Cứ 10 người thì có 1 người mắc bệnh thận mãn tính và công nghệ mới này sẽ giúp các bệnh nhân được cấy ghép thận.

Bằng công nghệ in 3D, hiện các nhà khoa học đã có thể tạo ra được các mạch nhỏ, phức tạp, đây cũng là yếu tố chính thực hiện các chức năng của thận.

Vẫn còn nhiều bước cần hoàn thiện để có thể tạo ra được thận nhân tạo hoàn chỉnh, nhưng đây là lần đầu tiên một mô thận với các chức năng sinh học bình thường được tạo ra từ công nghệ in 3D. Những người phát minh công nghệ này cho biết trong tương lai gần mô nhân tạo có thể được sử dụng bên ngoài cơ thể để hỗ trợ những người bị suy thận hoặc dùng để thử nghiệm thuốc.

Các nhà nghiên cứu đã cố gắng để tạo ra thận nhân tạo trong hơn 20 năm, nhưng việc tái tạo cấu trúc ba chiều cùng các chi tiết tế bào phức tạp (nơi thực hiện chức năng chính của thận) là cực kỳ khó khăn. Trong khi nhu cầu cấy ghép thận ngày càng tăng cao. Khoảng 10% dân số thế giới bị bệnh thận mãn tính. Để tiếp tục sống, hàng triệu người phải phụ thuộc vào việc lọc máu (dialysis- thẩm phân). Việc này rất tốn thời gian vì máu cần phải chạy qua máy lọc sau đó quay ngược về cơ thể người bệnh. Hơn nữa, các máy lọc máu không mang lại hiệu quả như thận. Tại Mỹ, mỗi năm có gần 16,000 người được cấy ghép thận và khoảng 100,000 người khác vẫn đang chờ sự hiến tặng.

Hình minh họa: Sử dụng máy in sinh học 3D, các nhà nghiên cứu có thể bắt chước cấu  trúc một thành phần quan trọng của thận.

Công việc tại phòng thí nghiệm Jennifer Lewis, Đại học Harvard là tạo mô thận bằng công nghệ in 3D được phát triển dựa trên sáng kiến in mô sinh học. Kỹ thuật này cho phép các nhà nghiên cứu in nhiều loại mô người có cấu trúc phức tạp khác nhau, cũng như hệ thống mạch máu cần thiết để giữ cho các mô này sống. Máy in sinh học 3D sử dụng “mực in” là nhiều loại gel khác nhau. Sau khi in, các nhà nghiên cứu sẽ loại bỏ một loại gel để tạo ra các ống rỗng. Sau đó họ thêm vào các tế bào và các tế bào này sẽ phát triển thành mô.

Các kiểm tra tại phòng thí nghiệm cho thấy các mô nhân tạo có thể mô phỏng chức năng của thận ở một mức độ cao hơn mà trước đây vốn chưa thể đạt được. Cụ thể hơn, họ có thể tạo ra các ống lượn gần (proximal tubule)- một thành phần trong đơn vị chức năng của thận (nephron)- giữ chức năng cơ bản của thận. Nephron có chức năng lọc máu, giữ lại thành phần cần thiết cho cơ thể và bài tiết những thứ còn lại. Nếu các nhà khoa học có thể tạo nephron, trên lý thuyết họ có thể tạo ra thận, nhưng điều này sẽ mất nhiều năm để phát triển các thành phần liên quan.

Lewis, nhà khoa học vật liệu và là giáo sư kỹ thuật tại Đại học Harvard cho biết: một phần đặc biệt của nephron đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thu lại các chất dinh dưỡng, vì vậy các mô nhân tạo sẽ có ích cho ngành y tế. Các mô tạo ra từ công nghệ in 3D có thể được sử dụng để thử nghiệm các loại thuốc tiềm năng: khoảng 20% các loại thuốc khi thử nghiệm lâm sàng trên người ở giai đoạn cuối gặp thất bại vì gây hại cho thận. Các mô nhân tạo cũng có thể được sử dụng như một thiết bị bên ngoài cơ thể để hỗ trợ cho việc chạy thận. Họ cũng cho biết thời gian để phát triển một thiết bị cũng sẽ mất ít nhất vài năm.

Tài liệu tham khảo:

Mike Orcutt, "3-D-Printed Kidney Parts Just Got Closer to Reality", MIT Technology Review, October 19, 2016.

Lược dịch Lê Văn Trình - Nguyễn Thị Minh Thanh

Biên tập Biomedia Việt Nam