Biến chuột thành nhà máy để chế tạo tế bào gan người

Danh Phương

Các nhà nghiên cứu trường Đại học Khoa học và Sức khỏe đã nghĩ ra cách biến một con chuột thành một nhà máy để lấy các tế bào gan dùng cho con người, và có thể được sử dụng để kiểm tra xem các loại dược phẩm chuyển hóa như thế nào.

Được xuất bản trong tờ Công nghệ Sinh học Tự Nhiên, kỹ thuật này có thể chẳng bao lâu sẽ trở thành bản vị vàng không chỉ để sát hạch sự trao đổi chất của thuốc trong gan, giúp các nhà khoa học xác định được độc tố của thuốc. Mà nó còn được sử dụng như một nền tảng để thí nghiệm những phương pháp trị liệu mới chống lại những căn bệnh truyền nhiễm tấn công vào gan, như bệnh viêm gan C và bệnh sốt rét.

Bác sĩ Y Khoa Markus Grompe, giáo sư khoa Nhi và khoa Di truyền học Y học và Phân tử thuộc trường Y Khoa OSHU, là người hướng dẫn cuộc nghiên cứu phát biểu: “Điều này rất có tiềm năng nếu nó trở nên dễ sử dụng và sẵn có ở mọi nơi, để thay đổi cách thử nghiệm các loại thuốc.”

“Dưới hình thức nghiên cứu để khuyến khích, điều này sẽ rất tuyệt vời đối với căn bệnh sốt rét, bệnh viêm gan, các bào gốc gan, và đối với liệu pháp chữa trị với gien. Nó cho phép nhiều điều sắp xảy ra chỉ riêng ở những loài gặm nhấm được đưa vào môi trường khám và điều trị bệnh đơn giản hơn nhiều. Vì thế tôi rất lấy làm hạnh phúc về điều này.”

(Ảnh: Hepfoundation.org.nz)

Arundeep S. Pradhan, giám đốc Văn phòng Hợp Tác Nghiên Cứu và Công nghệ thuộc trường Đại học OHSU, người chiụ trách nhiệm chuyển giao những khám phá Nghiên cứu của trường đại học tới khu vực thương mại, cho biết nhu cầu thị trường dành cho khám phá của Grompe rất cao. OHSU đã trình đơn xin cấp bằng sáng chế về công nghệ, và cộng tác với Grompe tạo ra một công ty đi vào hoạt động dựa trên nền tảng rất kiên cố được đặt tên là Yecuris thông qua chương trình Springboard Program của trường đại học.

"Yecuris là một công ty mới đi vào hoạt động có thể đứng vững được dựa vào những sự phát triển đáng kể ở OHSU," Pradhan nói. "Những sản phẩm do Yecuris phát triển có tiềm năng làm giảm đi một trong những khâu sản xuất bị đình trệ trong việc phát triển thuốc: việc thử nghiệm những loại thuốc để biết được tính độc tố gan".

Theo kế hoạch kinh doanh đối với Yecuris, thị trường tế bào gan người trên khắp thế giới mà nền công nghiệp dược sử dụng để kiểm tra những hợp chất thuốc tham gia thử nghiệm được ước lượng ở mức 2 tỉ đô la mỗi năm. Đó là vì gan là nơi thiết yếu cho sự trao đổi chất của những hỗn hợp thuốc.

Grompe nói: "Các chất hóa học được chuyển biến thành những hóa chất khác trong gan, và bạn không thể nào biết trước được hợp chất mà bạn đã phát triển trong phòng thí nghiệm sẽ bị chuyển đổi như thế nào. Thường thì không phải do thuốc có độc tố mà là do kết quả của những sự trao đổi chất. Người ta không thể nào biết trước sự chuyển biến của các loại thuốc bằng bất kỳ công nghệ nào hiện nay, như sử dụng các mô hình thí nghiệm bằng máy vi tính chẳng hạn. Thật ra bạn cần phải chứng kiến những gì mà các tế bào gan người thực hiện đối với bất kỳ loại thuốc nào khi tiếp xúc.”

Và các tế bào gan người phải được dùng đến thay vì phải dùng tế bào của những con vật trong phòng thí nghiệm vì các enzym trong gan phá vỡ những hợp chất thuốc này là những loại enzym đặc biệt. Ông nói: “Các tế bào gan ở thú vật xử lý các chất thuốc hoàn toàn khác biệt so với các tế bào ban ở người.”

Một trở ngại khác đối với những công ty sản xuất thuốc là thị trường tế bào gan người đang đầy dãy các tế bào không thể dùng được hoặc có chất lượng kém, chủ yếu chỉ có lấy từ những lá gan của tử thi người còn sót lại sau khi những lá gan có chất lượng cao đã được để dành cho nhu cầu cấy ghép. Thêm vào đó, các tế bào này chỉ sẳn có khi các mẫu xét nghiệm có sẳn bất kỳ giờ giấc nào ngày hoặc đêm, và chúng phải được sử dụng ngay tức thì.

Grompe nói: “Có một số công ty dùng những lá gan còn sót lại này, xử lý chúng và gửi các tế bào này đến cho những người cần chúng để thử nghiệm. Khi bạn nhận được chúng, bạn không thể nào kiểm soát hết chúng được. Nhiều đợt tế bào được giao đến rất tệ, và có chất lượng thấp.” Và những tế bào gan người lấy từ nguồn người sống thì lại rất khó để phát triển trong việc nuôi cấy mô trong phòng thí nghiệm.

Trong thập kỷ qua, các nhà khoa học đã nghiên cứu để xem những con chuột được nuôi theo phương pháp di truyền học hay không, nhằm phát triển các tế bào gan ở loài người. Những kết quả ban đầu kể từ năm 2004 cho thấy có thể thực hiện được điều này, nhưng chuột rất khó nuôi, cánh cửa sổ thời gian đối với việc cấy ghép tế bào gan người vào chuột rất hẹp. Và gan chuột, bất chấp những nổ lực làm cho thú vật thiếu miễn dịch, thường bị các tế bào ở người khước từ.

Hiện nay, phòng thí nghiệm của Grompe có một hệ thống trong đó nhiều sự bất lợi đã được loại bỏ. Nó tạo ra một giống chuột thiếu miễn dịch trầm trọng, làm phát triển bệnh gan chỉ khi nào những con vật không nhận được một loại thuốc bảo vệ có tên gọi là NTBC, cho phép căn bệnh gan lúc có lúc không.

“Những con chuột chúng tôi thí nghiệm trên loại thuốc này là những con chuột bình thường, hoàn toàn khoẻ mạnh, và chỉ khi chúng tôi cắt nguồn cung cấp thuốc NTBC thì chúng mới bị bệnh gan. Đây là một hệ thống rất đơn giản mà bất kỳ phòng thí nghiệm nghiên cứu nào cũng có thể cài đặt được, rất khác với những gì hiện nay đang có.”

Thật ra, theo cuộc nghiên cứu thì tế bào gan người lấy từ gan chuột được phục hồi quần thể không thể phân biệt với tế bào gan người bình thường được. Grompe nói: “Tế bào gan người mạnh khoẻ đảm nhiệm và thay thế cho tế bào gan chuột bị bệnh. Bạn đi đến kết luận rằng một con chuột khỏe mạnh tạo ra các nhân tố bị nghẽn máu ở người. Gan tạo ra tất cả các protein, mật người, đủ mọi thứ.”

Những con chuột cũng giữ được những nét riêng biệt của chúng cho nhiều thế hệ, và mỗi con chuột có thể được cấy mô bằng tế bào gan người ít nhất được bốn lần. Grompe ước lượng rằng mỗi lượt cấy có thể sinh ra hơn 20 triệu tế bào gan người có thể sống được.

Grompe nói: “Chúng tôi nghĩ chúng tôi sẽ có được những thành công thật sự trên tế bào chất lượng và có ích này. Chúng tôi có sản phẩm. Tất cả những gì chúng tôi cần làm là tăng cường và bắt đầu bán sản phẩm cho bất cứ ai muốn mua nó.”

Trong những tháng tới đây, phòng thí nghiệm của Grompe sẽ phát triển một thư viện tế bào gan người có được từ những biến thể thông thường của sự trao đổi chất thuốc ở người. Grompe nói: “Giống người khác nhau làm cho các loại thuốc chuyển hóa khác nhau. Vì thế, chúng tôi muốn sáng lập ra một thư viện tế bào từ những giống người khác nhau để nắm bắt được phần nào tính biến thiên như thế.”