Tạo xương người từ tế bào gốc và công nghệ in 3D

Khung xương 3D của EpiBone. Ảnh: EpiBone

Theo Live Science, xương người là bộ phận được thay thế nhiều thứ hai trên thế giới, sau máu, với tổng chi phí mỗi năm vào khoảng 5 tỷ USD. Nếu mất một chiếc xương khỏe mạnh do tai nạn hay bệnh tật, hoặc xương bẩm sinh dị tật, giải pháp hiện thời là thay thế bằng xương động vật hoặc xương của người hiến. Tuy nhiên, rất dễ xảy ra biến chứng đào thải, dẫn đến nhiễm trùng hoặc các lỗi cấy ghép sau phẫu thuật.

Một cách khác an toàn hơn, là cắt xương ở một vùng khác của cơ thể để ghép vào vùng cần thiết. Hiện đây là giải pháp tốt nhất với các bệnh nhân cần ghép xương. Tuy nhiên, hậu quả của nó là các vùng cơ thể bị thiếu xương sẽ cử động khó khăn.

Nhà phê bình điện ảnh Mỹ Roger Ebert, người bị mất xương hàm vì ung thư, cũng phải cắt xương hông và vai để ghép lên hàm. Với trẻ em dị tật xương bẩm sinh, vấn đề còn nghiêm trọng hơn do hệ xương chưa phát triển đầy đủ.

Nhiều phương pháp đang được nghiên cứu để giải quyết vấn đề này, như sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra các phần xương cần cấy ghép, phù hợp với khuyết tật của từng bệnh nhân, hay sử dụng phương pháp tế bào gốc để hỗ trợ tái tạo xương.

Phương pháp mới của EpiBone là sự kết hợp một cách tự nhiên các xu hướng trên. Đầu tiên, bệnh nhân sẽ được chụp cắt lớp (CT scan) để có được hình ảnh 3D chính xác của phần xương cần thiết kế và tạo thành một cái khung. Sau đó, một mẫu chất béo từ bệnh nhân sẽ được trích xuất ra các tế bào gốc. Tế bào gốc sẽ phát triển trên khung xương 3D để tạo thành đoạn xương cần ghép hoàn chỉnh.

Khung xương và tế bào gốc sẽ được nuôi trong một buồng tăng trưởng đặc biệt, gọi là lò phản ứng sinh học, mô phỏng các điều kiện giống như trong cơ thể người. Nhiệt độ, độ ẩm, độ axit và các thành phần dinh dưỡng đều phải ở đúng mức độ thích hợp để tế bào gốc biến đổi thành các tế bào phát triển xương (nguyên bào xương) trên khung xương 3D.

Sau ba tuần, khung xương 3D sẽ biến thành một đoạn xương người với hình dạng phù hợp cho mỗi bệnh nhân. Do được phát triển từ tế bào gốc của chính người bệnh, xác suất bị cơ thể đào thải rất nhỏ.

Nhiều nghiên cứu còn phải thực hiện trước khi chính thức áp dụng kỹ thuật này lên người, dù rằng việc cấy ghép xương nhân tạo trên lợn đã thành công. Cơ sở khoa học trong phương pháp này đó là tế bào gốc có thể biến thành bất cứ loại tế bào nào trong cơ thể, nếu mô phỏng được các điều kiện thích hợp. Tuy còn nhiều khó khăn nhưng nhóm nghiên cứu tin tưởng rằng các bệnh dị tật xương hay các tai nạn gây tổn thương xương sẽ được đẩy lùi với công nghệ mới này.