Kỷ nguyên sản xuất bộ phận cơ thể người bằng máy in 3D sắp ló dạng

Hàng năm, các bác sĩ trên toàn thế giới cấy ghép khoảng 120.000 cơ quan nội tạng, phần lớn chúng là thận, từ người này sang người khác. Đôi khi người cho nội tạng là một người tình nguyện đang sống. Thỉnh thoảng người cho là nạn nhân của tai nạn, đau tim, xuất huyết não hay một sự kiện bất ngờ nào đó khiến họ tử vong.

Nhưng tình trạng thiếu người hiến tạng phù hợp, đặc biệt trong bối cảnh ô tô ngày càng an toàn hơn và hoạt động sơ cứu trở nên hiệu quả hơn, khiến nguồn cung nội tạng trở nên hạn chế. Do vậy, nhiều người đã chết trong quá trình chờ đợi một ca cấy ghép. Thực trạng đó khiến nhiều nhà khoa học muốn nghiên cứu sản xuất nội tạng theo một cách khác.

Một trong những giải pháp đầy hứa hẹn là in bộ phận cơ thể người (bioprinting). Ngày nay công nghệ bioprinting đã tạo ra rất nhiều thứ và chúng ta có cơ sở để tin nội tạng người cũng sẽ ra đời nhờ công nghệ này. Về cơ bản, bioprinting mới chỉ là những thử nghiệm. Song nhiều cơ sở nghiên cứu đã mua những mô được sản xuất bằng bioprinting để thử nghiệm thuốc, và giới chuyên môn dự đoán những mô mà con người có thể cấy ghép sẽ ra đời trong vài năm nữa.

Chỉ việc ấn nút in

Khả năng in bộ phận cơ thể bắt đầu từ những năm đầu của thế kỷ 21, khi các nhà khoa học phát hiện ra rằng tế bào sống có thể giữ nguyên trạng thái ban đầu sau chui qua các đầu phun mực của máy in. Ngày nay, bằng cách sử dụng nhiều loại đầu phun mực để phun nhiều loại tế bào, cùng với các polymer để tạo hình bộ phận cơ thể, chúng ta có thể xếp chồng các lớp tế bào lên nhau để chúng gắn kết và phát triển thành mô sống.

Các nhà nghiên cứu ở nhiều nơi đang sử dụng thận, mô gan, da, xương và sụn cùng với các mạng lưới mạch máu cần thiết để duy trì sự sống của các bộ phận cơ thể. Họ đã cấy ghép tai, xương và cơ do máy in sản xuất vào cơ thể động vật và theo dõi chúng hòa nhập với vật chủ. Năm ngoái, một nhóm chuyên gia của Đại học Northwestern tại thành phố Chicago, Mỹ đã in cả tử cung nhân tạo cho chuột. Những con chuột đã sinh con nhờ các tử cung nhân tạo ấy.

Có lẽ in mạch máu là việc khó nhất. Sichuan Revotek, một công ty công nghệ ở thành phố Thành Đô, Trung Quốc, đã cấy ghép thành công một đoạn mạch máu nhân tạo được sản xuất từ máy in vào cơ thể khỉ. Đây là bước đầu tiên trong những thử nghiệm đối với một kỹ thuật phục vụ con người. Organovo, một công ty ở thành phố San Diego, Mỹ, thông báo hồi tháng 12 rằng họ đã cấy mô gan người nhân tạo vào cơ thể chuột. Kết quả cho thấy mô đó sống sót và hoạt động bình thường.

Ban lãnh đạo công ty hy vọng rằng, trong vòng 3 tới 5 năm, họ sẽ phát triển kỹ thuật này thành một biện pháp điều trị suy thận mãn tính và những khiếm khuyết trao đổi chất bẩm sinh ở trẻ nhỏ. Theo tính toán của Organovo, thị trường cho biện pháp này có trị giá tới 3 tỷ USD mỗi năm. Johnson & Johnson, một tập đoàn chăm sóc sức khỏe lớn ở Mỹ, cũng tin rằng in bộ phận sống sẽ thay đổi bộ mặt của ngành y. Hãng đã liên kết với nhiều học giả và các công ty công nghệ sinh học để đón đầu xu hướng.

Tissue Regeneration Systems, một trong những công ty liên doanh như thế và đặt trụ sở tại Michigan, muốn áp dụng bioprinting để điều trị các khiếm khuyết trong xương gãy, vỡ. Aspect, một doanh nghiệp công nghệ sinh học khác ở Canada, đang tìm cách in sụn chêm của đầu gối người. Sụn chêm ngăn cách xương đùi với xương chày và hấp thụ lực giữa hai xương. Do vai trò đó, nó dễ rách – một dạng tổn thương cần phẫu thuật.

Lợi ích với nhiều bên

Trong tương lai gần, công nghệ in bộ phận người có thể hỗ trợ hoạt động nghiên cứu và thử nghiệm những liệu pháp điều trị mới. Organovo đang cung cấp mô thận và gan để thử các loại dược phẩm mới. Nếu xu hướng này phát triển, các tổ chức bảo vệ động vật sẽ hài lòng, bởi nó làm giảm số thử nghiệm trên cơ thể động vật.

Nó cũng sẽ là tin vui đối với các hãng dược phẩm, bởi họ có thể dùng mô người để thử nghiệm, nghĩa là kết quả thử nghiệm sẽ đáng tin cậy hơn so với kết quả thử nghiệm trên các loài động vật khác. Với mục tiêu tương tự, tập đoàn mỹ phẩm L’Oreal (Pháp), tập đoàn hàng tiêu dùng Procter & Gamble (Mỹ), tập đoàn hóa chất BASF (Đức) đang nghiên cứu kỹ thuật in da người.

Họ muốn sử dụng da người nhân tạo để thử nghiệm các phản ứng đối với sản phẩm của họ. L’Oreal đã nuôi dưỡng khoảng 5m2 da mỗi năm bằng cách sử dụng công nghệ cũ hơn và chậm hơn. Bioprinting sẽ tạo điều kiện để hãng tăng sản lượng và in nhiều loại da khác nhau.

Một ngày nào đó các nhà khoa học sẽ sử dụng da nhân tạo để in trực tiếp lên bề mặt cơ thể để trị bỏng và ung thư. Renovacare, một doanh nghiệp ở bang Pennsylvania, Mỹ, đã chế tạo một thiết bị giống khẩu súng để phun tế bào da gốc trực tiếp lên vết thương của nạn nhân bỏng. Tế bào gốc là loại tế bào có khả năng sinh sôi để tạo ra mọi loại tế bào làm nên mô.

Phần thưởng thực sự của nỗ lực này sẽ là khả năng in tất cả bộ phận cơ thể người. Roots Analysis, một hãng tư vấn về công nghệ y khoa, dự đoán con người có thể in thận trong khoảng 6 năm tới. Gan, bộ phận có khả năng tái tạo, cũng sẽ sớm ra đời nhờ công nghệ bioprinting. Do cấu tạo phức tạp hơn gan và thận, tim sẽ ra đời muộn hơn.