Mô tim phát triển trong những chiếc lá rau bi-na

Những nhà khoa học đối mặt với thách thức lớn khi họ tìm kiếm việc vẽ bản đồ theo tỉ lệ tái tạo mô ở người từ những mẫu vật trong phòng thí nghiệm đến những mô, xương, và nội tạng được cấy trong cơ thể người kích thước chuẩn để trị liệu cho người và những vết chấn thương: làm thế nào để tái tạo hệ thống mạch máu để vận chuyển máu đến những mô mới phát triển.

Kĩ thuật công nghệ y sinh hiện nay, bao gồm in 3D, không thể chế tạo hệ thống các nhánh mạch máu đến mao mạch, điều đó đòi hỏi việc cung cấp ô-xy, chất dinh dưỡng, và các phân tử cần thiết cho việc phát triển mô. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu tại Viện công nghệ Worcester, trường đại học Wiscosin và Trường đại học bang Arkansas thành công trong việc chuyển đổi phương pháp cấy mô.

Họ thông báo những phát minh đầu tiên trên tạp chí ‘Băng qua mọi lĩnh vực: Sử dụng các cây đã được loại bỏ tế bào như khung kỹ thuật mô’ đăng tải trực tuyến vào tháng 5 năm 2017 trên tạp chí Vật chất sinh học.‘Những loài cây và động vật được khai thác bằng những cách tiếp cận khác nhau đến việc truyền chất lỏng, hóa chất và những phân tử siêu nhỏ, có những sự giống nhau trong cấu trúc hệ thống mạch máu’ người viết đã viết. ‘Sự phát triển những cây loại bỏ tế bào giúp mở ra tiềm năng cho các phân nhánh khoa học mới nghiên cứu giống hệt giữa thực vật và động vật.’Trong chuỗi các thí nghiệm, nhóm cấy tế bào tim người lên lá rau bi na đã được tách lấy tế bào thực vật.

Chúng chảy chất lỏng và những hạt nhỏ li ti giống kích thước của tế bào máu thông qua các mạch nhỏ của rau bi na, họ cấy mạch của rau bi na với tế bào người tạo nên những mạch máu. Những minh chứng của việc nghiên cứu mở ra việc dùng rau bi na để cấy cơ tim khỏe cho người mắc bệnh tim mạch. Những thực vật loại bỏ tế bào có thể cung cấp nền tảng cho công nghệ kỷ thuật mô. ‘Chúng ta có niều việc để làm, nhưng điều này đang rất hứa hẹn tiềm năng’ Glenn Gaudette, tiến sĩ, giáo sư của kỹ thuật y sin tại WPI và thư của người viết cho tạp chí. ‘Việc làm thích ứng các loại cây cối được nông dân trồng hàng ngàn năm được dùng trong kỹ thuật mô để giải quyết các vấn đề trong lĩnh vực này’.

Thêm vào đó, nhóm nghiên cứu WPI bao gồm Tanja Domino, tiến sĩ, giáo sư ngành sinh vật và y sinh, người nghiên cứu cơ cấu máy móc phân tử của việc phát triển tế bào con người, Pamela Weathers, tiến sĩ, giáo sư ngành sinh vật và y sinh, nhà thực vật sinh vật học, và Marsha Rolle, tiến sĩ, giáo sư ngành kỹ sư y dược, người tập trung vào kỹ thuật về mô mạch. Đội ngũ cộng tác bao gồm những nhà nghiên cứu về tế bào mô người và thực vật tại Wiscosin và Arkansas. ‘Dự án này cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu học thuật’ Gaudette cho biết. ‘Khi bạn có nhiều bạn bè giỏi về các lĩnh vực khác nhau sẽ dẫn đến các vấn đề từ các khía cạnh khác nhau, những cách giải quyết không thỏa đáng có thể xuất hiện’Bài viết của tác giả đầu tiên là Joshua Gerslak, một sinh viên cao học tại phòng thí nghiệm của Gaudette, người giúp thiết kế và thực hiện các thí nghiệm, người phát triển quá trình hiệu quả cho việc loại bỏ các tế bào thực vật từ lá rau bi-na bằng việc cho chảy những dung dịch chất tẩy thông qua các mạch lá. ‘Tôi hoàn thành việc loại bỏ tế bào tim người trước và khi tôi thấy lá rau bi-na cuống lá cho ta liên tưởng đến động mạch chủ. Nên tôi nghĩ đến việc đổ vào ngay cuống lá’ Gershlak cho biết. ‘ Chúng ta không chắc rằng điều đó hiệu quả, nhưng nó  khá dễ dàng và có thể thay thế được. Nó hiệu quả ở các loài thực vật khác nhau

.Khi những tế bào thực vật được rửa sạch và giữ lại phần khung làm chủ yếu từ cen-lu-lô-dơ, chất tự nhiên không gây hại cho người. Cen-lu-lô-dơ là chất tương hợp và được dùng rộng rãi trong việc áp dụng phục hồi bằng thuốc, như mô sụn, mô xương, và chữa trị vết thương’ người viết cho biết.Bên cạnh đó lá rau bi na, nhóm loại bỏ tế bào thành công từ ngò tây, cây ngải tây và rễ cây đậu phộng. Họ hi vọng rằng kĩ thuật sẽ hiệu quả đối với các loài thực vật có thể được ứng dụng cho những nghiên cứu phục hồi mô. ‘Lá rau bi-na có thể kết hợp tốt hơn với mô mạch, giống như các mô tim, bên cạnh đó cuống lá có hình trụ rỗng có thể phù hợp hơn trong việc cấy ghép động mạch. Mạch gỗ có thể hữu ích trong kỹ thuật xương bởi vì sức mạnh liên kết và hình học’ tác giả viết.

Việc dùng những loài thực vật như nền tảng cho công nghệ mô cũng mang đến lợi ích về kinh tế và môi trường. ‘Bằng việc nghiên cứu hóa chất của mô thực vật, chúng ta có thể chỉ ra nhiều hạn chế và giá cả tăng lên của những vật chất nhân tạo và nhựa phức hợp. Thực vật có thể dễ dàng được trồng trong điều kiện nông nghiệp tốt và dưới sự kiểm soát chặt chẽ. Bằng việc kết hợp mô thực vật với dịch truyền – dựa trên việc loại bỏ tế bào, chúng ta sẽ cho thấy rằng có cách thay thế cho nền tảng kĩ thuật mô trước khi tạo nên các mạch máu.

Tại WPI, nghiên cứu tiếp tục tiến hành trong vài lần, Gaudette cho biết, với những nghiên cứu mang tính khách quan về quá trình loại bỏ tế bào và tính chất các loại tế bào khác nhau của con người trong khi chúng được gắn liền và nuôi dưỡng bằng các nền tảng thực vật. Bên cạnh đó, kĩ thuật mạng lưới mạch thứ yếu cho máu và dịch chất lỏng từ mô sẽ được nghiên cứu. Vào 7 tháng 4, 2017, Gershlak sẽ trình bày công nghệ và sớm được mời đến Đại hội Hàn Lâm quốc gia dành cho những nhà sáng chế và phát triển sinh viên tại Boston, nơi anh ta sẽ trình bày chi tiết về công việc nghiên cứu với hơn 200 nhà nhà sáng chế và những người đứng đầu kinh tế- kĩ thuật.