Tim có nhịp đập riêng được tạo ra như thế nào?

Đột phá nói trên là công trình nghiên cứu của các chuyên gia ở Đại học Pittsburgh, Mỹ (UOP) trong lĩnh vực y học tim mạch. Không giống các bộ phận khác được nuôi trồng trong phòng thí nghiệm như gan, phổi..., tim là bộ phận có cấu trúc cực kỳ phức tạp, có nhịp đập riêng, ổn định và phải được điều khiển đồng bộ bởi hệ thống tuần hoàn. Điều này có thể hiểu là khó tái tạo, phải tạo ra một hệ thống liên hoàn mới chứ không chỉ có riêng trái tim.

Để tạo được trái tim kiểu này, các nhà khoa học ở UOP đã sử dụng các tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC). Đây là những tế bào giống như các tế bào gốc, nó được thu gom từ tế bào trưởng thành và buộc phải thể hiện một số gen nhất định. Bằng việc dùng các tế bào có nguồn gốc từ máu, da, dạ dày và cả các tế bào có trong nước tiểu, các nhà khoa học có thể chuyển chúng thành dạng iPSC và sau đó chuyển tiếp thành sản phẩm theo ý định chủ quan của con người. Về cơ bản, hầu hết các đặc tính của tế bào gốc là không có sự hạn chế, mặc dù sự khác biệt giữa các tế bào iPSC và các tế bào gốc đến nay khoa học vẫn chưa hiểu đầy đủ. Do các tế bào gốc đa năng cảm ứng được thu gom từ các tế bào trưởng thành, từ chính cơ thể của người bệnh, nên hầu hết sản phẩm tái sinh không bị cơ thể đào thải như vật liệu hiến tặng.
 

Theo TS. Lei Yang, Chủ nhiệm đề tài ở UOP thì hiện tại con người đang sử dụng y học tái sinh và các phương án tái tạo mô để giải quyết những vấn đề cấp thiết, chữa bệnh cứu người. Ví dụ, thay một mô bị tổn thương sau cơn đau tim, hoặc thay toàn bộ một bộ phận bị tổn thương để giúp bệnh nhân nhanh chóng phục hồi và quay trở lại làm việc.

Trong dự án nói trên, nhóm đề tài đã sử dụng kỹ thuật tái sinh mang tính sáng tạo. Các tế bào gốc phát triển trong vòng 6 ngày, những tế bào gốc này có khả năng biệt hóa để trở thành những tế bào gốc tạo tim. Trước tiên, người ta thu gom tim chuột và chiết xuất, loại bỏ hết các tế bào cấu trúc bên trong và giữ lại bộ khung tim giống như một giàn giáo. Sau đó người ta đưa các tế bào phát triển thành các tế bào nguyên tim đa năng hay tế bào MCP (multipotential cardiovascular progenitor) vào trong giàn giáo này để cho chúng phát triển. Cách làm này khác với cách tiếp cận truyền thống, đặc biệt là hạn chế rủi ro phát triển thành tế bào gan như đã từng gặp. Phương án của UOP thực sự có nhiều ưu điểm tạo ra nhiều số lượng, mật độ tế bào tim phát triển trong giàn giáo theo đúng yêu cầu, thậm chí tốt hơn cả những trái tim sinh học của con người. Kết quả ra đời một trái tim chuột nhân tạo có nhịp đập riêng, tốc độ 40 - 50 nhịp/phút.

Cũng theo TS. Lei Yang thì phương án "gieo trồng" nói trên tạo ra trái tim MCP hoàn chỉnh. Thực chất đây là những tế bào nguyên tim, sau đó biệt hóa và phát triển thành 3 dạng tế bào khác nhau mà tim cần đến để phát triển, kể cả tế bào nội mô và tế bào cơ tim.

Những vướng mắc và triển vọng

Cuối cùng, một trái tim hoàn chỉnh ra đời có đủ số lượng tế bào cần thiết giúp nó vận hành giống như một trái tim sinh học, cung cấp máu đi các bộ phận trong cơ thể. Mặc dù thành công song vẫn còn rất nhiều việc phải làm, đặc biệt là cải tiến, thử nghiệm để khắc phục những tồn tại cố hữu của một sản phẩm nhân tạo. Như đã đề cập ở phần đầu, trái tim này phải đảm bảo tốc độ, có mật độ tế bào chính xác để giúp chúng làm việc đồng bộ cùng hệ thống hô hấp.

Một trong những vấn đề nan giải nữa là phải có bộ khung tim người, có thể là vật liệu tim hoặc mô trong cơ thể của người bệnh để hạn chế những sự cố đào thải có thể xảy ra. Trước khi có các trái tim hoàn chỉnh, hiện nay các nhà khoa học đang tiến hành nghiên cứu để tạo ra những miếng vá cơ tim để khắc phục các sự cố về tim, dễ làm hơn và là giải pháp tình thế để chữa bệnh, đồng thời cung cấp thêm nhiều kinh nghiệm quý báu trước khi nuôi trồng thành công những trái tim hoàn hảo để thay cho người bệnh, khắc phục tình trạng thiếu hụt vật liệu hiến tặng như hiện nay.

YHTH
Theo NC/ZC, 8/2013