Khoa học - Y dược

Các nhà khoa học phát triển thận nhân tạo trong phôi lợn (29/09/2023)

Các nhà khoa học đã nuôi cấy thành công những quả thận được tạo ra từ hầu hết các tế bào của con người bên trong phôi lợn - đưa các nhà nghiên cứu tiến thêm một bước nữa trên con đường dài hướng tới việc tạo ra các bộ phận cơ thể sống của con người để cấy ghép.

Kỳ tích này là một bước tiến đến gần hơn tới việc phát triển nội tạng để cấy ghép

Kết quả được báo cáo ngày 7/9/2023 trên tạp chí Cell Stem Cell, đánh dấu lần đầu tiên một cơ quan rắn được nhân bản hóa, một cơ quan có cả tế bào người và động vật, được phát triển bên trong một loài khác.

Tao Tan, nhà sinh học tế bào tại Đại học Khoa học và Công nghệ Côn Minh ở Trung Quốc, người đã giúp tạo ra phôi người-khỉ tinh tinh đầu tiên vào năm 2021, cho biết: “Đây là một tiến bộ đáng kể trong thuyết chimerism giữa người và động vật học”.

Chỉ riêng tại Hoa Kỳ, hiện có hơn 100.000 người đang nằm trong danh sách chờ ghép tạng. Phần lớn những người đó cần được ghép thận. Để đáp ứng nhu cầu cấy ghép nội tạng cứu sống bệnh nhân này, các nhà khoa học đã theo đuổi các phương pháp mới để phát triển nội tạng và mô ở động vật (SN: 26/1/17).

Những tiến bộ trong vài năm gần đây bao gồm việc phát triển các cơ quan của chuột ở chuột (và ngược lại) và cơ xương và mô nội mô được nhân bản hóa ở lợn. Tuy nhiên, vẫn còn những trở ngại đáng kể, một phần do thách thức đối với tế bào của con người khi phát triển bên trong vật chủ lạ. Tế bào gốc đa năng do con người tạo ra, hay iPSC, có chức năng như một “bộ công cụ khởi đầu” để phát triển nhiều loại mô của con người, thường chết khi được đưa vào động vật vì tế bào của các loài có nhu cầu sinh lý khác nhau.

Nhà sinh học tế bào gốc Liangxue Lai, thuộc Viện Y sinh và Y tế Quảng Châu ở Trung Quốc, và nhóm của ông đã dành hơn 5 năm để cải tiến các phương pháp của họ nhằm nâng cao khả năng sống sót của tế bào gốc của con người.

Trong khi phôi lợn vẫn chỉ là các tế bào đơn lẻ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng công cụ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để chỉnh sửa hai gen cần thiết cho sự phát triển của thận. Điều đó tạo ra một khoảng trống trong iPSC của con người, một khi được tiêm vào không gian, có thể phát triển thành tế bào thận. Các tế bào gốc của con người cũng được điều chỉnh để có các gen hoạt động đặc biệt làm giảm quá trình apoptosis, hay sự chết của tế bào, nhằm giữ cho các tế bào sống đủ lâu để có được chỗ đứng và bắt đầu hình thành thận.

Hơn 1.800 phôi sau đó được chuyển vào lợn nái thay thế, trong đó 5 phôi được thu hoạch để nghiên cứu trong vòng 28 ngày đầu tiên. Cả năm đều có thận bình thường phù hợp với mức độ phát triển của chúng và các cơ quan chứa 50% đến 60% tế bào có nguồn gốc từ con người. Tan cho biết, đó là tỷ lệ tế bào người cao nhất từng được quan sát thấy trong bất kỳ cơ quan nào được nuôi cấy bên trong cơ thể lợn. Các nhà nghiên cứu cho biết, nếu có thêm thời gian, không có dấu hiệu nào cho thấy thận sẽ không tiếp tục tăng trưởng và phát triển bình thường, có thể do tế bào người ngày càng lấn át tế bào lợn.

Massimo Mangiola, nhà miễn dịch học cấy ghép tại Đại học Langone Health, New York, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết nghiên cứu này là “một bước quan trọng và thú vị”. Tuy nhiên, ông lưu ý rằng vẫn còn nhiều năm nữa mới có thể cấy ghép xeno có đầy đủ chức năng.

Trong khi các tế bào gốc đã biệt hóa thành nhiều loại tế bào, bao gồm tế bào ống thận và mô đang phát triển, thì thận của con người có hơn 70 loại tế bào riêng biệt mà các nhà khoa học sẽ cần phải tổng hợp lại. Và cho đến khi các nhà nghiên cứu có thể tạo ra một cơ quan 100% là của con người, rất có thể những ca cấy ghép như vậy sẽ dẫn đến sự đào thải.

Ngoài ra, một số iPSC đã phân biệt nhầm thành các tế bào thần kinh trong não và tủy sống của phôi. Mangiola nói rằng các tế bào dường như là ngẫu nhiên và điều này sẽ tạo ra một tình thế khó khăn về mặt đạo đức.

Để tránh những vấn đề đạo đức như vậy, Lai cho biết trong tương lai nhóm sẽ loại bỏ các gen điều phối sự biệt hóa của tế bào gốc thành tế bào thần kinh - cũng như thành tế bào mầm, trứng và tinh trùng, những gen truyền thông tin di truyền cho con cái. Nhóm nghiên cứu cũng đang theo đuổi việc phát triển các tiền chất cơ quan khác của con người ở lợn, bao gồm cả tim và tuyến tụy.

Lai nói: “Chúng tôi cảm thấy rằng chúng tôi đã đạt được một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực này, nhưng đây mới chỉ là bước đầu tiên và vẫn còn nhiều thách thức. Chúng tôi lạc quan rằng với thời gian và nỗ lực, chúng tôi cũng có thể vượt qua những thách thức này”.

P.T.T (NASATI), theo https://www.sciencenews.org/article/grow-human-kidney-pig-embryo. 9/7/2023