Lợn: giúp giải quyết cuộc khủng hoảng ghép tạng

Cứ 10 phút lại có một người được thêm vào danh sách chờ ghép tạng quốc gia. Hàng trăm ngàn bệnh nhân mỗi ngày hiện đang chờ hiến tạng để cứu sống chỉ riêng ở Hoa Kỳ. Nhiều người trong số họ đang ở các giai đoạn khác nhau của bệnh gan, tim, thận và các loại suy nội tạng khác. Nhưng mỗi ngày có 22 người trong số họ sẽ chết khi chờ được cấy ghép với chỉ khoảng 6000 ca cấy ghép được thực hiện ở Mỹ mỗi năm (Donate Life). 

Bất chấp những lợi ích mang tính cách mạng mà việc cấy ghép nội tạng đã mang lại cho lĩnh vực y tế, vẫn có những sai sót trong quy trình của nó. Nhu cầu về nội tạng vượt xa số lượng sẵn có (OPTN). Nguồn nội tạng chính là từ những người hiến tạng đã qua đời. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu con người không cần phải chết để người khác được sống? Điều gì sẽ xảy ra nếu có cách nào đó để chúng ta có thể phát triển những cơ quan này?

Khả năng phát triển nội tạng người trong phôi động vật gần đây đã thu hút rất nhiều sự quan tâm trong giới nghiên cứu. Viện Y tế Quốc gia (NIH) đã đưa ra một tuyên bố vào ngày 4 tháng 2016 năm XNUMX rằng họ sẽ tài trợ cho việc thử nghiệm các loài chimera, sinh vật giữa động vật và con người. Họ đã dỡ bỏ nhiều hướng dẫn trước đây về Nghiên cứu tế bào gốc của con người dựa trên tiền đề rằng chimera “có tiềm năng to lớn trong việc mô hình hóa bệnh tật, thử nghiệm thuốc và có thể là cấy ghép nội tạng cuối cùng”. Vì lý do này, các cuộc điều tra về việc sử dụng tế bào gốc của con người ở động vật đã phát triển vượt bậc trong những năm gần đây, thậm chí trong nhiều tháng (Viện Y tế Quốc gia).

Ý tưởng

Juan Carlos Izipusua Belmonte, giáo sư tại Phòng thí nghiệm biểu hiện gen tại Viện nghiên cứu sinh học Salk, đã phác thảo trong bài báo đăng trên tạp chí Scientific American vào tháng 10 về các phương pháp phát triển cơ quan người ở lợn trong phòng thí nghiệm của ông. Mục tiêu mang tính mô tả hơn của nghiên cứu này là thay đổi bản chất của một cơ quan từ động vật sang người trước khi nó bắt đầu phát triển và cho phép nó phát triển đủ tháng. Tại thời điểm này, chúng ta có thể thu hoạch nó và sử dụng nó để cấy ghép vào người có biểu hiện suy nội tạng.

Để bắt đầu, họ xóa bỏ khả năng tạo ra cơ quan chức năng của lợn bằng cách điều khiển bộ gen của nó bằng cách sử dụng enzyme CRISPR/Cas9 làm “cái kéo”, giúp cắt bỏ gen chịu trách nhiệm tạo ra một cơ quan cụ thể. Ví dụ, trong trường hợp tuyến tụy, có một gen cụ thể gọi là Pdx1 chịu trách nhiệm hoàn toàn cho sự hình thành tuyến tụy ở tất cả các loài động vật. Việc xóa gen này sẽ tạo ra một con vật không có tuyến tụy. Sau đó, cho phép trứng được thụ tinh phát triển thành phôi nang, các tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC) chứa phiên bản người của gen động vật đã bị xóa trước đó sẽ được đưa vào tế bào. Đối với trường hợp của tuyến tụy, đây sẽ là việc chèn các tế bào gốc của con người có chứa gen Pdx1 của con người. Túi phôi này sau đó cần được cấy vào người mẹ thay thế và được phép phát triển. Về mặt lý thuyết, điều này cho phép phôi nang trưởng thành thành một con trưởng thành và hình thành một cơ quan hoạt động, nhưng có nguồn gốc từ con người thay vì lợn (Scientific American).

Bây giờ chúng ta đang ở đâu?

Năm 2010, Tiến sĩ Hiromitsu Nakauchi tại Đại học Tokyo đã nuôi thành công một con chuột có tuyến tụy của chuột. Họ cũng xác định rằng việc sử dụng iPSC, trái ngược với tế bào gốc phôi, cho phép động vật tạo ra các cơ quan mới thực sự dành riêng cho mỗi cá nhân con người. Điều này làm tăng khả năng thành công của việc cấy ghép vì nó làm giảm nguy cơ bị đào thải. Nó cũng làm giảm những lo ngại về mặt đạo đức liên quan đến việc làm việc và thu thập tế bào gốc phôi, vốn vẫn là một quá trình gây nhiều tranh cãi vì bản chất của việc thu hoạch tế bào gốc phôi, từ các mô của bào thai bị phá thai (Modern Farmer).

Juan Carlos Izipusua Belmonte cũng tuyên bố rằng các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của ông đã phát triển thành công mô người trong phôi nang bằng cách tiêm tế bào gốc của người vào phôi lợn. Họ vẫn đang chờ kết quả từ sự trưởng thành hoàn toàn của phôi và sự cho phép của chính quyền tiểu bang và địa phương để tiếp tục công việc. Hiện tại, họ chỉ được phép để phôi lợn-người mang thai trong 4 tuần, trong thời gian đó họ phải hiến tế con vật. Đây là một thỏa thuận mà họ đã đạt được với các cơ quan quản lý đang quan sát các thí nghiệm của họ.

Izipusua Belmonte cho biết nhóm của ông hiện đang tập trung vào việc phát triển tuyến tụy hoặc thận vì thực tế là họ đã xác định được gen khởi động sự phát triển của nó. Các gen khác gần như không đơn giản như vậy. Ví dụ, trái tim có nhiều gen chịu trách nhiệm cho sự phát triển của nó, khiến việc loại bỏ thành công trở nên khó khăn hơn nhiều. Điều này có nghĩa là khả năng phát triển các cơ quan này có thể không nhất thiết giải quyết được tất cả các vấn đề của chúng ta về cấy ghép nội tạng, mà có thể chỉ đối với các cơ quan cụ thể, những cơ quan mà sự phát triển của chúng có thể được điều chỉnh bởi một gen (Scientific American).

Vấn đề

Izipusua Belmonte thảo luận sâu về những hạn chế và điểm mạnh của lĩnh vực này trong bài báo Scientific American của ông. Liên quan đến việc sử dụng lợn làm vật thay thế, các cơ quan của lợn có thể phát triển đến bất kỳ kích thước nào cần thiết để phù hợp với người cần cấy ghép, do đó có thể phù hợp với nhiều công trình khác nhau. Tuy nhiên, có những lo ngại về thời gian mang thai của lợn, vốn chỉ kéo dài 4 tháng, so với thời gian 9 tháng cần thiết ở con người. Do đó, sẽ có sự khác biệt về thời gian biệt hóa của tế bào gốc người, thường cần thời gian 9 tháng để trưởng thành. Các nhà khoa học sẽ phải điều chỉnh đồng hồ bên trong của những tế bào gốc của con người.

Một vấn đề khác liên quan đến việc sử dụng iPSC làm nguồn tế bào gốc của con người. Mặc dù tránh những lo ngại về đạo đức và mang tính cá nhân hơn so với tế bào phôi, như đã nêu trước đó, iPSC vẫn ít ngây thơ hơn. Điều này có nghĩa là những tế bào gốc này đã có sẵn một số dạng biệt hóa và phôi đang phát triển đã được chứng minh là loại bỏ chúng vì coi đó là vật lạ. Jun Wu, một nhà nghiên cứu trong Phòng thí nghiệm biểu hiện gen tại Viện Salk cùng với Izipusua Belmonte, hiện đang nghiên cứu cách điều trị iPSC bằng hormone tăng trưởng để “phản ứng thích hợp với nhiều tín hiệu phôi thai hơn”. Izipusua Belmonte nói rằng cho đến nay họ đã cho thấy những kết quả đầy hứa hẹn rằng phương pháp điều trị này trên thực tế làm tăng khả năng tích hợp vào phôi nang. Tuy nhiên, nghiên cứu này vẫn đang ở giai đoạn đầu nên vẫn chưa rõ sự phân nhánh hoàn toàn, mặc dù chúng có vẻ đầy hứa hẹn.

Hơn nữa, vẫn còn nhiều vấn đề nữa với những nghiên cứu này. Lợn và con người không có mối quan hệ tiến hóa liên quan như con người và chuột, cho đến nay chúng đã cho thấy sự phát triển thành công của các cơ quan con người. Có thể iPSC của con người đã thích nghi để không thể nhận ra sự khác biệt ở những họ hàng gần, nhưng nếu lợn ở xa hơn ngoài phạm vi đó thì việc tích hợp vào phôi nang có thể là không thể. Trong trường hợp này, các vật chủ khác sẽ phải được khám phá thêm (Scientific American).

Những lo ngại về đạo đức

Rõ ràng là có một số mối lo ngại cực kỳ nghiêm trọng về mặt đạo đức đối với loại công nghệ này. Tôi chắc chắn rằng bạn thậm chí đã nghĩ đến một vài điều khi đọc nó. Do sự xuất hiện gần đây của nó trong thế giới khoa học, chúng ta không thực sự biết được toàn bộ khả năng của công nghệ này. Có khả năng việc tích hợp iPSC của con người vào phôi thai có thể lan sang các bộ phận khác của cơ thể, thậm chí có thể là não. Điều gì xảy ra khi chúng ta bắt đầu tìm thấy các dây thần kinh và mô của con người trong não lợn, cho phép lợn có khả năng suy luận ở mức độ cao hơn lợn bình thường?

Điều này liên quan đến mối quan tâm đến việc phân loại động vật tinh tinh còn sống. Con lợn này có được coi là nửa người không? Nếu không thì chắc chắn không chỉ là một con lợn, vậy điều đó có nghĩa là gì? Chúng ta kẻ vạch ở đâu? Ngoài ra, nếu con lợn này chứa mô người, nó có thể dễ mắc các bệnh ở người, điều này sẽ là thảm họa đối với việc lây truyền và đột biến các bệnh truyền nhiễm (Daily Mail).

Christopher Thomas Scott, Tiến sĩ, Giám đốc Chương trình Tế bào gốc trong Xã hội của Stanford, Học giả nghiên cứu cấp cao tại Trung tâm Đạo đức Y sinh và hiện là đồng nghiệp của Nakauchi, giải thích rằng chức năng của con người không chỉ dừng lại ở các tế bào trong não. Anh ấy nói rằng “chúng sẽ hành động như lợn, chúng sẽ cảm thấy như lợn” và ngay cả khi chúng chứa bộ não làm từ mô người, chúng sẽ không đột nhiên bắt đầu nói và hoạt động như một con người. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là điều này có thể không đúng đối với các động vật giống con người hơn, chẳng hạn như tinh tinh và khỉ đột. Trong những trường hợp này, việc chuyển giao sang mô người sẽ đặc biệt đáng sợ. Chính vì điều này mà Viện Y tế Quốc gia cấm thực hiện những loại thí nghiệm này trên loài linh trưởng, vì vẫn chưa rõ sự phân nhánh hoàn toàn của việc đưa tế bào gốc vào người (Nông dân hiện đại).

Quá trình thực tế của việc chúng ta chỉ nuôi lợn với mục đích thu hoạch nội tạng của nó và giết chết nó là một chủ đề gây tranh cãi. Ý tưởng về trang trại nội tạng được các nhà hoạt động vì quyền động vật đặc biệt quan tâm. Lợn đã được chứng minh là có cùng mức độ nhận thức và đau khổ với chúng ta (Nông dân hiện đại), vì vậy người ta lập luận rằng việc sử dụng chúng hoàn toàn để phát triển nội tạng con người, thu hoạch chúng và để chúng chết là vô nhân đạo nghiêm trọng (Daily Mail).

Một mối quan tâm khác liên quan đến việc giao phối giữa các động vật tinh tinh. Người ta chưa biết việc tích hợp tế bào gốc của con người vào động vật sẽ ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống sinh sản của những động vật này. Như trong trường hợp của não, có khả năng một số tế bào gốc này có thể di chuyển đến hệ thống sinh sản, tạo ra, trong những trường hợp nghiêm trọng, một cơ quan sinh sản của con người có đầy đủ chức năng. Điều này sẽ thực sự tai hại vì về mặt lý thuyết nó sẽ dẫn đến sự hình thành tinh trùng và trứng hoàn toàn của con người ở lợn đực và lợn cái có đặc điểm này. Nếu hai trong số những con chimera này giao phối, điều này thậm chí có thể dẫn đến một trường hợp thậm chí còn nghiêm trọng hơn là sự hình thành bào thai hoàn toàn là con người bên trong một con vật trong trang trại (Scientific American)!