70 Khoa học và đời sống Soá 1+2 naêm 2019 Điểm qua các mốc quan trọng Việc truyền máu của lợn cho người được thực hiện lần đầu ở thế kỷ XVII bởi Jean Baptiste Denis (1635 1704) Ở thế kỷ XIX, việc ghép[.]
khoa học đời sống Khoa học đời sống Những kết nghiên cứu cấy ghép mô tạng lợn cho người TS Võ Văn Sự Viện Chăn nuôi Những nhược điểm ghép tạng người/linh trưởng người (non human primate) cho người nguồn cung cấp tạng cịn ít, tạng khơng khỏe mạnh, mang nguồn bệnh… khiến nhà khoa học tìm đến nguồn cung cấp tạng lớn xử lý để an tồn hơn, lấy tạng từ lợn Nhân dịp Xuân Kỷ Hợi, xin điểm lại lịch sử tiến lý thuyết thực nghiệm việc sử dụng tạng/mô lợn để cấy ghép cho người Điểm qua mốc quan trọng Việc truyền máu lợn cho người thực lần đầu kỷ XVII Jean Baptiste Denis (1635-1704) Ở kỷ XIX, việc ghép da động vật cho người thực không thành công Năm 1838, việc ghép giác mạc (từ lợn) thực bệnh nhân kết chưa mong muốn Năm 1907, bác sỹ phẫu thuật thực nghiệm người Pháp Alexis Carrel (đoạt giải Nobel năm 1912) tiên tri rằng, việc cấy ghép phận lấy từ động vật, chẳng hạn lợn cho người dễ dàng, cần thiết phải “tiêm chủng” cho quan lợn để chống đào thải sau cấy ghép Điều gần với việc mà làm biến đổi gen lợn để làm cho mơ chúng thích ứng với phản ứng miễn dịch người Vài năm sau đó, Serge Voronoff - bác sỹ người Nga phát triển khái niệm cấy ghép tế bào tuyến tụy sản xuất insulin cho bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường typ Xa hơn, ơng cịn có ý 70 định ghép thận từ phạm nhân cho người bệnh, ý tưởng sau đồng hương ơng - bác sỹ Yurii Voronoy thực lần đầu vào năm 1933 Năm 1993, lần nhóm nhà khoa học người Thụy Điển Carl Groth đứng đầu cấy ghép tế bào tuyến tụy lợn cho bệnh nhân tiểu đường Sau cấy ghép, C-peptide lợn xuất máu bệnh nhân hiệu mặt lâm sàng Có thể thấy, hầu hết nỗ lực ban đầu phẫu thuật ghép tạng lâm sàng chủ yếu sử dụng lồi linh trưởng khơng phải người, số nỗ lực sử dụng lợn mở rộng dần cánh cửa để hàng triệu bệnh nhân giới phục hồi kéo dài sống… Những thành tựu lý thuyết thực nghiệm Trong công tác nghiên cứu cấy ghép dị chủng, hai loại động vật thường nhà giải phẫu sử dụng khỉ đầu chó lợn Trong đó, lợn có ưu đẻ Số 1+2 năm 2019 nhiều, thời gian ni đến sinh sản ngắn (5-6 tháng), tương đồng mặt giải phẫu, nguy truyền nhiễm thấp… Đến nay, 200 ca cấy ghép mô/tạng từ lợn cho người tiến hành New Zealand, Nga nước khác Việc cấy ghép bắt đầu Nhật Bản Các rào cản lớn từ lâu biết tới đào thải, virus nội sinh… nhà khoa học giải Dưới số cơng trình lý thuyết thực nghiệm tiêu biểu Tạo nên dịng lợn khơng chứa virus nội sinh Retrovirus virus có sẵn gen lợn từ thời cổ xưa Các virus tìm thấy ADN lợn Mặc dù trạng thái bất hoạt, chúng hoạt động trở lại lây nhiễm sang lồi khác Bởi vậy, có ý định ghép nội tạng lợn sang người, retrovirus trở thành rào cản lớn. Để giải vấn đề này, có giải pháp, tìm kiếm cá thể lợn khơng chứa virus nội sinh nhân dùng công nghệ chỉnh sửa gen để loại bỏ Khoa học đời sống Tìm kiếm nhân cá thể lợn khơng có virus nội sinh bị “từ chối”: theo hướng dẫn sửa đổi năm 2016 Bộ Y tế, Lao động Phúc lợi Nhật Bản, nhà khoa học nước tiến hành nuôi lợn cho mục đích cấy ghép Theo đó, lợn ni môi trường sạch, biệt lập kiểm tra 40 loại virus Đầu tiên, nhà khoa học loại bỏ khử trùng tử cung lợn mang thai trước chúng sinh Sau sinh, lợn cho ăn sữa nhân tạo vô trùng nuôi tuần Kết cuối mang lại lợn (1,8 kg/con) phù hợp để cấy ghép Hiện tại, nhà khoa học chưa phát thấy tượng nhiễm retrovirus từ lợn sang người ca cấy ghép tiến hành giới, nhiên chuyên gia đưa khuyến nghị cần theo dõi lâu dài sau cấy ghép Từ kết đạt này, Trung tâm Y tế sức khỏe toàn cầu Tokyo tổ chức khác đưa kế hoạch bắt đầu nghiên cứu lâm sàng vòng 3-5 năm tới, tế bào tụy lợn cấy ghép cho bệnh nhân tiểu đường Các tế bào bọc viên nang đặc biệt để ngăn ngừa bệnh nhân “từ chối” Nhóm nghiên cứu xem xét việc cung cấp lô lợn cho tổ chức GS Chihuahuahi Nagashima - Đại học Meiji, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết: “Trong thời gian tới, muốn điều khiển gen lợn để chúng tạo ‘từ chối’ bệnh nhân” Dùng công nghệ chỉnh sửa gen để loại bỏ retrovirus: nhà khoa học sử dụng kỹ Những lợn sinh virus nội sinh ADN thuật CRISPR Guide ARN để tạo phơi lợn, thai lợn sống khơng có retrovirus Với số sửa đổi kỹ thuật ARN quy trình CRISPR, nhà khoa học chỉnh sửa hoàn toàn retrovirus từ nguyên bào sợi lợn Họ xác nhận rằng, kỹ thuật không tạo thay đổi không mong muốn nơi khác ADN Tiếp đó, nhà khoa học sử dụng nguyên bào sợi chỉnh sửa gen để tạo phôi lợn thông qua kỹ thuật chuyển nhân tế bào soma Sau xác nhận phôi thu hồn tồn khơng có retrovirus, chúng cấy sang lợn nái đẻ Từ khoảng 200-330 phôi “sạch” chuyển qua 17 lợn nái, sau chúng sinh 37 lợn con, 15 sống tháng Lợn từ mang thai thành cơng xác nhận khơng có retrovirus ADN Quá trình theo dõi chưa nhận thấy có thay đổi cấu trúc bất thường lợn Các nhà nghiên cứu tiếp tục theo dõi tác động dài hạn động vật Hạn chế đào thải Sự từ chối (tức phản ứng thể người nhận công mô/tạng thể bị nhiễm trùng) trở ngại lớn cấy ghép khác loài Khi cấy ghép mô/tạng người với nhau, phương pháp điều trị thuốc (như cyclosporine) sử dụng để ức chế hệ thống miễn dịch người nhận nhằm ngăn cản cố Khi cấy ghép khác loài, việc từ chối liệt hơn, gọi “hyperacute”, vài phút, mơ/ tạng cấy ghép bị tiêu diệt Một công nghệ phát triển để khắc phục từ chối nhân giống lợn chuyển gen Những lợn biến đổi gen biểu protein cụ thể người khiến hệ thống miễn dịch người khó xác định mơ/tạng ghép thuộc lồi khác Lợn biến đổi gen nhân giống cách tiêm lượng nhỏ ADN (hoặc vật liệu di truyền) bắt chước trình tự gen người vào trứng lợn thụ tinh, sau cấy trứng vào lợn nái để sinh lợn Như chứng minh nghiên cứu gần đây, kỹ thuật giải từ chối hyperacute lồi linh trưởng khơng phải người nhận nội tạng từ lợn chuyển gen Các kỹ thuật nhân tăng cường khả tương thích miễn dịch mô/tạng lợn cách loại bỏ sản phẩm gen lợn gây đào thải mức Về lý thuyết, phát triển có nghĩa cấy ghép, mơ/ Số 1+2 năm 2019 71 Khoa học đời sống tạng động vật điều trị giống mô/tạng người, với việc sử dụng chế độ ức chế miễn dịch tiêu chuẩn Theo báo cáo, tới có thận lợn phục vụ cho việc ghép thận người Khi ghép thận lợn cho loài linh trưởng người, hệ thống miễn dịch linh trưởng công thành phần đường protein có bề mặt tế bào thận lợn khiến cho việc ghép thất bại Với công nghệ di truyền, nhà khoa học thay protein thận lợn protein người thể người chấp nhận phận cấy ghép có nguồn gốc từ lợn Các nhà khoa học thuộc Đại học Emory báo cáo rằng, trường hợp cấy ghép thận kéo dài sống cho khỉ Rhesus Macaque đạt đến 400 ngày so với 250 ngày trước Nuôi cấy phổi lợn nhân tạo Năm 2018 đánh dấu thành công Đại học Texas việc tạo phổi phịng thí nghiệm ghép vào lợn Lợn ghép phát triển mạch máu sống vài tuần sau phẫu thuật Việc cấy ghép không cần đến chất chống đào thải Một phổi nuôi tạo Đại học Texas 72 Cơng trình tóm tắt sau: để ni cấy phổi sinh học hồn chỉnh, việc phải tạo giá đỡ buồng phổi - chất khung xương Các nhà khoa học thực điều cách loại bỏ tất tế bào máu (có phổi lợn) nhờ hỗn hợp toàn đường chất tẩy rửa để lại protein Tiếp theo, họ đặt giá đỡ vào bên bể chứa chất dinh dưỡng đặc biệt cho thêm tế bào (lấy từ phổi cá thể lợn nhận) để phát triển 30 ngày Sau đưa phổi sinh học vào lợn, họ phát triển mối liên kết mạch máu với hệ thống tuần hoàn lợn, kết cho thấy phổi sinh học lớn lợn Sau phẫu thuật cấy phổi sinh học vào lợn, chúng sống tối đa tháng Kết giải phẫu cho thấy, bên thể lợn, mạch máu phổi có cấu trúc sinh học cắm vào hệ thống tuần hoàn tự nhiên vật, cung cấp cho quan oxy chất dinh dưỡng để tồn Sự phục hồi sau phẫu thuật động vật tuyệt vời Con lợn sống tháng sau phẫu thuật không gặp vấn đề hô hấp phổi ghép có vi khuẩn cư trú phổi lợn bình thường - dấu hiệu cho thấy mơ phát triển bình thường tích hợp tốt vào thể Nếu thứ diễn biến thuận lợi giống thực thí nghiệm lợn, nhà nghiên cứu tin họ 5-10 năm để nuôi cấy thành công phổi sinh học ghép cho bệnh nhân vào hồn cảnh đặc Số 1+2 năm 2019 Những lợn tạo nên công nghệ gen Đức sử dụng để cấy ghép tim cho khỉ đầu lợn biệt (tính mạng bị đe dọa khơng có nhiều lựa chọn phương án điều trị) ? TÀI LIỆU THAM KHẢO D.K.C Cooper, et al (2018), “Bringing home the bacon: update on the state of kidney xenotransplantation”, Blood Purif., 45(1-3), pp.254-259 https://www.nbcnews.com/mach/ science/lab-grown-lungs-successfullytransplanted-pigs-raising-hopeshuman-use-ncna900336 Emily Mullin (2017), CRISPR opens up new possibilities for transplants using pig organs, https:// www.technologyreview.com/s/608579/ crispr-opens-up-new-possibilities-fortransplants-using-pig-organs/ Japan News (2018), Japan considers allowing human organs to be grown inside animals, https:// geneticliteracyproject.org/2018/04/13/ japan-considers-allowing-humanorgans-to-be-grown-inside-animals/ Neel V Patel (2018), Lab-grown pig lungs are great news for the future of organ transplantation even if they’re not quite ready for human patients, https://www.popsci.com/bioengineerpig-lung-transplant Taboola (2018), Scientists develop pigs for human transplants in Japan, https://www.ndtv.com/worldnews/scientists-develop-pigs-forhuman-transplants-in-japan-1821555