Nhiều phụ nữ vô sinh sẽ tìm lại được niềm vui làm mẹ khi công nghệ in 3D buồng trứng này phát triển thêm 5 năm nữa

Có một sự thật mà bạn phải đặt mình vào vị trí người phụ nữ mới hiểu được: Không phải cô gái nào lớn lên rồi cũng trở thành một người mẹ. Một số đã lựa chọn đơn thân như một lối sống. Nhưng với nhiều cô gái khác sẽ là nỗi bất hạnh, khi hoàn cảnh mới là thứ đã lựa chọn thay cho họ.

Một cơ số căn bệnh không biết từ đâu ra, có khả năng phá hủy buồng trứng của người phụ nữ. Chúng hoàn toàn có thể bắt nguồn từ gen được di truyền, có thể là ung thư. Xạ trị và hóa trị sẽ cứu sống nhiều bé gái, nhưng nó cũng tàn phá hệ sinh sản và làm hỏng buồng trứng trong cơ thể.

Điều gì xảy ra sau đó? Bởi buồng trứng là nơi trung chuyển các chức năng hooc-môn. Nếu bị ảnh hưởng, những bé gái có thể sẽ không bao giờ dậy thì, phụ nữ có thể sớm mãn kinh và cả hai hậu quả đều dẫn đến việc họ không thể làm mẹ được nữa.

Trừ khi, buồng trứng được thay thế. Các nhà khoa học tại Đại học Northwestern mới đây đã thử nghiệm thành công điều này trên chuột. Họ in các buồng trứng 3D và cấy ghép vào những con chuột vô sinh. Kết quả là chúng đã có được lứa con đầu tiên, hoàn toàn khỏe mạnh.

Một phiên bản buồng trứng sinh học cho con người được các nhà khoa học hứa hẹn, sẽ xuất hiện trong thời gian 5 năm tới. Điều tuyệt vời là chúng cũng sẽ được in 3D.

Lứa chuột đầu tiên được sinh ra bởi chuột mẹ có buồng trứng in 3D

"Chiếc chén thánh" của y học tái tạo

Nằm ở hai bên hông xương chậu của người phụ nữ, buồng trứng là một phần của hệ sinh sản, nơi chứa đầy các nang trứng chưa trưởng thành bao quanh bởi túi estrogen và nhiều loại hooc-môn thiết yểu khác.

Teresa K. Woodruff, nhà khoa học sinh sản tại Đại học Northwestern cho biết: “Chức năng của buồng trứng mỗi tháng là nuôi các nang trứng này trở thành trứng hoàn chỉnh”. Từ đó, một người phụ nữ mới có thể mang thai khi trứng của họ được thụ tinh.

Trước đây, khi buồng trứng của một người phụ nữ bị hỏng, một hướng thay thế nó là cấy ghép buồng trứng hiến tặng từ người khác. Mặc dù vậy, lựa chọn được nguồn hiến tặng phù hợp là điều không hề dễ dàng gì. Thông thường, trường hợp tốt nhất là khi bệnh nhân có một người chị em sinh đôi.

Nhưng không phải người phụ nữ hiếm muộn nào cũng may mắn như vậy. Cho nên các nhà khoa học tại Đại học Northwestern muốn tìm hướng đi mới. Họ tạo ra các buồng trứng nhân tạo bằng vật liệu sinh học và sử dụng máy in 3D để in ra được chúng.

“Nghiên cứu đã cho thấy những buồng trứng sinh học này giữ được chức năng trong dài hạn”, Teresa K. Woodruff cho biết. Cô nhấn mạnh rằng sử dụng các kỹ thuật y sinh tân tiến thế này mới là “chiếc chén thánh cho cho công nghệ sinh học ứng dụng vào y học tái tạo”. Những cấy ghép từ người sang người sẽ sớm trở thành lỗi thời.

In 3D các cơ quan trong cơ thể con người sẽ là chiếc chén thánh cho y học tái tạo

Nghe có vẻ dễ, nhưng công việc này là cực kỳ phức tạp. Để có thể xây dựng được buồng trứng sinh học, nhóm nghiên cứu của Woodruff đã phải nghiên cứu rất kỹ cấu trúc của nó.

Năm ngoái, họ đã phải thu thập một buồng trứng thật của người hiến tặng, sử dụng hóa chất để loại bỏ hoàn toàn các nang, mạch máu và mô từ đó. Cuối cùng, một cấu trúc thượng tầng lộ ra là một khung collagen đan chặt và rất phức tạp. Nó trông như hình một tấm lưới.

Một “tấm lưới” của buồng trứng có thể được xây dựng lại bằng máy in 3D. Tuy nhiên, lựa chọn vật liệu làm mực cho máy in là một thách thức. Woodruff nói rằng nhóm của cô đã sử dụng chính những mô buồng trứng làm mực.

Trong trường hợp này, nó là những mô collagen bị phá vỡ thành gelatin. Ưu điểm của gelatin, đó là hợp chất này ít bị cơ thể đào thải. Nó cũng có tính chất xốp, giúp tương tác dễ dàng với mô và máu của sinh vật được cấy ghép.

Gelatin sẽ được sử dụng làm mực để in ra được một cấu trúc buồng trứng thế này

So với các hợp chất hydrogel khác bao gồm tới 99% nước và 1 phần nhỏ polyme, gelatin là một hydrogel cứng cáp hơn. Bởi vậy mà nhóm nghiên cứu lựa chọn đó sẽ là vật liệu cho những buồng trứng nhân tạo.

“Hầu hết các vật liệu hydrogel đều rất yếu, vì chúng chủ yếu là nước và thường tự co rúm lại”, Ramille Shah, một thành viên nhóm nghiên cứu cho biết. Nhưng có một điểm nhiệt độ mà quá trình co lại không diễn ra. Nếu bạn tò mò đó là khoảng đúng 30^oC. Thấp hơn mức này, gelatin sẽ co cụm. Nhưng nhiệt độ cao hơn nữa sẽ khiến cấu trúc bị võng.

“Chúng tôi đã tìm ra một nhiệt độ của gelatin, cho phép nó giữ được cấu trúc mà không co cụm, để xây dựng lên được những cấu trúc đa lớp. Chưa có một ai ngoài chúng tôi có thể in được gelatin thành những cấu trúc rõ ràng và tự ràng buộc được độ bền như vậy”, Ramille Shah cho biết.

Sau khi tạo được cấu trúc bền vững, các nhà khoa học đã thử nghiệm in nhiều mô hình buồng trứng với mắt lưới khác nhau. Các nang trứng được đưa vào để tìm ra mô hình tốt nhất cho sự phát triển của chúng. Cuối cùng, họ đã tìm ra mô hình tối ưu để thử nghiệm trên cơ thể sinh vật.

Liệu buồng trứng in 3D có hoạt động?

Các nhà khoa học đã chọn ra khoảng 9 con chuột cái, cắt bỏ buồng trứng tự nhiên của chúng và thay vào bằng bộ phận nhân tạo. Có 7 con chuột trong số đó đã được cho giao phối và 3 con đã sinh hạ lứa đầu tiên. Tất cả những con non trong lứa chuột này đều khỏe mạnh.

Những con chuột cái cũng có sữa. Điều này chứng tỏ tín hiệu hooc-môn của chúng vẫn hoạt động tốt. Trước đó, kỳ rụng trứng của chúng đã kéo dài 4 ngày một lần. Thai kỳ của chuột kéo dài chỉ 20 ngày và những con chuột non trưởng thành chỉ trong vòng 4 tháng.

Đây là cấu trúc buồng trứng đa lớp in ra bởi máy in 3D, nó sẽ được cấy vào chuột

Bây giờ, thông tin này có vẻ hữu ích với những con chuột. Câu hỏi đặt ra là liệu bao giờ những người phụ nữ hiếm muộn mới được hưởng lợi từ nghiên cứu?

Các nhà khoa học cho biết sau thử nghiệm thành công trên chuột, họ đã ngay lập tức tiến hành in các buồng trứng lớn hơn, phục vụ cho thử nghiệm động vật tiếp theo ở lợn.

Nếu mọi việc suôn sẻ ở bước cuối này, thử nghiệm trên người sẽ được xúc tiến. Bắt đầu bằng một buồng trứng để hồi phục chức năng hooc-môn, rồi tiến đến một buồng trứng nhân tạo hoàn hảo, có thể thay thế cơ quan tự nhiên của con người.

Trước hết, một buồng trứng giúp hồi phục chức năng hooc-môn là đặc biệt hữu ích cho bệnh nhân ung thư trẻ, những bé gái có cơ thể bị tàn phá do điều trị ung thư trước tuổi dậy thì. Nó có thể xuất hiện sớm nhất trong vòng 5 năm tới, Shah nói.

“Điều gì xảy ra với một bé gái mắc ung thư? Đó là buồng trứng của em hoạt động không đủ hiệu quả và sẽ cần dùng liệu pháp hooc-môn thay thế để kích hoạt tuổi dậy thì”, Monica Laronda, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết.

Với một buồng trứng nhân tạo, cô bé cũng sẽ làm được điều đó, nhưng sẽ theo cách tự nhiên hơn. Ngoài ra, buồng trứng nhân tạo cũng sẽ đi theo suốt cuộc đời của bé gái, cho đến khi cô trưởng thành và mãn kinh tự nhiên. Nếu nó được mô phỏng một cách chính xác, cô bé hoàn toàn có thể trở thành một người mẹ.

Ảnh phóng đại của các nang trứng chuột chưa phát triển, chúng sẽ được nuôi trong buồng trứng nhân tạo

Trên thực tế, buồng trứng là một cơ quan cực kỳ phức tạp. Nó nằm trong chuỗi kết nối tín hiệu hooc-môn với não và chỉ khi hệ thống mạch máu hoạt động hiệu quả, chu kỳ rụng trứng mới được mô phỏng hoàn hảo.

Đó sẽ là những thách thức của nhóm nghiên cứu. Tuy nhiên, Woodruff khá lạc quan. Cô cho rằng mình không cô đơn trong việc nghiên cứu phát triển các cơ quan nhân tạo in 3D. Ngoài Đại học Northwestern, trên thế giới còn rất nhiều các nhóm nghiên cứu khác cũng theo đuổi mục tiêu tương tự.

Biết đâu trong tương lai, những đứa trẻ của chúng ta sẽ có thể được “in” ra từ bên trong.

Tham khảo ScienceAlert, Wired