Mô hình 'phổi gắn trên chip' mở đường cho y học cá thể hóa

Mô hình này giúp các nhà khoa học thử nghiệm phương pháp điều trị các bệnh nhiễm trùng như lao phổi (TB), đồng thời thúc đẩy sự phát triển của y học cá thể hóa.

Mô hình “phổi gắn trên chip” được thiết kế giống như một lá phổi nhân tạo cỡ nhỏ, sử dụng các tế bào có bộ gene hoàn toàn đồng nhất, được tạo ra từ tế bào gốc lấy từ một người hiến tặng duy nhất.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra tế bào biểu mô phế nang loại I và II, cùng với tế bào nội mô mạch máu từ tế bào gốc đa năng cảm ứng của người (iPSC) - loại tế bào có khả năng biệt hóa thành hầu hết mọi loại tế bào trong cơ thể con người. Các tế bào biểu mô và nội mô được nuôi cấy riêng biệt ở hai mặt của một màng siêu mỏng trong thiết bị chuyên dụng do AlveoliX sản xuất, nhằm tái tạo hàng rào phế nang.

Để mô phỏng thật giống với môi trường trong phổi người, AlveoliX đã thiết kế các hệ thống chuyên dụng tạo lực kéo giãn nhịp nhàng theo ba chiều nhằm mô phỏng chuyển động hít thở. Sau đó, nhóm nghiên cứu cấy các tế bào miễn dịch macrophage vào chip trước khi nuôi cấy vi khuẩn lao nhằm mô phỏng giai đoạn ban đầu của bệnh.

Trong các chip bị nhiễm lao, nhóm nghiên cứu quan sát thấy 5 ngày sau khi nhiễm bệnh, hàng rào tế bào biểu mô và nội mô bị suy giảm, cho thấy chức năng của phế nang đã bị phá vỡ.

Ông Max Gutierrez, tác giả chính của nghiên cứu, nhận định trong bối cảnh nhu cầu đối với các công nghệ không sử dụng động vật thí nghiệm ngày càng tăng, các phương pháp mô phỏng cơ quan của cơ thể người gắn trên chip dần trở nên đặc biệt quan trọng nhằm tái tạo các hệ thống trong cơ thể con người, hạn chế những khác biệt về giải phẫu phổi, cấu trúc hệ miễn dịch và diễn tiến bệnh trên cơ thể động vật và cơ thể con người. Nhờ được cấu tạo hoàn toàn từ các tế bào có bộ gene đồng nhất, mô hình chip mới có thể được tạo ra từ tế bào gốc của những người mang các đột biến di truyền cụ thể. Qua đó, cho phép các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn cơ chế các bệnh nhiễm trùng như lao tác động đến từng cá nhân, cũng như xác minh khả năng hiệu quả của các phương pháp khác như điều trị bằng kháng sinh.