Các nhà khoa học vừa tiến một bước lớn để cấy ghép được nội tạng từ lợn sang người

Với hơn 300 năm phát triển của các kỹ thuật cấy ghép dị chủng, ngày nay, dù là những nhà khoa học mơ mộng nhất về việc cấy ghép nội tạng lợn sang người vẫn phải đối mặt với một thực tế: Đó là các virus PERV.

PERV (Porcine endogenous retrovirus) là những virus có sẵn trong bộ gen lợn từ thời cổ xưa. Các virus này có thể được tìm thấy trong bất kể một DNA nào của lợn. Mặc dù ở trạng thái bất hoạt, chúng có thể hoạt động trở lại khi lây nhiễm sang loài khác.

Bởi vậy, khi có ý định ghép nội tạng lợn sang người, PERV trở thành một rào cản lớn. Năm 1997, các hoạt động cấy ghép dị chủng đã bị cấm trên toàn thế giới cũng vì mối lo ngại này. Chúng ta biết rằng một khi virus lây từ động vật sang người, nó có thể trở thành thảm họa.

Hầu hết các đại dịch của thế giới, từ HIV, cúm gia cầm cho tới SARS, MERS và Zika đều bắt nguồn từ động vật. Một ca cấy ghép dị chủng có thể cứu sống một mạng người, nhưng với sự có mặt của PERV, nó cũng tiềm ẩn nguy cơ tạo ra một dịch bệnh giết chết hàng ngàn người khác.

Trừ khi chúng ta khiến PERV biến mất.

Các nhà khoa học vừa tiến một bước lớn để cấy ghép nội tạng từ lợn sang người

Đó chính là những gì mà eGenesis, một công ty công nghệ sinh học Hoa Kỹ, mới tuyên bố rằng họ đã có thể làm được. Sử dụng công cụ chỉnh sửa gen CRISPR, các nhà nghiên cứu tại eGenesis đã phối hợp với một số phòng thí nghiệm để tạo ra hàng chục con lợn khỏe mạnh, không hề chứa bất kể một dấu vết nào của PERV trong bộ gen.

“Nếu đúng vậy, đó hẳn là một thành tựu tuyệt vời,” nhà virus học Joachim Denner từ Viện Robert Koch, Berlin cho biết. Nó đã đánh đổ một rào cản lớn trong lĩnh vực cấy ghép dị chủng. Với các thành tựu tương tự khác, chẳng hạn như việc tạo ra được phôi thai nửa người nửa lợn, chúng ta đang tiến gần hơn bao giờ hết tới việc cấy được nội tạng lợn sang cho con người.

Thiếu hụt nguồn cung nội tạng hiến tặng đang là thực trạng phổ biến trên toàn thế giới. Riêng ở Mỹ, hiện có khoảng 120.000 người đang phải xếp hàng chờ trong danh sách cần nội tạng hiến tặng. Mỗi ngày qua đi, hơn 20 người trong số đó sẽ chết.

So với những bệnh nhân ung thư không có thuốc chữa, bệnh nhân lẽ ra có thể sống nhưng tử vong chỉ vì thiếu tạng ghép cũng để lại nỗi tiếc nuối lớn cho ngành y tế. Vì vậy, ý tưởng về việc cấy ghép dị chủng, cụ thể là nội tạng lợn sang cho con người ở thời điểm này, thực sự không hề điên rồ.

Ngoài các vấn đề đạo đức, về mặt kỹ thuật, cấy ghép nội tạng lợn sang người cũng đặt ra rất nhiều thách thức. Trong đó, có hai vấn đề lớn nhất là giải quyết sự đào thải của cơ thể và nguy cơ lây nhiễm PERV.

Trước đây, các nhà khoa học đã cấy thử tế bào tuyến tụy lợn cho bệnh nhân tiểu đường. Họ không tìm thấy bằng chứng về sự lây nhiễm PERV. Nhưng kỹ thuật đó chỉ được thực hiện với số lượng tế bào nhỏ, hơn nữa còn được bọc bởi một viên nang bảo vệ, Denner lưu ý.

Còn đối với các cơ quan lớn hơn, chẳng hạn như tim, gan hoặc phổi, bệnh nhân bắt buộc phải sử dụng thuốc chống đào thải. Việc ức chế hệ miễn dịch không cho nó tấn công vào cơ quan ghép đặt ra một nguy cơ lây truyền bệnh lớn.

Vấn đề với PERV, những virus có sẵn trong bộ gen lợn

Giải quyết vấn đề này, Denner và các đồng nghiệp đã từng cố gắng sử dụng ZFN (zinc finger nucleases), một công nghệ chỉnh sửa gen phát triển từ đầu thế kỷ 21, để cắt gen PERV ra khỏi tế bào lợn.

Đáng tiếc, ZFN đã tạo ra nhiều vết cắt không chính xác trên DNA, hơn nữa, tỏ ra khá độc hại với tế bào. Ý tưởng sử dụng chỉnh sửa gen để cắt PERV khỏi DNA về cơ bản là một hướng đi đúng. Có điều chúng ta sẽ cần một công cụ khác chính xác hơn, và ở đó, CRISPR xuất hiện.

George Church và Luhan Yang là hai nhà di truyền học Harvard đã tiếp cận và phát triển CRISPR từ rất sớm. Họ nhận ra rằng công cụ chỉnh sửa gen này có thể tạo ra những lát cắt chính xác hơn trên bộ gen lợn.

Trong năm 2015, Church và Yang đồng sáng lập công ty công nghệ sinh học eGenesis, tập trung vào phát triển kỹ thuật cấy ghép nội tạng. Yang đảm nhận vị trí giám đốc khoa học của eGenesis.

Cùng năm, hai nhà khoa học chứng minh CRISPR có thể loại bỏ hoàn toàn các gen PERV ở 62 vị trí trong bộ gen lợn. Họ đã thực hiện thành công hoạt động này và công bố kết quả trên tạp chí Science. Cho tới thời điểm hiện tại, thí nghiệm của eGenesis vẫn là công trình chỉnh sửa nhiều vị trí gen nhất với CRISPR.

Thế nhưng, trong dự án của năm 2015, các nhà khoa học đã sử dụng một dòng tế bào thận “bất tử” ở lợn. Điều đó có nghĩa là chúng có thể sống và phân chia vô hạn, giống như tế bào ung thư.

Để thực sự tạo ra được những con lợn sống bình thường, chứa nội tạng không có PERV, họ phải thử nghiệm kỹ thuật trên tế bào thường, của những con lợn bình thường.

Điều này đã được eGenesis thực hiện với sự cộng tác của một số nhà khoa học Đan Mạch và Trung Quốc. Họ chọn sử dụng CRISPR trên các tế bào có nguồn gốc từ mô liên kết lấy từ bào thai lợn.

Chỉnh sửa gen đã có thể loại bỏ toàn bộ virus PERV có trong lợn, tránh chúng lây nhiễm chéo sang người.

Khi không còn khả năng “bất tử”, những tế bào tỏ ra mong manh hơn khi bị chỉnh sửa với CRISPR. Chúng không thể phát triển trở lại bình thường, có thể các tổn thường trên DNA đã khiến tế bào dừng phân chia hoặc tự hủy, Yang nói.

Nhưng kết quả tuyệt vời đột nhiên đến, sau khi nhóm nghiên cứu cho các tế bào tiếp xúc với một hỗn hợp hóa chất thúc đẩy tăng trưởng và ức chế lại một gen ức chế tăng trưởng chính. Họ đã nuôi được đầy một đĩa thí nghiệm chứa 100% các tế bào lợn không có PERV.

Bước tiếp theo là tạo ra những con lợn thật, toàn bộ một con lợn không chứa virus PERV trong cơ thể.

Các nhà khoa học sử dụng một kỹ thuật nhân bản tiêu chuẩn: Họ đưa các hạt nhân chứa DNA của các tế bào đã chỉnh sửa phía trên, vào các tế bào trứng lấy từ buồng trứng của lợn trong một lò mổ của Trung Quốc. Trứng được cho phép phát triển thành phôi và cấy vào tử cung của những con lợn cái.

“Trước khi chúng tôi thực hiện nghiên cứu của mình, khoa học không chắc chắn liệu những con lợn [được sinh ra theo kiểu này] có khả thi hay không”, Yang nói.

Nhưng đến ngày hôm nay, kết quả nghiên cứu trên tạp chí Science đã khẳng định chúng ta có thể dùng nó để tạo ra trực tiếp những con lợn khỏe mạnh. Tỷ lệ thành công của kỹ thuật này tương tự như phương pháp nhân bản với DNA không bị chỉnh sửa.

Điều đặc biệt nhất là khi các nhà khoa học thu thập mô của 37 con lợn con sinh ra từ thí nghiệm, phân tích cho thấy tất cả đều không chứa PERV.

"Đây là công bố đầu tiên báo cáo về việc nuôi được những con lợn không chứa PERV", Yang nói.

"Nghiên cứu này thể hiện một bước tiến quan trọng trong việc giải quyết vấn đề an toàn liên quan đến lây truyền virus chéo loài. Nhóm chúng tôi sẽ tiếp tục chỉnh sửa để tạo ra được những chủng lợn không PERV, phục vụ cho hoạt động cấy ghép dị chủng an toàn và hiệu quả".

Những con lợn không chứa virus PERV của eGenesis

Tất nhiên, không phải ai cũng vui mừng khi nghĩ đến việc khai thác động vật theo cách này. Xã hội có thể chấp nhận tiêu thụ thịt lợn, nhưng ý tưởng cấy ghép một bộ phận trên cơ thể chúng vào người là cả một vấn đề khác.

Giống như nhiều công nghệ y tế khác, ngoài rào cản kỹ thuật, chúng ta sẽ phải tiếp tục chứng kiến nhiều tranh cãi trên khía cạnh đạo đức. Chẳng hạn như liệu sử dụng nội tạng động vật có nhân văn hay không? Hoặc nếu chúng ta cấy được các cơ quan động vật vào con người, điều này có thay đổi định nghĩa về con người?

Rõ ràng, chúng ta vẫn còn một chặng đường dài, trước khi chứng kiến một bệnh nhân đầu tiên nhận được nội tạng từ lợn. Nhưng bằng việc loại đi một trong hai rào cản kỹ thuật lớn nhất, liên quan đến các virus có thể lây chéo từ lợn sang người, tương lai của cấy ghép dị chủng có thể đến sớm hơn mọi người nghĩ.

Tham khảo Science, ScienceAlert