Khó tin nhưng là sự thực: các nhà khoa học vừa biến lá rau chân vịt thành tim người đang đập

Trong tương lai, một người bị tổn tương mô vì cơn đau tim có thể tỉnh dậy và nhận một lời trấn an từ bác sĩ: “Không sao, chúng tôi đã đặt vài lá rau chân vịt vào lồng ngực cho ông”.

Không phải lời nói đùa. Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Học viện Bách khoa Worcester, Hoa Kỳ đã thành công trong việc: Biến lá rau chân vịt thành khung mô tim sống hoàn chỉnh với các mạch có thể vận chuyển máu.

Lần đầu tiên, những lá rau chân vịt, họ mua tại một khu chợ thành phố Worcester, có được cuộc sống mới theo kiểu động vật. Nó rung động và chảy máu như một trái tim người.

Lá rau chân vịt có thể rung động và chảy máu như một trái tim người

Nghiên cứu nằm trong lĩnh vực phát triển nội tạng nhân tạo, nhằm khắc phục tình trạng khan hiếm nguồn cơ quan hiến tặng. Trước đây, các mô tim đã có thể được nuôi cấy, nhưng phát triển nó thành một khối mô lớn là việc khó khăn. Bởi các nhà khoa học cần một hệ mạch máu để cung cấp oxy và chất dinh dưỡng liên tục.

Sẽ rất khó để xây dựng được một hệ mạch phức tạp, và giống hệt như trong trái tim người như vậy. Đặc biệt là khi quy mô của nó xuống tới mức mao mạch, những đường ống dẫn máu chỉ rộng từ 5-10 micromet.

Không có hệ mạch máu, các khối mô nhân tạo không thể phát triển và cũng không có tương lai cho bất kể một cơ quan nhân tạo nào.

Tuy nhiên, các nhà khoa học tại Học viện Bách khoa Worcester đã tìm ra một giải pháp. Thay vì cố gắng tạo ra toàn bộ hệ thống mạch vận chuyển máu từ con số 0, họ nghĩ rằng một chiếc lá rau chân vịt có thể là điểm khởi đầu không tệ.

Mặc dù thực vật và động vật có những cơ chế vận chuyển chất rất khác nhau trong cơ thể, chúng vẫn có sự tương đồng nhất định trong cấu trúc, các nhà nghiên cứu cho biết. Hai trong số đó là hệ thống vận chuyển dịch lỏng khá tương tự nhau: một ở lá rau chân vịt và một ở mặt phẳng các mô tim.

Để chứng minh sự tương tự ấy, các nhà nghiên cứu đã khử hoàn toàn tế bào thực vật ra khỏi lá rau chân vịt, cho đến khi chúng chỉ còn trơ lại bộ khung cellulose, thứ đóng vai trò như một giàn giáo giữ mọi tế bào lá lại với nhau.

Trước đây, cellulose đã được chứng minh là một vật liệu tuyệt vời cho quá trình phát triển mô động vật trong phòng thí nghiệm. Cellulose tương thích rất tốt với mô sống, mà cũng rất rẻ bởi nguồn thực vật chứa cellulose gần như vô tận. Đối với nghiên cứu này, các nhà khoa học đã mua rau chân vịt ngay tại một chợ rau quả gần phòng thí nghiệm.

Khử bào một chiếc lá rau chân vịt, các nhà khoa học phát hiện sự tương đồng của nó với một lát mô tim

Công việc đầu tiên với một lá rau chân vịt, các nhà khoa học tiêm vào đó một dung dịch tẩy rửa. Mục đích là làm sạch mọi tế bào cũ của thực vật, qua một quy trình được gọi là decellularisation (khử bào).

“Trước đây, tôi đã từng nhiều lần làm công việc khử bào trái tim của con người. Và khi tôi nhìn vào những lá rau chân vịt, cuống lá của nó gợi cho tôi hình dung đến một động mạch chủ”, Joshua Gershlak, nhà nghiên cứu dẫn đầu nhóm cho biết.

Sự nhạy cảm tinh tế của một kỹ sư sinh học đã gợi ý cho Joshua một ý tưởng táo bạo: “Tôi nghĩ, hãy thử tiêm chất tẩy qua cuống lá của nó”. Nếu anh đoán không nhầm, việc khử bào nãy cũng sẽ cho ra một hệ mạch chẳng khác nào một trái tim.

Ban đầu, công việc còn để lại một sự hoài nghi, nhưng khi quá trình kết thúc, đó là một kết quả ấn tượng. Joshua chia sẻ: “Chúng tôi đã không chắc nó có hiệu quả, nhưng hóa ra việc này thật dễ dàng và có thể lặp lại thậm chí nhân rộng”.

Sự thực là nhóm nghiên cứu đã không chỉ dừng lại ở lá rau chân vịt. Họ còn sử dụng kỹ thuật khử bào cho lá rau mùi tây, thanh hoa hoa vàng và chứng minh kỹ thuật hoạt động với rễ tơ của cây lạc.

Những lựa chọn đa dạng này sẽ mở ra nhiều hướng phát triển mô hơn nữa. Các nhà khoa học sẽ có nhiều cơ hội hơn, để tạo ra không chỉ tim mà thậm chí là xương người dựa trên thực vật. Trong đó, mỗi một cấu trúc thực vật sẽ phù hợp với một cấu trúc trong con người.

"Sự phát triển khử bào thực vật trở thành khung cơ tim sẽ tạo tiềm năng cho một ngành khoa học mới, nghiên cứu khả năng thay thế lẫn nhau giữa mô và cơ quan thực vật với động vật”, các nhà khoa học cho biết.

Ảnh phóng to các gân lá vận chuẩn chất dinh dưỡng cho lá rau chân vịt, nhưng ở đây chúng đã biến thành mạch máu

Riêng đối với những lá rau chân vịt, các nhà khoa học cho biết hệ thống khung cellulose của nó tạo ra một mật độ rất cao các mạch, giống hệt như trên một quả tim người. Bởi vậy, họ bắt đầu cấy các tế bào cơ tim vào bên trong khung cellulose đó.

Vài ngày tiếp theo, quá trình kỳ diệu diễn ra. Các tế bào cơ tim bắt đầu co lại, một cách hết sức tự nhiên, như chúng có thể thực hiện với bộ khung mô người. Bạn có thể quan sát sự hoạt động của chúng trong video dưới đây:

Lá rau chân vịt có thể mang máu để nuôi dưỡng mô tim người

Bạn đã thấy một chiếc lá như một quả tim, nhưng dĩ nhiên chúng ta không thể thay thế trái tim mình với chỉ một chiếc lá. Joshua cho biết: “Ý tưởng ở đây của chúng tôi là khi đã có một mảnh mô mỏng, phẳng với các lưới mạch máu có sẵn, chúng tôi có thể xếp chồng nhiều chiếc lá và tạo ra một khối mô tim”.

Khối mô sẽ phục vụ các bệnh nhân đã từng trải qua thiệt hại tim. Chúng có thể thay thế cho các mô đã mất khả năng co bóp, chẳng hạn sau một cơn đau của người bệnh.

Mặc dù vậy, vẫn sẽ còn nhiều thử thách để đạt tới kết quả này. “Hiện tại, chưa một ai biết rõ các mạch trong thực vật có thể được tích hợp với mạch máu của con người hay không, và liệu điều này có đáp ứng miễn dịch”, các nhà nghiên cứu viết trong báo cáo công bố.

Dù sao thực vật và động vật vẫn là một thứ gì đó khác biệt đến đối lập. Chúng ta hoặc phải phát hiện hoặc phải biết khiến cho cơ thể động vật, mà cụ thể là con người chấp nhận các hệ thống thực vật. Đó là điều mà các nhà nghiên cứu tỏ ra khá lạc quan.

Glenn Gaudette, nhà sinh học điều hành phòng thí nghiệm WPI cho biết: “Chúng tôi thực sự tin rằng bộ khung này có khả năng giúp điều trị cho các bệnh nhân. Chúng tôi còn phải làm nhiều việc hơn nưa, nhưng cho đến nay, kết quả này đã là rất hứa hẹn”.

Ông cho biết thêm rằng: “Để có thể lấy một thứ đơn giản như lá rau chân vịt, một loài thực vật mọc ở khắp nơi, và thực sự biến nó thành một mô với dòng máu có thể chảy bên trong đó, là điều rất thú vị. Chúng tôi hy vọng nó sẽ là một tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực nghiên cứu này”.

Các lá rau chân vịt đang trên quá trình khử bào

Cũng phải nói rằng đây không phải lần đầu tiên các nhà khoa học có ý tưởng sử dụng thực vật để khai thác khả năng phát triển mô con người. Đại học Ottawa Canada cũng đã từng phát triển được tai người từ một miếng táo.

Sử dụng rau chân vịt cũng không phải hướng tiếp cận duy nhất để tạo ra hệ thống khung và mạch máu cho mô người. Kỹ thuật in 3D có thể giúp một số nhà khoa học làm việc đó, mặc dù kết quả được báo cáo còn tương đối hạn chế.

Như vậy, chúng ta và các bệnh nhân tim vẫn còn phải chờ đợi một thời gian. Khi các nghiên cứu này cùng phát triển song song với nhau, các nhà khoa học sẽ biết được hướng đi nào là khả thi nhất.

Có thể máy in 3D sẽ được sử dụng để tạo ra hệ thống khung mô tim từ đầu. Nhưng không loại trừ khả năng một ngày nào đó, đặt lá rau chân vịt vào lồng ngực lại là cứu cánh cho một người có trái tim bị hư hỏng.

Tham khảo ScienceAlert