Triển vọng của công nghệ in 3D trong việc chế tạo nội tạng

Nghiên cứu áp dụng công nghệ in 3D các cơ quan nội tạng sẽ đem đến hy vọng cho rất nhiều người không may cần cấy ghép nội tạng. Trung bình mỗi ngày có khoảng 21 người Mỹ tử vong vì không có sẵn nội tạng để cấy ghép.

Bác sĩ Anthony Atala, giám đốc của Viện Wake Forest ngành Y học tái sinh ở Mỹ, đồng thời là một chuyên gia nổi tiếng thế giới trong lĩnh vực này, trả lời những câu hỏi liên quan đến lĩnh vực này.

- In 3D có thể chấm dứt tình trạng thiếu hụt nội tạng?

- In 3D không phải là phép màu. In 3D đơn giản chỉ là một cách chúng tôi dùng để mở rộng quy mô các quy trình tái tạo nội tạng hiện tại trong phòng thí nghiệm. Nhóm chúng tôi đã thiết kế thành công bàng quang, sụn, da, ống tiểu, âm đạo và chúng đã được cấy ghép cho bệnh nhân. Dù cách tạo ra các cấu trúc nội tạng có là gì đi nữa, mục tiêu cuối cùng của y học tái tạo là để giải quyết sự thiếu hụt về nội tạng, 

- Các cơ quan in 3D có gì khác với các cơ quan hiến tặng?

- Mục tiêu của chúng tôi là in 3D các cơ quan nội tạng từ chính tế bào của bệnh nhân. Phương pháp này sẽ giúp làm giảm nguy cơ từ chối tiếp nhận của cơ thể bệnh nhân và họ sẽ không cần uống thuốc chống đào thải mạnh.

- Quá trình in 3D nội tạng diễn ra như thế nào?

- Dù sử dụng công nghệ in ấn 3D hay bất kì phương thức nào khác, bước đầu tiên trong kỹ thuật ghép nội tạng là có được sinh thiết của cơ quan cần được cấy ghép. Từ sinh thiết này, các tế bào nhất định có khả năng tái sinh được cách ly và nhân giống.

Sau đó, chúng được hòa trộn với chất lỏng cung cấp oxy và chất dinh dưỡng khác nhằm nuôi dưỡng chúng. Hỗn hợp này sẽ được cho vào hộp mực máy in được dùng để in các cấu trúc mô, nội tạng. Một hộp mực máy in khác chứa vật liệu sinh học, thứ sẽ được in thành cơ quan nội tạng. 

Các cấu trúc nội tạng và mô này được thiết kế trên máy tính bằng hình ảnh quét y tế của bệnh nhân. Khi nhấn nút in, máy in sẽ dần tái tạo từng lớp từng lớp cấu trúc và gắn tế bào vào mỗi lớp.

- Ông đang đối mặt với những thách thức nào?

- Các nhà khoa học đã chế tạo thành công ba loại cơ quan: cấu trúc phẳng như da, cấu trúc hình ống như ống tiểu và mạch máu, và cấu trúc trũng như bàng quang. Các cơ quan phức tạp nhất là các cấu trúc dạng đặc như thận, gan, và tuyến tụy. Với loại cơ quan này, chúng tôi đang nghiên cứu cách phát triển hàng tỷ tế bào cần thiết cho chúng, cũng như cách cung cấp oxy tốt nhất cho các cơ quan mới này cho đến khi cơ thể hoàn toàn tiếp nhận.

- Chúng ta còn cần bao nhiêu năm nữa mới in được những nội tạng phức tạp như tim và thận? 

- Khoa học rất khó đoán trước, vì vậy việc đưa ra dự đoán là điều bất khả thi. Tuy nhiên, tôi nghĩ nói một cách an toàn, khung thời gian cần thiết để có thể thường xuyên in và cấy các nội tạng phức tạp là nhiều thập kỷ, không phải nhiều năm. 

- Những bước đột phá gần đây là gì?

Chúng tôi đang tiếp tục tinh chỉnh máy in để tăng độ phân giải và ngăn quá trình in phá huỷ các tế bào. Ngoài ra, chúng tôi đã có những bước tiến trong việc xác định những vật liệu sinh học nào là tốt nhất cho các cấu trúc nội tạng cụ thể. Chúng tôi đã có bước tiến lớn khi in được nhiều loại tế bào cùng một lúc và kiểm soát vị trí của tế bào.