviv ở Israel đã tiến hành công việc này thêm một bước nữa và chuyển kỹ thuật mô tim sang giai đoạn tiếp theo.
“Đây là lần đầu tiên bất kỳ ai ở bất kỳ đâu cũng chế tạo và in thành công toàn bộ một trái tim với đầy đủ các tế bào, mạch máu, tâm thất và các khoang.”
Trưởng nhóm nghiên cứu, GS Tal Dvir
Các nhà khoa học đã thiết kế một cách tiếp cận đột phá cho phép họ tạo ra thứ gần nhất với trái tim nhân tạo cho đến nay.
Bước đầu tiên của họ là lấy sinh thiết mô mỡ từ bệnh nhân; sau đó, họ tách vật chất tế bào khỏi vật chất không tế bào.
Các nhà nghiên cứu đã lập trình lại các tế bào của mô mỡ để trở thành tế bào gốc đa năng, có thể phát triển thành nhiều loại tế bào cần thiết để phát triển trái tim.
Vật liệu không tế bào bao gồm các thành phần cấu trúc, chẳng hạn như glycoprotein và collagen; các nhà khoa học đã sửa đổi chúng để biến chúng thành một “liên kết sinh học”.
Sau đó, họ trộn bioink này với các tế bào gốc. Các tế bào này được biệt hóa thành tế bào tim hoặc tế bào nội mô (tạo mạch máu), mà các nhà khoa học có thể sử dụng để tạo ra các miếng dán tim, bao gồm cả các mạch máu.
Họ mô tả chi tiết các phương pháp của họ trong một bài báo gần đây được xuất bản trên tạp chí Khoa học tiên tiến.
'Kích thước của trái tim thỏ'
“Trái tim này được làm từ tế bào người và vật liệu sinh học dành riêng cho bệnh nhân. Trong quy trình của chúng tôi, các vật liệu này đóng vai trò là các liên kết sinh học, các chất được tạo ra từ đường và protein có thể được sử dụng để in 3D các mô hình mô phức tạp, ”GS Dvir nói.
Anh ấy tiếp tục nói: “Trước đây người ta đã tìm cách in 3D cấu trúc của một trái tim, nhưng không phải với các tế bào hay mạch máu. Kết quả của chúng tôi chứng minh tiềm năng của cách tiếp cận của chúng tôi đối với việc thay thế mô và cơ quan được cá nhân hóa bằng kỹ thuật trong tương lai. ”
Để chứng minh tiềm năng của kỹ thuật của họ, các nhà khoa học đã tạo ra một trái tim nhỏ nhưng chính xác về mặt giải phẫu, hoàn chỉnh với các mạch máu và tế bào.
“Ở giai đoạn này, trái tim 3D của chúng tôi nhỏ, bằng kích thước của trái tim thỏ,” GS Dvir nói. "Nhưng trái tim lớn hơn của con người đòi hỏi cùng một công nghệ."
Điều đáng chú ý là công nghệ này còn rất xa mới có thể thay thế được việc cấy ghép tim. Đây chỉ là một bước nữa trên con đường - mặc dù là một bước khá lớn.
Nhiệm vụ quan trọng tiếp theo, như GS Dvir nói, là dạy chúng cư xử như những trái tim; ông giải thích rằng họ “cần phát triển thêm trái tim in. Các tế bào cần hình thành khả năng bơm; họ hiện có thể ký hợp đồng, nhưng chúng tôi cần họ làm việc cùng nhau. ”
“Hy vọng của chúng tôi,” anh ấy tiếp tục, “là chúng tôi sẽ thành công và chứng minh được tính hiệu quả và hữu ích của phương pháp của chúng tôi.”
Vẫn còn một con đường dài phía trước, nhưng các nhà nghiên cứu rất vui mừng về việc họ đã đi được bao xa.
“Có thể, trong 10 năm nữa, sẽ có máy in nội tạng ở các bệnh viện tốt nhất trên thế giới, và các quy trình này sẽ được tiến hành thường xuyên”.
Giáo sư Tal Dvir
