Phát triển thành công mô hình tâm thất 3D ở người

Các bệnh về tim mạch đã và đang cướp đi sinh mạng gần 18 triệu người trên thế giới mỗi năm. Tuy nhiên, có một tin vui mới xuất hiện là các nhà nghiên cứu từ Đại học Toronto và Đại học Montreal ở Canada đã phát triển mô hình nhỏ của tâm thất, có thể mở ra cơ hội trong việc phát triển những loại thuốc và liệu pháp mới. Đồng thời, xúc tiến nghiên cứu về sự phát triển của các bệnh về tim mạch.

Các chuyên gia đã sử dụng kỹ thuật đảo ngược một hình ống dài khoảng 1 milimét, không chỉ đập như quả tim thật mà còn bơm chất lỏng giống buồng thoát cơ của tim phôi thai. Từ đó, nhóm có thể đo thể tích tống máu - lượng chất lỏng đẩy ra mỗi khi tâm thất co bóp - và áp suất của chất lỏng đó. Những mô hình trước đây không thể giải quyết hai vấn đề quan trọng này.

Cơ quan giống trái tim mới này được phát triển trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng hỗn hợp vật liệu tổng hợp và sinh học. Bản thân tế bào này được lấy từ các mô tim mạch của chuột non, sau đó phát triển trên một lớp giá thể được in bằng polyme có các rãnh để định hướng sự phát triển của mô. Lưới phẳng này buộc cấu trúc phải bắt chước sự liên kết của các sợi cơ tim của tâm thất trái người - một bộ phận cồng kềnh đưa máu vào động mạch chủ bằng một cú bóp mạnh.

 Ảnh minh hoạ

Để biến chồng tế bào tim 3 lớp thành một thứ giống với thực tế hơn, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một trục hình nón mà họ gọi là trục gá. Sau đó họ cuộn nhanh mẫu mô và bắt đầu cho nó hoạt động như một tâm thất đơn giản. Tất cả những gì cần thiết để làm cho ống tế bào cơ tim nhỏ bé này hoạt động là một loạt cú sốc điện nhỏ.

Theo Milica Radisic, nhà hóa học từ Đại học Toronto, cho đến nay mới chỉ có một số nỗ lực tạo ra mô hình 3D thực sự của tâm thất, trái ngược với các tấm phẳng của mô tim. Hầu như tất cả chúng đều được tạo ra với một lớp tế bào. Nhưng một trái tim thực sự có nhiều lớp và tế bào trong mỗi lớp được định hướng theo các góc khác nhau. Khi tim đập, các lớp này không chỉ co mà còn xoắn lại, giống như cách bạn xoắn một chiếc khăn để vắt nước ra khỏi nó. Điều này cho phép tim bơm nhiều máu hơn so với cách khác.

Với đường kính chỉ khoảng nửa milimet, hệ thống nhỏ bé này vẫn không thể đẩy chất lỏng ra với áp suất khoảng 5% trái tim của một người trưởng thành. Tuy nhiên, nó thực sự là bằng chứng tuyệt vời về khái niệm, một "trái tim" có thể được mở rộng kích thước theo thời gian bao gồm nhiều lớp mô hơn để đại diện cho hệ thống mạnh mẽ hơn.

Thậm chí, trong tương lai vật liệu nhân tạo có thể bị loại bỏ và một tổ hợp các mô có nguồn gốc từ con người được kết hợp, không chỉ cải thiện cấu trúc thật mà còn dẫn đường cho một cơ quan cấy ghép đầy đủ chức năng. Với những hệ thống tiên tiến như vậy, các nhà nghiên cứu có thể tìm hiểu chức năng tế bào mà còn cả chức năng mô và các cơ quan mà không cần đến phẫu thuật xâm lấn hoặc thử nghiệm trên động vật.

Bảo Lâm