Kỹ Sư Sinh Học Ngày Càng Gần Đến Việc Tạo Phổi Trên Làm Việc | blog.mytour.vn năm 2025

Các phổi trong phòng thí nghiệm của Joan Nichols đã khiến cô thức đêm. Như những đứa trẻ, chúng mảnh mai, đang phát triển và liên tục cần sự chú ý, đó là lý do tại sao cô và đội ngũ của mình tại Phòng Thí Nghiệm Phổi của Đại học Y tế Texas tại Galveston đã dành nhiều năm liền luân phiên lái xe đến phòng thí nghiệm lúc 1:00 sáng để kiểm tra xem các bioreactor chứa các cơ quan thử nghiệm của họ có rò rỉ không, dung dịch chứa dưỡng chất hỗ trợ phổi có vẻ đang chảy, hoặc túi mô và mạch đang phát triển có không bị nhiễm khuẩn. Rủi ro cuối cùng đó là nguồn lo lắng kiên trì: Xây dựng một bộ phổi đòi hỏi treo nó suốt nhiều tuần liền trong điều kiện ẩm ấm, ưa nấm mốc—chưa kể đến khí hậu cận nhiệt đới của Galveston chính nó. “Ở thành phố này, nấm mốc sẽ phát triển trên người nếu họ ngồi yên đủ lâu,” Nichols nói.

Nhưng sự thận trọng của họ đã đem lại kết quả. Năm 2014, đội ngũ của Nichols trở thành đội ngũ đầu tiên nghệ thuật kỹ sư sinh học một bộ phổi người. Một năm sau, các nhà nghiên cứu cấy ghép một bộ phổi được tạo ra từ phòng thí nghiệm vào một con lợn—một lần nữa là đội ngũ đầu tiên. Họ đã trồng thêm ba bộ phổi lợn nữa từ tế bào của những người nhận định đích, và ghép mỗi bộ phổi thành công mà không cần sử dụng thuốc chống tự miễn. Nhìn chung, bốn ca phẫu thuật trên lợn, mà các nhà nghiên cứu mô tả trong số này của Science Translational Medicine tuần này, là một bước lớn tiến về việc trồng các cơ quan người theo đơn đặt hàng, sử dụng tế bào của người nhận ghép.

Việc kỹ sư sinh học một bộ phổi hơi giống như mô hình với đất sét: Giống như một người điêu khắc sử dụng kết cấu dây kim loại để tạo hình cho sáng tạo của mình, đội ngũ của Nichols đã phát triển các mô và mạch máu của bộ phổi tạo ra từ phòng thí nghiệm của họ trên một kết cấu của các protein cứng, linh hoạt. Các nhà nghiên cứu có được kết cấu hỗ trợ đó từ nguồn thứ hai, thu hoạch toàn bộ cơ quan từ lợn chết và ngâm chúng trong một hỗn hợp đường và chất tẩy rửa để loại bỏ tế bào và máu của chủ nhân trước đó giống như lớp sơn trên một cái bàn cũ.

Nichols gọi khối khối trắng nhạt còn lại là xương sống của cơ quan: Nó chủ yếu được làm từ collagen, làm cho phổi mạnh mẽ, và elastin, làm cho nó linh hoạt. Mỗi kết cấu đi vào một bể tái tạo sinh học—một trong những chiếc container mà Nichols và đội của cô xây dựng từ đầu để chứa mỗi khối protein. Những mô hình sớm nhất chỉ là những chiếc bể cá được trang trí thêm; những phiên bản mới nhất vẫn bao gồm các bộ phận mua từ Home Depot.

Bất kể nguồn gốc khiêm tốn của nó, mỗi bể tái tạo sinh học đều đóng một vai trò quan trọng. "Nó cho phép bạn cung cấp cơ quan với các yếu tố tăng trưởng, phương tiện truyền thông, kích thích cơ học," nói bác sĩ gây mê cho trẻ em Joaquin Cortiella, người đồng điều hành Phòng Thí Nghiệm Phổi với Nichols. Nhiệm vụ của nó tương tự như nối mạch thai, cho phép phổi phát triển trong một môi trường ấm áp, thoải mái, giàu dưỡng chất trong 30 ngày trước khi nó chuyển đến phổi ngực của một con lợn sống, nằm gọn gàng bên cạnh phổi gốc của động vật.

Việc trồng một bộ phổi trong một bể tái tạo sinh học trong một tháng là một thành tựu đáng kể, theo nhiệp sư sinh học Gordana Vunjak-Novakovic, giám đốc của Phòng Thí Nghiệm Tế bào gốc và Kỹ thuật Tế bào tại Đại học Columbia, người không liên quan đến nghiên cứu. Trong một email gửi tới blog.mytour.vn, cô nói rằng phổi được trồng trong phòng thí nghiệm trước đây đã dành ít thời gian hơn trong môi trường trước khi được cấy ghép. Thời gian bổ sung cho phép phổi được tạo ra bởi Nichols và Cortiella phát triển thêm mạch máu, sự chưa phát triển của nó "là một hạn chế lớn hiện tại của sự sống sót của phổi," Vunjak-Novakovic nói. Trong các nghiên cứu trước đó liên quan đến các loài động vật nhỏ hơn, người nhận ghép đã chết trong vài giờ do tích tụ chất lỏng trong phổi. Ngược lại, hệ mạch máu trong các cơ quan của Nichols và Cortiella cho phép những con lợn nhận ghép sống đến hai tháng mà không có bất kỳ vấn đề nào có thể quan sát được.

Chưa rõ là lợn sẽ làm thế nào sau hai tháng. Bốn con vật trong nghiên cứu này đã được giết mổ 10 giờ, hai tuần, một tháng và hai tháng sau mổ phẫu thuật, để các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra xem mỗi bộ phổi được tạo ra bởi kỹ sư sinh học đã phát triển ra sao bên trong người nhận ghép sau mổ phẫu thuật. Mọi dấu hiệu đều chỉ vào sự tích hợp mượt mà của các phổi—chúng tiếp tục phát triển mạch máu và mô phổi và bị đặc trưng bởi vi khuẩn cụ thể cho hệ sinh thái vi khuẩn phổi nguyên thuỷ của mỗi con vật, tất cả đều không có triệu chứng hô hấp hoặc sự trả từ chối của hệ thống miễn dịch của người nhận ghép.

Một câu hỏi lớn vẫn đang tồn tại là phổi được tạo ra bằng kỹ thuật sinh học có cung cấp oxy tốt như thế nào. Mặc dù mỗi con lợn có lượng oxy bình thường trong cơ thể chúng, điều đó có thể là công việc của phổi gốc của động vật. Các nhà nghiên cứu lo lắng rằng các cơ quan được cấy ghép có thể quá chưa phát triển để mạo hiểm ngừng hô hấp trên phổi gốc của mỗi động vật nghiên cứu, để kiểm tra bộ phổi được tạo ra trong phòng thí nghiệm một cách cô lập. Điều đó sẽ phải chờ đến các thí nghiệm tương lai, mà Cortiella và Nichols nói sẽ liên quan đến những con lợn sống trên cơ quan được cấy ghép của họ trong một năm trở lên.

Những nghiên cứu như vậy cũng sẽ đòi hỏi thêm động vật. "Sẽ thú vị để xem công nghệ này mạnh mẽ như thế nào, vì số lượng động vật thấp," nói Vunjak-Novakovic. Tuy nhiên, kết quả là đầy hứa hẹn. Với nguồn tài trợ đủ, Nichols và Cortiella nghĩ rằng họ có thể cấy ghép phổi được tạo ra bằng kỹ thuật sinh học vào người trong vòng thập kỷ tới.

Nhưng trước hết là thêm nhiều thí nghiệm—và cài đặt các cơ sở nghiên cứu tốt hơn, đáng tin cậy hơn. Đầu trong danh sách mong muốn của Nichols là một phòng sạch cho bể tái tạo sinh học, chỉ có thể truy cập bởi những nhà nghiên cứu mặc bộ đồng phục đầu đến chân trong bộ đồ đồng thỏ. Cô muốn thêm thiết bị tự động hóa hơn nữa, điều này sẽ dẫn đến ít lao động thủ công hơn và ít cơ hội phạm lỗi hơn. Và tất nhiên, cô đang mong đợi ngày cô và đồng nghiệp có thể giám sát phổi của họ từ xa thông qua một luồng trực tiếp. Việc trông nom cho phổi được tạo ra bằng kỹ thuật sinh học có thể luôn là một công việc 24 giờ, nhưng ít nhất với một màn hình video, các thành viên của Phòng Thí Nghiệm Phổi có thể làm việc từ xa.

Những bài viết tuyệt vời khác từ blog.mytour.vn

• Crispr và tương lai biến đổi của thực phẩm
• Màn hình điện thoại tiếp theo của bạn sẽ khó bị nứt hơn nhiều
• 10 cộng đồng trực tuyến khó bảo vệ nhất
• Trường học có thể nhận công nghệ nhận dạng khuôn mặt miễn phí. Liệu họ nên không?
• Một sự thay đổi pháp lý động đất mở hộp Pandora cho súng DIY
• Đang tìm kiếm thêm? Đăng ký nhận bản tin hàng ngày của chúng tôi và đừng bao giờ bỏ lỡ những câu chuyện mới và tuyệt vời nhất của chúng tôi