Công nghệ in 3D sinh học: Hy vọng cho việc cấy ghép tạng
Bệnh nhân Louis Washkansky được ghép tim nhưng chỉ sống được 18 ngày sau phẫu thuật, nguyên nhân có thể do các loại thuốc ức chế hệ miễn dịch gây ra.
Trong bài phát biểu kỷ niệm 50 năm ngày cuộc phẫu thuật thay tim đầu tiên, Giáo sư Stephen Westaby, Đại học Oxford, cho rằng trong 10 năm tới việc thay tim cũng như hiến tặng tim sẽ không còn cần thiết mà thay vào đó là các công nghệ tiên tiến như tim nhân tạo hoặc tế bào gốc...
Nửa thế kỷ đã trôi qua, y học đã có những tiến bộ đáng kinh ngạc, ngày nay các bác sĩ đã có thể ghép gần như bất kì cơ quan nội tạng nào cho cơ thể con người. Theo ghi nhận đã có ít nhất 21 cơ quan nội tạng từ thận, tim,… đến mô đã được cấy ghép thành công.
Cấy ghép tạng, khi cầu vượt quá cung
Lĩnh vực cấy ghép tạng luôn là một ngành kỹ thuật cao, phức tạp đòi hỏi những nghiên cứu chuyên sâu về y sinh học, con người và vẫn còn tiềm ẩn nhiều rủi ro.
Có thể hiểu cấy ghép nội tạng là phẫu thuật di chuyển nội tạng từ người này sang người khác với mục đích thay thế nội tạng bị hư hỏng. Việc lấy nội tạng có thể thực hiện trên người sống hoặc đã chết. Nội tạng và mô được cấy ghép trong nội bộ một cơ thể được gọi là autograft, phẫu thuật cấy ghép trên hai cá thể cùng loài gọi là allograft.
| Bệnh nhân sau khi trải qua phẫu thuật ghép tạng cần sử dụng thuốc chống thải ghép để duy trì sự sống của cơ thể và của bộ phận cấy ghép. |
Phẫu thuật tự cấy ghép (autograft) được thực hiện với mô dư thừa, có thể tái sinh như ghép da, chiết xuất mạch… và đôi khi còn để loại bỏ các mô, điều trị bệnh nhân hoặc mô đó trước khi chuyển chúng trở lại vị trí cũ (ghép tế bào gốc tạo máu và lưu trữ máu trước phẫu thuật).
Mô được cấy ghép gồm xương, gân, da, giác mạc, dây thần kinh, van tim, mạch máu… Giác mạc và cơ xương là mô được cấy ghép nhiều nhất. Các bộ phận có thể được cấy ghép là gan, thận, tim, phổi, tuyến tụy, tuyến ức và ruột… trong đó thận là cơ quan thường được cấy ghép nhất, sau đó là gan và tim.
Việc cấy ghép nội tạng cũng đặt ra một số vấn đề về đạo đức sinh học, như việc định nghĩa thế nào là cái chết, khi nào thì cơ quan cấy ghép được cho phép cấy ghép… và cả số tiền thanh toán cho chúng.
Những mô (trừ giác mạc) đều có thể lưu trữ được tối đa 5 năm. Chúng có thể được thu hồi từ những người hiến tạng tử vong do cái chết tuần hoàn, chết não… tối đa 24 giờ sau khi tim ngừng đập.
Bệnh nhân sau khi trải qua phẫu thuật ghép tạng cần sử dụng thuốc chống thải ghép để duy trì sự sống của cơ thể và của bộ phận cấy ghép. Dù người cho và người nhận tạng đều phải có chỉ số sinh học tương đồng nhưng mỗi cơ thể lại có một hệ thống miễn dịch khác nhau.
Đã có trường hợp hệ thống miễn dịch của bệnh nhân sau khi cấy ghép không tiếp nhận cơ quan mới, dẫn tới hư hỏng tạng ghép và thậm chí gây tử vong.
Những nhà nghiên cứu đã tìm mọi cách để làm cho hệ miễn dịch chấp nhận tạng ghép, như phương pháp tiêm tế bào gốc vào tủy xương người nhận tạng. Phương pháp này nhằm tạo ra hệ miễn dịch mới cho người bệnh, với hy vọng cơ thể có thể dễ dàng tiếp nhận tạng ghép.
| Cho đến nay, công nghệ in 3D đã mang tới một “cuộc cách mạng” trị giá hàng tỉ USD. |
Câu hỏi được đặt ra là bệnh nhân ghép tạng có sống thọ không? Theo các chuyên gia, cùng với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, việc kéo dài sự sống 10~20 năm cho bệnh nhân ghép tạng đã không còn quá hiếm.
Việc sử dụng thường xuyên thuốc chống đào thải sẽ làm hệ thống miễn dịch suy yếu, dẫn tới việc bệnh nhân dễ nhiễm bệnh, kể cả các bệnh thông thường như cảm cúm…
Theo y học hiện đại, giải pháp tối ưu là việc ghép thay thế các cơ quan nội tạng bị suy, tuy nhiên trên thực tế không phải lúc nào cũng có sẵn tạng để thay thế. Luôn có tình trạng người bệnh phải chờ đợi nhiều năm để có tạng phù hợp.
Theo một thống kê ở Mỹ, nơi có hệ thống tiếp nhận tạng cho hiến rất chuyên nghiệp thì cũng cần phải chờ tới 3 năm để được ghép thận và khoảng 2 năm để ghép gan.
Một thống kê mới đây của Quỹ tim Anh (BHF) cho biết số bệnh nhân chờ được ghép tim tăng lên 162% trong vòng 10 năm qua, và chỉ có khoảng 200 ca ghép tim được thực hiện mỗi năm… một con số rất hạn chế bởi nguồn cung khan hiếm.
Nhu cầu ghép tạng cao khiến cho có hiện tượng một số cá nhân tự mình hoặc thông qua môi giới rao bán nội tạng với lý do tài chính khó khăn... đây là loại giao dịch bị pháp luật cấm nhưng được các bên sử dụng nhiều mánh lới để lách luật. Đã xảy ra những tai biến cho cả người cho và người nhận do không được sàng lọc kỹ càng và tuân thủ quy trình cho - nhận.
Theo ước tính việc buôn bán tạng bất hợp pháp mang lại lợi nhuận trị giá hàng tỷ USD mỗi năm. Trong cuốn sách The Red Market của tác giả, nhà báo điều tra Scott Carney đã sử dụng cụm từ “thị trường đỏ” để mô tả các các giao dịch buôn bán cơ thể con người.
Scott Carney tiết lộ về một ngôi làng ở Ấn Độ, nơi hầu hết những người dân đều có sẹo ở bụng, dấu vết của một cuộc phẫu thuật lấy thận.
Ông cho rằng thị trường ngầm buôn bán nội tạng có được từ các vụ bán một phần cơ thể của người nghèo là dã man và vô đạo đức nhất.
| Dự đoán trong 10 năm tới, người ta sẽ có thể tạo ra những cơ quan hoàn chỉnh với đầy đủ chức năng hoạt động như của con người. |
In 3D có phải là phép màu?
Bên cạnh việc áp dụng phương pháp tế bào gốc để phát triển các cơ quan nội tạng trong phòng thí nghiệm, sau đó cấy ghép chúng vào cơ thể con người thì công nghệ in 3D sinh học cũng đang phát triển mạnh mẽ.
Cho đến nay, công nghệ in 3D đã mang tới một “cuộc cách mạng” trị giá hàng tỉ USD trong việc tạo ra các bộ phận cơ thể con người, bào chế thuốc và sản xuất thiết bị y tế.
Công nghệ in 3D hay còn gọi là công nghệ chế tạo đắp lớp được ra đời năm 1984 bao gồm một chuỗi các công đoạn được kết hợp để tạo ra một vật thể ba chiều. Các lớp vật liệu được đắp chồng lên nhau, định dạng và được kiểm soát bởi máy tính để tạo ra vật thể.
Những vật thể này có hình dạng bất kỳ tùy thuộc mô hình 3D hoặc nguồn dữ liệu điện tử được nhập vào máy tính. Máy quét 3 chiều nhận dạng vật thể muốn in, sau đó dùng phần mềm chuyên dụng để phân tích và tạo thành một bản thiết kế sau đó chuyển tới máy in. Có thể nói máy in 3D là một máy chế tạo công cụ điều khiển bằng máy tính (CNC) hoặc là một dạng robot công nghiệp.
Công nghệ in 3D sinh học nhằm tạo ra các cơ quan cơ thể người thì sử dụng nguồn mực sinh học, thực chất là dung dịch dinh dưỡng có chứa các tế bào gốc. Máy tính điều khiển quá trình in sẽ phân bố các tế bào gốc qua các van kiểm soát để tạo nên vật thể muốn in. Toàn bộ quá trình này được theo dõi chặt chẽ trong môi trường vô trùng tuyệt đối.
Một công bố mới đây cho thấy các nhà nghiên cứu đã chế tạo thành công máy in 3D sinh học có khả năng tạo ra tế bào gốc của phôi thai người. Tế bào mang tên hESCs này có thể phát triển thành nhiều loại tế bào khác như mô não, xương hoặc cơ bắp con người.
Có thể trong tương lai, các tế bào sống sẽ được nạp vào máy để có thể phát triển thành một quả thận, trái tim hoàn chỉnh.
Công trình nghiên cứu của Đại học Rostock, Đức lại cho phép tạo ra những mạch máu nhân tạo. Trong khi đó, những miếng vá tim nhằm phục hồi các tế bào tim được các nhà nghiên cứu từ Đại học Sydney, Úc và Viện Y khoa Harvard, Mỹ đưa vào thí nghiệm trên chuột.
Họ cũng đã tạo ra các mô tim với đầy đủ thuộc tính cơ sinh học như tim người. Hiện nay, công nghệ in 3D sinh học vẫn chưa có thể tạo ra trọn vẹn một cơ quan để có thể cấy ghép. Tuy nhiên các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo các mô sinh học để thay thế cho những cơ quan bị tổn thương.
Phương pháp này hứa hẹn sẽ giải quyết được vấn đề tương thích sinh học và giảm nguy cơ bị thải loại cho bệnh nhân phải cấy ghép nội tạng. Dự đoán trong 10 năm tới, người ta sẽ có thể tạo ra những cơ quan hoàn chỉnh với đầy đủ chức năng hoạt động như của con người.