Năm quả thân có kích thước thu nhỏ được tạo ra bằng công nghệ in 3D ở Đại học KH&CN Huazhong

Giống như việc in gan bằng công nghệ 3D trước đây, quả thận in sinh học cũng có kích thước thu nhỏ nhưng với 90% tế bào sống được.

Để sản xuất các tế bào sống làm nguyên liệu, các mẫu tế bào thận người được nuôi cấy với số lượng lớn trong môi trường giàu dinh dưỡng là hydrogel.

Vì sản phẩm nội tạng được tạo bởi những tế bào sống đang tăng trưởng nên quá trình in sinh học khác hẳn so với việc in ra các đồ vật. Theo GS Xu Mingen, trưởng nhóm nghiên cứu, để in ra một cái cốc, người ta phải đổ đầy nguyên liệu vào sản phẩm, nhưng do mỗi tế bào còn bao gồm các mạch máu và các mô nên phải bảo đảm có đủ không gian cho chúng phát triển.

Cấu trúc thận được tạo ra từ công nghệ in 3D có thể tồn tại bốn tháng trong một môi trường nhất định và có thể thực hiện chức năng lọc máu cũng như tạo ra nước tiểu, theo tường thuật của Xu Mingen.

Trong các loại nội tạng thì nhu cầu về thay thế thận là lớn nhất. Tuy nhiên vẫn còn một chút hoài nghi vì cho đến nay nhà nghiên cứu Xu Mingen chưa hề giới thiệu thành quả của mình trên tạp chí khoa học chuyên đề nào và do đó các chuyên gia thẩm định độc lập chưa thể đánh giá. Nhưng việc tạo mô tế bào và cơ quan nội tạng thông qua công nghệ in phun và công nghệ tia laser đã khá phổ biến trên thế giới và không còn là điều gây hoài nghi.

Giá một máy in khoảng 500.000 đôla Mỹ

Viện Y học tái tạo Wake Forest (Wake Forest Institute for Regenerative Medicine) ở North-Carolina hiện đứng vị trí đầu bảng về công nghệ in nội tạng. Tại đây, hồi năm ngoái, hai nhà nuôi dưỡng mô tế bào Anthony Atala và James Yoo đã thành công trong việc in những quả thận thu nhỏ. Ngoài ra, Viện cũng đã tạo ra những mẩu sụn cho tai và mũi, mô cơ bắp và xương.

“Chúng tôi không những có thể xếp đặt chính xác các loại tế bào khác nhau mà cả các protein, các yếu tố sinh trưởng và các chất khác vào một cấu trúc để in nhằm hỗ trợ việc tái tạo cơ quan nội tạng,” theo nhà nghiên cứu Yoo, lãnh đạo nhóm Bioprinting tại Viện. Dự án thận hiện còn ở “giai đoạn sơ khai”, tuy nhiên dù sao cũng đã tạo ra những quả thận thu nhỏ, cấy vào một con bò đực và nó có thể lọc được nước tiểu. Tuy nhiên nhà nghiên cứu Yoo không quen biết ông bạn đồng nghiệp người Trung Quốc nên không muốn bình luận gì về sự việc này.

Nhà nghiên cứu Yoo nhấn mạnh, để quả thận được tạo ra bằng công nghệ in 3D có thể hoạt động thì còn phải mất nhiều năm nữa vì một mặt phải nuôi và sản xuất đủ tế bào trong phòng thí nghiệm để cung cấp cho máy in, quá trình này rất phức tạp. Ông Yoo nói “để nuôi được triệu triệu tế bào dùng cho dự án phải mất nhiều tuần lễ”. Mặt khác, máy in chưa thể kết nối cơ quan nội tạng nhân tạo với các mạch máu ở người bệnh – điều này có ý nghĩa vô cùng quan trọng vì các cơ quan nội tạng như thận, gan hay tuyến tụy có lượng máu chảy qua rất lớn.

Theo ông Yoo, trước mắt lý do không tán thành dùng máy in nội tạng trong các cơ sở y tế là vấn đề giá cả. Loại máy in đặt tại Viện Wake Forest cần khoảng 5 đến 8 phút để in một vành tai, còn để in một quả thận thu nhỏ cần 24 tiếng đồng hồ, giá một máy in là nửa triệu đôla Mỹ.

Da nhân tạo với mạch máu thật

Nhà khoa học Lothar Koch thuộc Trung tâm Laser ở Hannover đề ra những mục tiêu trong tầm tay. Người phụ trách nhóm “Biofabrication” cộng tác với các nhà nghiên cứu về tái tạo thuộc Exzellenzclusters Rebirth của Đại học Y Hannover đã chế tạo các mô liên kết (connective tissue) và tế bào sừng (keratin) để in ra các mẩu da nhân tạo với một máy in laser cải tiến.

Nhà nghiên cứu Koch kể “chúng tôi đã thử nghiệm da nhân tạo ở chuột thì thấy mạch máu thậm chí có thể kết nối với lớp mô tế bào. Tuy nhiên còn cần có thêm thời gian để có thể thực hiện điều này ở người.”

Loại thận mini cũng như da nhân tạo của ông Koch còn khác biệt nhiều so với nguyên bản, thí dụ còn thiếu tế bào tuyến (gland cells) hay tế bào miễn dịch (immune cells). Tuy nhiên cho đến thời điểm này, nhiều loại tế bào trên đã có thể nuôi dưỡng được mặc dù rất phức tạp. “Vấn đề đặt ra là liệu các loại tế bào mà con người tạo được trong phòng thí nghiệm có thực sự tương ứng với các tế bào tự nhiên và có thực hiện được các chức năng của chúng hay không, điều này còn là một dấu hỏi,” ông Koch nói.

Augustinus Bader, nhà nuôi tạo mô thuộc Đại học Leipzig cho rằng, để in được cơ quan nội tạng cần phải có môi trường nuôi tế bào tốt nhất vì tế bào nuôi trong môi trường ống nghiệm phát triển khác với tế bào ở trong cơ thể.

Đây là lý do làm cho Bader thiên về công nghệ kích thích cơ thể tự tái tạo các mô cơ cần thiết. “Con người và động vật cấp cao có khả năng tự kiểm tra rất tốt quá trình tái tạo trong cơ thể, ở bên ngoài cơ thể không có cơ chế kiểm soát này.”

Chỉ có sự hỗ trợ của khả năng tự tái tạo của cơ thể thì mới có những tổ chức nội tạng hoàn thiện sau khi được in ra. Tuy nhiên nhà nghiên cứu Yoo cho rằng, các tế bào trong các cơ quan nội tạng do máy in tạo ra cũng có những hành vi như tế bào trong cơ thể.

Theo báo Tia sáng