Trong bối cảnh nhu cầu ghép tạng và mô tại Việt Nam ngày càng gia tăng trong khi nguồn hiến tặng vẫn khan hiếm, việc các nhà khoa học trong nước làm chủ công nghệ in 3D sinh học được xem là bước tiến đáng chú ý, mở ra hướng tiếp cận mới cho lĩnh vực y học tái tạo.
Dự án do PGS.TS Nguyễn Ngọc Đỉnh, Trưởng khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội), đồng chủ nhiệm, được triển khai với sự phối hợp của Khoa Sinh học, Viện Nghiên cứu Tế bào gốc và Công nghệ gene Vinmec - VinUni cùng Bộ môn Phẫu thuật thực hành, thực nghiệm thuộc Học viện Quân y.
Theo PGS.TS Nguyễn Ngọc Đỉnh, ý tưởng phát triển hệ máy in 3D sinh học xuất phát từ cuộc trao đổi với PGS.BS.TS Đỗ Xuân Hai về nhu cầu cấp thiết trong ghép tạng. Hiện Việt Nam có khoảng 8.000-9.000 người cần ghép thận, khoảng 10.000 người cần ghép gan, khoảng 1.000 người cần ghép tim và hàng nghìn bệnh nhân chờ ghép giác mạc. Trong khi đó, số lượng mô và tạng hiến tặng chưa đáp ứng được nhu cầu điều trị.
Thay vì nhập khẩu hoàn toàn công nghệ từ nước ngoài, nhóm nghiên cứu lựa chọn hướng làm chủ toàn bộ nền tảng, từ thiết kế hệ máy, vật liệu sinh học đến quy trình in. TS Thân Thị Trang Uyên, thành viên dự án phụ trách vật liệu sinh học, cho biết: "Việc làm chủ công nghệ nền tảng nhằm cải tiến sâu cho các nghiên cứu đặc thù tại Việt Nam".
PGS.TS Nguyễn Ngọc Đỉnh (phải) và PGS.BS.TS Đỗ Xuân Hai. Ảnh: VNUTheo nhóm nghiên cứu, gần hai năm được dành để tối ưu hóa công thức tạo các khối cầu tế bào gốc - những "viên gạch sống" dùng để xây dựng mô sinh học. Các khối cầu này phải đạt độ đồng nhất cao về kích thước và mật độ tế bào để hệ thống robot có thể vận hành chính xác.
Điểm khác biệt của dự án là áp dụng công nghệ in trên bàn kim Kenzan thay vì phương pháp đùn ép phổ biến. Với kỹ thuật này, cánh tay robot sẽ gắp từng khối cầu tế bào và đặt chính xác lên hàng nghìn đầu kim siêu nhỏ theo mô hình 3D đã lập trình. Sau đó, các tế bào tự liên kết thành mô hoàn chỉnh trước khi được tách khỏi hệ thống giá đỡ.
Theo các nhà khoa học, phương pháp Kenzan giúp tạo ra mô có mật độ tế bào và chất nền ngoại bào gần giống mô tự nhiên hơn, từ đó tăng khả năng tương thích sinh học khi cấy ghép. Tuy nhiên, công nghệ này cũng đặt ra yêu cầu rất cao về độ chính xác cơ khí, lên tới 0,001 mm. Điều này buộc nhóm nghiên cứu phải tự chế tạo hoặc cải tiến nhiều linh kiện đặc thù để hoàn thiện hệ thống.
Thành công nổi bật nhất của dự án là chế tạo và ghép thành công mạch máu nhân tạo được nuôi cấy từ tế bào gốc trung mô cuống rốn người vào động mạch chủ bụng của chuột Wistar. Kết quả bước đầu cho thấy mạch máu có khả năng tương thích sinh học tốt, duy trì lưu thông máu và huyết áp ổn định, đồng thời không ghi nhận các chỉ số bất thường sau ghép. Đây được xem là tiền đề quan trọng để tiếp tục phát triển các sản phẩm y học tái tạo trong tương lai.
Dù vậy, PGS.TS Nguyễn Ngọc Đỉnh nhấn mạnh in 3D sinh học chưa thể giải quyết ngay tình trạng thiếu hụt nội tạng hiến tặng mà trước mắt là bước đi nhằm làm chủ công nghệ lõi.
Hệ máy in 3D sinh học do các nhà khoa học Việt Nam phát triển. Ảnh: VNUTheo PGS.BS.TS Đỗ Xuân Hai, các ứng dụng khả thi nhất trong giai đoạn đầu sẽ là in sụn tai cho trẻ dị tật bẩm sinh, sụn khớp cho người bị thoái hóa, mô da phục vụ điều trị bỏng hoặc vết thương, cũng như giác mạc nhân tạo. Xa hơn, công nghệ còn có thể tạo ra các mô gan, mô thận hoặc mô khối u để thử nghiệm thuốc, góp phần giảm phụ thuộc vào mô hình động vật và hướng tới điều trị cá thể hóa.
Tuy nhiên, con đường đưa công nghệ vào thực tiễn vẫn còn nhiều thách thức. Theo nhóm nghiên cứu, rào cản lớn nhất hiện nay nằm ở hành lang pháp lý. Do sản phẩm được tạo từ tế bào gốc sống nên chưa có hệ thống tiêu chuẩn và quy trình kiểm định hoàn chỉnh tại Việt Nam cũng như trên thế giới.
PGS.BS.TS Đỗ Xuân Hai cho biết: "Việc chứng minh và kiểm soát tuyệt đối tính an toàn này để được cơ quan pháp lý phê duyệt lâm sàng là một rào cản tốn rất nhiều thời gian, có thể 5 đến 10 năm".
Trong khi chờ hoàn thiện khung pháp lý cho các ứng dụng lâm sàng, các nhà khoa học kỳ vọng công nghệ in 3D sinh học sẽ sớm được ứng dụng trong tạo mô phục vụ nghiên cứu dược phẩm và thử nghiệm thuốc. Đây được xem là hướng đi có khả năng tạo ra giá trị kinh tế trước mắt, đồng thời góp phần xây dựng nền tảng cho ngành y học tái tạo và công nghệ sinh học Việt Nam trong những năm tới.
