Những tiến bộ của Nhật Bản trong in 3D sinh học – Bộ Công Thương

Kỹ thuật mô ngày nay được coi là một trụ cột của lĩnh vực y học tái tạo, hứa hẹn sẽ tạo ra cuộc cách mạng trong điều trị và nghiên cứu y tế, cũng như phát triển các loại thuốc mới. Từ năm 2015, một nhóm nghiên cứu tại Bệnh viện Đại học Y khoa Tokyo thông báo họ đã chế tạo được máy in 3D sinh học thế hệ tiếp theo mà họ hy vọng có thể có tiềm năng tạo ra xương và mô có thể tùy chỉnh. Giới nghiên cứu cho rằng, các trường đại học và bệnh viện của Nhật Bản là những người tiên phong trong lĩnh vực này.

Tại Bệnh viện Đại học Y khoa Tokyo có riêng một khoa tập trung vào kỹ thuật mô. Các nhà nghiên cứu tại đây đã in thành công một lá gan người bằng máy in sinh học Regenova của Công ty Cyfuse Biomedical (Nhật Bản). Phần mô gan này có thể duy trì chuyển hóa thuốc, glucose và lipid, cũng như bài tiết axit mật.

Công ty Thụy Điển Cellink là đơn vị đi đầu trong lĩnh vực in sinh học, cung cấp máy in 3D và vật liệu sinh học cho các lĩnh vực y học tái sinh và sinh học tổng hợp. Các sản phẩm của công ty cho phép các nhà nghiên cứu in các bộ phận cơ thể bằng cách sử dụng tế bào người để thử nghiệm thuốc và mỹ phẩm. Đây cũng là công ty đầu tiên trên thế giới thương mại hóa in sinh học và đã in sinh học giác mạc đầu tiên của con người. Công ty hiện có văn phòng tại Trung tâm Ươm tạo doanh nghiệp của Đại học Kyoto.

Một nhóm từ trường đại học này đang tham gia vào một thử nghiệm lâm sàng về việc sử dụng máy in sinh học 3D để tái tạo dây thần kinh. Ở đây họ đang sử dụng máy in sinh học do Công ty Cyfuse Biomedical (có trụ sở tại Tokyo) phát triển. Mục đích là tạo ra các ống dẫn thần kinh có nguồn gốc từ các mô da của bệnh nhân bị tổn thương dây thần kinh tay.

Cũng có trụ sở tại Đại học Kyoto là CiRA – Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng Tế bào iPS tập trung vào nghiên cứu tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPS). Chúng là các tế bào gốc đa năng (có thể phát triển thành các loại tế bào khác nhau) đã được tái lập trình di truyền về trạng thái giống như tế bào gốc phôi. Người đi tiên phong trong việc phát triển công nghệ này TS Shinya Yamanaka (nhà khoa học người Nhật Bản nhận Giải Nobel Y học năm 2012).

Tại CiRA, Phòng thí nghiệm Ikeya cũng đang xem xét các tổn thương thần kinh. Các nghiên cứu cho thấy, một vật liệu in sinh học 3D mới bao gồm các sản phẩm tế bào iPS có thể có tác dụng chữa bệnh rất ấn tượng. PGS.TS Makoto Ikeya làm việc tại CiRA cho biết: “Có nhiều lý do khiến chúng ta không thể tự kiểm tra thần kinh của các khối u thần kinh, kích thước không khớp hay vết mổ thừa… Dây thần kinh từ người hiến tặng có thể được sử dụng thay thế, nhưng điều đó liên quan đến sự phù hợp giữa bệnh nhân và người hiến tặng, điều này không phải lúc nào cũng khả thi”.

Các nguyên bào sợi in sinh học 3D và thậm chí các tế bào gốc đã được sử dụng để ghép thần kinh trước đây. Tuy nhiên, theo GS Ikeya, iMSCs (tế bào gốc trung mô được tạo ra từ tế bào iPS) dường như có khả năng tạo mạch máu cho vị trí bị tổn thương một cách phi thường khi thử nghiệm trên chuột. GS Ikeya cho biết thêm: “Sự đổi mới là việc sử dụng iMSC. Các nhóm khác đã sử dụng MSC, nhưng chúng tôi muốn chứng minh rằng các tế bào iPS có thể tạo ra một sản phẩm chất lượng cao hơn”.

Ở những nơi khác tại Nhật Bản, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Osaka đã phát triển một loại mực sinh học dựa trên sợi tơ mới để chế tạo các cấu trúc chứa nhiều tế bào giúp khả năng in được cải thiện. Các sợi được phát hiện có khả năng giảm thiểu tích cực các ứng suất bên trong đặt lên các tế bào trong quá trình in 3D, giúp cải thiện khả năng sống sót của chúng và cho phép chúng giữ được các hình dạng phức tạp.

Các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm Nakayama, Đại học Saga (Nhật Bản) đã làm việc với một nhóm nghiên cứu từ Đại học Kyoto để chế tạo cấu trúc sụn in 3D từ iPSCs với mong muốn một ngày nào đó chúng có thể được sử dụng thay cho các khớp nối bằng kim loại hoặc nhựa nhân tạo.

Theo TS Faraz Fazal (Viện Công nghệ Vật liệu, Trường đại học Kỹ thuật, Đại học Edinburgh, Vương quốc Anh), Công nghệ in sinh học 3D đã có tác động đáng kể trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe. Trong thập kỷ tới, công nghệ này có khả năng sẽ phát triển và trưởng thành đến mức có thể in các cơ quan từ chính tế bào của bệnh nhân. Một máy in cạnh giường có thể được nhìn thấy trong các bệnh viện. “Khả năng là phần lớn công nghệ này có thể có nguồn gốc từ một số đổi mới hiện đang xuất hiện ở Nhật Bản…” – ông Faraz Fazal nhấn mạnh.