Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển thành công những “lá gan tí hon” có thể tiêm vào cơ thể. Trong thử nghiệm trên chuột, mô gan nhân tạo này tồn tại ít nhất hai tháng và thực hiện được nhiều chức năng của gan khỏe mạnh, mở ra triển vọng điều trị suy gan mà không cần ghép tạng.
Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell Biomaterials.
Gan là cơ quan đảm nhiệm khoảng 500 chức năng thiết yếu của cơ thể, từ lọc độc tố, chuyển hóa thuốc đến sản xuất protein phục vụ quá trình đông máu. Khi gan suy chức năng, ghép gan hiện vẫn là phương pháp điều trị hiệu quả nhất, nhưng nguồn tạng hiến luôn khan hiếm.
“Chúng tôi xem đây như những lá gan vệ tinh. Nếu có thể đưa các tế bào này vào cơ thể trong khi vẫn giữ lại lá gan bị bệnh, chúng sẽ đóng vai trò tăng cường chức năng cho cơ quan đó,” giáo sư Sangeeta Bhatia thuộc MIT, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.
Tạo “hốc sinh học” cho tế bào gan
Trong hơn một thập kỷ qua, nhóm nghiên cứu của Bhatia tìm cách phục hồi chức năng gan mà không cần ghép toàn bộ cơ quan.
Khác với các phương pháp trước đây phải cấy ghép tế bào gan bằng phẫu thuật, kỹ thuật mới đưa trực tiếp tế bào gan vào cơ thể cùng các vi cầu hydrogel siêu nhỏ (microsphere). Những vi cầu này giúp các tế bào tập trung thành cụm, nhanh chóng kết nối với mạch máu xung quanh và hình thành mô gan ổn định.
“Chúng tôi tạo ra một ‘hốc sinh học’ dành riêng cho các tế bào sau khi được cấy ghép,” tác giả chính Vardhman Kumar cho biết. “Nếu chỉ tiêm riêng tế bào gan, chúng sẽ rất khó hòa nhập với cơ thể. Các vi cầu hydrogel giúp chúng duy trì vị trí và kết nối với hệ tuần hoàn nhanh hơn nhiều.”
Hỗn hợp còn bổ sung nguyên bào sợi (fibroblast) nhằm tăng khả năng sống sót của tế bào gan và kích thích hình thành mạch máu mới.
Nhóm nghiên cứu cũng phát triển kỹ thuật tiêm dưới hướng dẫn của siêu âm, giúp đưa mô gan nhân tạo đến đúng vị trí và theo dõi mảnh ghép mà không cần thêm các thủ thuật xâm lấn. Trong nghiên cứu này, các “lá gan tí hon” được tiêm vào mô mỡ trong ổ bụng, nhưng về lâu dài có thể được đưa đến lá lách hoặc vùng gần thận.
Duy trì chức năng trong suốt thời gian nghiên cứu
Sau khi được tiêm vào chuột, hỗn hợp tế bào gan và vi cầu hydrogel nhanh chóng hình thành mô ổn định. Các mạch máu mới phát triển vào mảnh ghép, cung cấp oxy và chất dinh dưỡng giúp tế bào gan tiếp tục hoạt động.
“Các mạch máu mới hình thành ngay cạnh các tế bào gan, nhờ đó chúng có thể sống sót, hoạt động bình thường và sản xuất các protein mà chúng tôi kỳ vọng,” Kumar cho biết.
Các tế bào gan duy trì hoạt động trong suốt tám tuần – toàn bộ thời gian của nghiên cứu – và liên tục tiết các protein đặc hiệu vào hệ tuần hoàn của chuột.
Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ này có thể trở thành giải pháp điều trị dài hạn cho bệnh nhân suy gan hoặc đóng vai trò cầu nối giúp duy trì chức năng gan trong thời gian chờ ghép tạng.
“Nếu bệnh nhân cần bổ sung thêm mô gan, việc tiêm thêm các ‘lá gan tí hon’ sẽ đơn giản hơn rất nhiều so với việc phải trải qua một ca phẫu thuật khác,” Kumar nói.
Ở phiên bản hiện nay, bệnh nhân vẫn cần sử dụng thuốc ức chế miễn dịch để tránh hiện tượng đào thải. Nhóm nghiên cứu đang phát triển các tế bào gan có khả năng né tránh hệ miễn dịch hoặc các vi cầu hydrogel có thể giải phóng thuốc ức chế miễn dịch ngay tại vị trí cấy ghép.
Các nhà khoa học đã tạo ra những “lá gan tí hon” có thể tiêm vào cơ thể và phục hồi nhiều chức năng quan trọng của gan ở chuột trong nhiều tuần. Ảnh: Shutterstock
Các vi cầu hydrogel (màu xanh), tế bào gan (màu tím) và nguyên bào sợi hỗ trợ (màu cam) dần liên kết và tái tổ chức thành mô gan nhân tạo. Hình minh họa so sánh cấu trúc của mảnh ghép ở thời điểm ban đầu (trái) và sau 14 ngày nuôi cấy (phải). Ảnh: Phòng thí nghiệm Bhatia
