Với các bệnh nhân mắc bệnh gan mạn tính, nhóm kỹ sư tại Viện công nghệ Massachusetts (MIT, Mỹ) đang tìm kiếm một hướng đi khác: không thay thế lá gan bị bệnh mà bổ sung thêm những “mảnh ghép” gan hoạt động bên trong cơ thể.

Trong nghiên cứu mới công bố trên Cell Biomaterials, các nhà khoa học cho biết những tế bào gan được tiêm vào chuột vẫn sống và hoạt động trong suốt 8 tuần theo dõi. Chúng tiếp tục sản xuất nhiều enzyme và protein vốn thường được tạo ra bởi gan.

Gan đảm nhiệm khoảng 500 chức năng thiết yếu trong cơ thể, từ điều hòa quá trình đông máu, xử lý thuốc cho đến loại bỏ vi khuẩn khỏi máu. Phần lớn các nhiệm vụ này được thực hiện bởi những tế bào chuyên biệt gọi là tế bào gan (hepatocyte).

Vấn đề là nếu chỉ tiêm trực tiếp tế bào gan vào cơ thể, chúng rất khó tồn tại lâu dài và kết nối hiệu quả với hệ tuần hoàn.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm MIT tạo ra một hỗn hợp gồm tế bào gan, các vi cầu hydrogel siêu nhỏ và tế bào hỗ trợ gọi là fibroblast.

Các vi cầu hydrogel đóng vai trò như một “giàn giáo” giúp tế bào gan tập trung lại thành một cấu trúc ổn định. Đặc biệt, khi được nén với mật độ cao, các vi cầu có thể hoạt động giống chất lỏng, cho phép toàn bộ hỗn hợp được đưa qua một chiếc kim tiêm. Sau khi vào cơ thể, vật liệu lại hình thành cấu trúc ổn định hơn.

Vardhman Kumar, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại MIT và tác giả chính của công trình cho biết, nếu chỉ tiêm tế bào gan mà không có các vi cầu này, chúng khó tích hợp với mô chủ. Ngược lại, các vi cầu tạo ra một “ngách” giúp tế bào gan cố định tại chỗ và nhanh chóng kết nối với hệ tuần hoàn.

Nhóm nghiên cứu còn bổ sung các tế bào fibroblast để hỗ trợ tế bào gan sống sót và thúc đẩy sự phát triển của các mạch máu mới.

Trong thí nghiệm trên chuột, các nhà khoa học tiêm hỗn hợp vào mô mỡ trong ổ bụng. Sau đó, các tế bào gan tập hợp thành một cấu trúc nhỏ và dần được các mạch máu bao quanh.

Các mạch máu mới phát triển ngay cạnh tế bào gan, cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cần thiết để chúng tiếp tục hoạt động.

Đáng chú ý, các tế bào gan vẫn tồn tại trong toàn bộ 8 tuần nghiên cứu và tiếp tục giải phóng những protein đặc trưng vào hệ tuần hoàn của chuột.

Một điểm đáng chú ý của công nghệ là mô gan nhân tạo không nhất thiết phải nằm cạnh lá gan thật. Trong thí nghiệm, mô ghép được đặt trong mô mỡ ở ổ bụng. Về sau, các nhà khoa học có thể thử nghiệm những vị trí khác như lá lách hoặc khu vực gần thận.

“Công nghệ này có thể trở thành một lựa chọn thay thế phẫu thuật, nhưng cũng có thể đóng vai trò cầu nối tới ghép tạng, cung cấp hỗ trợ cho bệnh nhân cho đến khi có gan hiến tặng”, Kumar nói.

Tuy nhiên, công nghệ vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm trên động vật.

Nhóm nghiên cứu hiện tìm cách tạo ra những tế bào gan “tàng hình” trước hệ miễn dịch, hoặc tận dụng chính các vi cầu hydrogel để giải phóng thuốc ức chế miễn dịch ngay tại khu vực mô ghép.