Thành công trong việc cấy ghép cơ quan chuột bị đông lạnh trong 100 ngày đầu tiên trên thế giới.

Các nhà khoa học đã đạt được thành công đáng kinh ngạc trong lĩnh vực y học cấy ghép. Lần đầu tiên trên thế giới, các nhà nghiên cứu tại Đại học Minnesota đã rã đông thành công và cấy ghép thận chuột, đánh dấu một cột mốc lịch sử trong việc bảo quản nội tạng động vật có vú.

Thận chuột trước đây được bảo quản cực lạnh trong 100 ngày đáng kinh ngạc. Để so sánh, một quả thận cấy ghép có ‘tuổi thọ’ tối đa là 36 giờ – nếu lâu hơn nữa thì cơ quan đó không còn khả thi. Các cơ quan lồng ngực, chẳng hạn như tim và phổi, chỉ có thể còn khả thi để cấy ghép sau khi ở bên ngoài cơ thể từ bốn đến sáu giờ.

Hiện nay, chỉ riêng ở Hoa Kỳ có hơn 100.000 người đang chờ ghép tạng để cứu mạng sống, nhưng chỉ một phần nhỏ trong số họ nhận được tạng mà họ rất cần kịp thời. Bảo quản lạnh và làm ấm lại các cơ quan có thể loại bỏ đồng hồ tích tắc bằng cách tăng ồ ạt nguồn dự trữ các cơ quan có sẵn để cấy ghép.

Mehmet Toner, một kỹ sư y sinh tại Bệnh viện Đa khoa Massachusetts và là giáo sư Trường Y Harvard, người làm việc trong lĩnh vực bảo quản lạnh nội tạng, cho biết: “Đó là lịch sử. “Đây là sự khởi đầu của một cuộc hành trình rất thú vị.”

Một dòng dõi băng giá và sự hồi sinh đáng kinh ngạc

Cho đến nay, sự hình thành các tinh thể băng trong quá trình đóng băng và thiệt hại sau đó do quá trình tan băng không đồng đều đã đặt ra một thách thức không thể vượt qua. Các tinh thể băng có thể cắt xuyên qua thành tế bào theo đúng nghĩa đen, do đó phá hủy các cơ quan vì nước có ở mọi nơi trong cơ thể con người.

John Bischof, một giáo sư kỹ thuật cơ khí tiên phong và là giám đốc của Viện Kỹ thuật Y học thuộc Đại học Minnesota, đã cống hiến nhiều năm để vượt qua những trở ngại này — và ông có lý do chính đáng để làm như vậy vì rủi ro rất cao.

Mỗi năm, hàng nghìn quả thận, tim và gan được cấy ghép trong cuộc chạy đua với thời gian vì khả năng sống sót của cơ quan này giảm nhanh chóng sau khi người hiến tặng qua đời. Đáng tiếc là có tới 20% thận hiến tặng bị lãng phí do không kịp thời đến tay người nhận.

Nhiều nhà khoa học đang nghiên cứu cấy ghép dị chủng (ví dụ cấy ghép tim lợn vào người) và y học tái tạo. Tiến độ đầy hứa hẹn, nhưng lĩnh vực này vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm.

Thay vào đó, Bischof và các đồng nghiệp tiến hành bảo quản lạnh, quá trình bảo quản nội tạng ở nhiệt độ cực thấp. Các kỹ thuật đông máu cải tiến đã cách mạng hóa quá trình thụ tinh trong ống nghiệm, trao quyền cho các chuyên gia vô sinh để đạt được tỷ lệ mang thai cao hơn đồng thời giảm nguy cơ sinh nhiều con.

Tuy nhiên, kỹ thuật tương tự hoạt động rất tốt đối với các phôi thai nhỏ bé lại gặp phải những trở ngại đáng kể khi áp dụng cho các cơ quan lớn hơn, cao cấp hơn của con người. Quá trình đóng băng và tan băng trở thành một vũ điệu phức tạp, trong đó lớp ngoài của cơ quan có thể tan chảy nhanh hơn lõi, dẫn đến thiệt hại không thể khắc phục được.

Bước vào quá trình thủy tinh hóa, một phương pháp làm lạnh nhanh giúp treo các cơ quan ở trạng thái lỏng thủy tinh, ngăn chặn sự hình thành các tinh thể băng. Trong quá trình này, thận tiếp xúc với hơi nitơ lỏng, khiến thận bị hạ xuống nhiệt độ lạnh thấu xương – 150 độ C. Thận rơi vào trạng thái hoạt hình lơ lửng — từng là một khái niệm khoa học viễn tưởng — một giấc ngủ đóng băng khiến đồng hồ sinh học của nó ngừng hoạt động.

ma thuật từ tính

Nhưng phần khó khăn là làm tan băng các cơ quan khỏi trạng thái đông lạnh một cách an toàn, đây là một câu đố chưa có lời giải trong nhiều năm. Các nhà nghiên cứu vượt qua thử thách này bằng một giải pháp khéo léo.

Họ chèn các hạt sắt rất nhỏ khắp cơ quan trước khi nó được làm lạnh. Khi đến thời điểm rã đông, cơ quan này được đặt trong một từ trường quay nó nhanh chóng, tạo ra nhiệt từ bên trong và làm tan băng toàn bộ cơ quan một cách đồng đều.

Những quả thận rã đông, xuất hiện sau hơn 100 ngày bảo quản lạnh, sau đó được cấy ghép vào chuột. Nó hoạt động bình thường chỉ trong 30 ngày. Kỹ thuật đột phá này được lặp lại bốn lần nữa, với kết quả thành công tương tự.

“Trong hai đến ba tuần đầu tiên, thận không hoạt động đầy đủ, nhưng trong vòng ba tuần, chúng sẽ hồi phục. Sau một tháng, họ đã có một quả thận hoạt động đầy đủ, hoàn toàn không thể phân biệt được với một quả thận mới được cấy ghép”, tác giả chính của nghiên cứu Erik Finger, bác sĩ phẫu thuật cấy ghép và giáo sư phẫu thuật tại Đại học Y khoa Đại học Minnesota cho biết.

Khi tận mắt chứng kiến ​​kết quả này, Bischof cảm nhận rõ ràng mình đang làm nên lịch sử.

Bischof nói: “Tất cả các nghiên cứu của chúng tôi trong hơn một thập kỷ… đã chỉ ra rằng quá trình này nên hoạt động, sau đó nó có thể hoạt động, nhưng giờ đây chúng tôi đã chỉ ra rằng nó thực sự hoạt động.

Tuy nhiên, hành trình cấy ghép nội tạng từ chuột sang người không hề dễ dàng chút nào. Việc phát triển một hỗn hợp hóa chất an toàn và hiệu quả để kích thích các cơ quan của con người đưa ra những thách thức riêng. Quá trình làm ấm lại phải được hoàn thiện để tránh làm hỏng đàn và đảm bảo phân phối nhiệt độ đồng đều. Ngoài ra, các thử nghiệm lâm sàng, nổi tiếng là phức tạp, cần được thiết kế cẩn thận để đánh giá khả năng tồn tại và độ an toàn của các cơ quan được bảo quản ở người.

Tuy nhiên, với mục tiêu lặp lại thành công của họ ở những động vật lớn hơn như lợn, nhóm nghiên cứu vẫn kiên định trong nỗ lực thúc đẩy nghiên cứu đột phá này.

Những phát hiện xuất hiện trên tạp chí truyền thông tự nhiên.