Con ếch móng vuốt châu Phi đã mọc lại chân sau khi được dùng thuốc. Ảnh: Alamy

Mô ếch tái sinh sau khi điều trị bằng hỗn hợp thuốc

Mặc dù nòng nọc và ếch con có thể tái tạo chi sau, nhưng cũng giống như con người, ếch trưởng thành không có khả năng mọc lại chân.

Cô Nirosha Murugan, trợ lý Giáo sư sinh học, Đại học Algoma ở Ontario, Canada cho biết: “Chúng tôi đang tìm cách để bắt đầu tái tạo chi ở một sinh vật mà thông thường không thể tái tạo chi”.

Cô Murugan cùng các đồng nghiệp gồm Giáo sư sinh học Michael Levin, Đại học Tufts; Giáo sư kỹ thuật y sinh David Kaplan, Đại học Tufts đã thiết kế một ống silicon để bọc vết thương ở chân ếch. 

Họ cắt cụt chân sau bên phải của 115 con ếch móng vuốt châu Phi (Xenopus laevis) và chia thành ba nhóm. Nhóm đầu tiên đeo ống đã được tẩm hỗn hợp gồm 5 loại thuốc giúp tái tạo tế bào vào vị trí vết thương. Mỗi loại thuốc có một mục đích khác nhau, như giảm viêm và sản xuất collagen để ngăn mô sẹo phát triển. Thuốc cũng nhằm mục đích thúc đẩy sự phát triển của các sợi thần kinh, mạch máu và cơ mới.

Ếch ở nhóm thứ hai được bọc ống silicon mà không có hỗn hợp thuốc và nhóm thứ ba không được điều trị gì cả. Những con ếch đeo ống silicon trong một ngày, sau đó gỡ bỏ.

Các nhà nghiên cứu đã theo dõi sự phát triển của các chi ếch trong 18 tháng. Cuối cùng, những con ếch được bọc ống có chứa hỗn hợp thuốc đã mọc lại chân gồm mô xương và thậm chí cả các cấu trúc giống như ngón chân cũ. Ếch có thể sử dụng chân mới của mình để đứng, bơi và đẩy khỏi tường.

Hình ảnh cho thấy những vết thương của ếch đã được điều trị. Ảnh: N. Murugan/Science Advances. 
Điều tra sâu hơn cho thấy đôi chân mới có các dây thần kinh, mạch máu và xương có hình dạng tương tự như ở chân ban đầu.

Bằng cách sử dụng một chiếc lông nhỏ để kích vào phần đầu các chi và quan sát phản ứng của từng con ếch, nhóm nghiên cứu xác nhận các dây thần kinh ở các chi mọc lại đã hoạt động.

Những con ếch trong hai nhóm còn lại hình thành một mô mảnh, không có cấu trúc, được gọi là "gai" ở vị trí cắt cụt. Những con ếch đeo ống silicon không có thuốc sẽ mọc gai dài hơn một chút so với những con ếch không được điều trị.

Những con ếch nhận được đeo ống không thuốc cho thấy chúng có cảm giác rất nhiều với gai mới mọc, trong khi những con ếch không được điều trị cho thấy hoàn toàn không có cảm giác với những chiếc gai của chúng.

Giáo sư Levin cho biết, đây là lần đầu tiên sự kết hợp thuốc này được sử dụng để kích hoạt tái tạo chân tay.

Ông Levin nói: “Không ai trong chúng ta có thể nói lên cảm giác của con ếch khi mọc lại chi, nhưng từ những gì chúng tôi có thể đo lường, không có sự khác biệt nào so với chi không bị thương. Mặc dù các ngón chân ngắn hơn bình thường nhưng các chi vẫn phát triển vào cuối cuộc thử nghiệm và có khả năng cuối cùng chúng đã hình thành hoàn chỉnh.

Trợ lý giáo sư Lin Gufa, Đại học Tongji, Trung Quốc cho biết: “Điều đáng chú ý là trong 24 giờ ngắn ngủi, phương pháp điều trị được báo cáo trong nghiên cứu này có tác dụng lâu dài như vậy".

Anh Lin cho biết, phương pháp này đơn giản hơn so với các phương pháp đang được sử dụng như cấy ghép tế bào hoặc nhiều vòng kích thích điện. Các nhà nghiên cứu Murugan, Levin và đồng nghiệp cũng chỉ ra trong bài báo nghiên cứu rằng, những phương pháp hiện tại chủ yếu được áp dụng cho động vật có khả năng tái tạo chân tay tự nhiên, chứ không phải động vật thiếu khả năng này như ếch trưởng thành.

Cô Murugan nói: “Loại hỗn hợp thuốc này đã tạo ra hy vọng lớn để khởi động lại các nghiên cứu về y học tái tạo".

Các nhà nghiên cứu hiện đang thử nghiệm phương pháp này ở động vật có vú. Cô Murugan cho rằng, một ngày nào đó nó có thể được thử nghiệm trên người.

Tương lai của y học tái tạo

Chấn thương là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong và tàn tật ở người Mỹ. Và mất chi do chấn thương nặng thường khiến người bệnh tàn tật suốt đời.

Những chấn thương này do tai nạn ô tô, chấn thương thể thao, tác dụng phụ của các bệnh chuyển hóa như tiểu đường và thậm chí là bị thương ở chiến trường.

Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể trong công nghệ sinh học và chân tay giả để thay thế các chi bị mất, nhưng các phương pháp này vẫn chưa thể khôi phục lại xúc giác, giảm thiểu cảm giác đau ảo hoặc phù hợp với khả năng của các chi tự nhiên. 

Khả năng giải mã và đánh thức các tín hiệu không hoạt động cho phép cơ thể tự tái tạo các bộ phận của chính nó là một cuộc cách mạng trong khoa học y tế.

Ngoài việc mọc lại các chi đã mất, phương pháp này có thể ứng dụng trong việc tái tạo mô tim sau cơn đau tim hoặc mô não sau đột quỵ, có thể kéo dài tuổi thọ và cải thiện sức khỏe một cách đáng kể.

Các nhà nghiên cứu cho biết: "Phương pháp điều trị của chúng tôi còn lâu mới có thể sử dụng trên người, chúng tôi chỉ biết rằng nó có hiệu quả khi được áp dụng ngay sau khi bị thương".

Nhưng theo các nhà nghiên cứu, việc khám phá và hiểu được các tín hiệu cho phép tế bào tái sinh có nghĩa là bệnh nhân có thể không phải đợi các nhà khoa học thực sự hiểu hết sự phức tạp của cách cấu tạo các cơ quan phức tạp trước khi được điều trị.

Làm cho một người được tái sinh chân tay hoàn toàn có ý nghĩa hơn là chỉ thay thế chân tay của họ. Nó cũng có nghĩa là khôi phục lại xúc giác và khả năng hoạt động của họ. Các phương pháp tiếp cận mới trong y học tái tạo hiện đang bắt đầu xác định điều đó có thể khả thi như thế nào.

"Một khi chúng tôi xác định được những tín hiệu này, việc sử dụng hỗn hợp thuốc này vào điều trị có thể giúp cải thiện hoàn toàn tình trạng mất chi trong tương lai", nhóm nghiên cứu khẳng định.