Đột phá: Thận lợn đông lạnh cả năm được hồi sinh thành công

Các nhà khoa học vừa công bố một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực y sinh: lần đầu tiên họ làm tan băng thành công thận lợn được bảo quản ở nhiệt độ cực thấp và chứng minh cơ quan này hoạt động trở lại sau khi ghép. Thành tựu này mở ra hy vọng về khả năng "ngân hàng hóa" nội tạng vô thời hạn, giúp giải quyết tình trạng thiếu hụt nội tạng trên toàn cầu.

Bước đột phá sau hàng thập kỷ chờ đợi

Theo nghiên cứu được chia sẻ trên máy chủ bioRxiv (chưa qua bình duyệt), thận lợn được làm lạnh xuống -150 °C, bảo quản trong tủ đông nhiều tháng — có trường hợp hơn một năm — đã được làm ấm trở lại và chứng minh khả năng hoạt động. Những quả thận này có kích thước tương đương thận người.

Sau khi được làm ấm, kiểm tra bằng máy và ghép vào lợn, chúng lấy lại màu hồng và sản xuất nước tiểu — dấu hiệu then chốt cho thấy cơ quan đã hoạt động.

"Mười năm trước... tôi không dám nói mình đặt nhiều hy vọng vào việc này. Sau ca ghép cuối cùng, tôi bước ra khỏi phòng và nói: 'Đây là điều lớn lao.'"

Đó là chia sẻ của Erik Finger, bác sĩ phẫu thuật ghép tạng tại Đại học Minnesota, người đồng chủ trì nghiên cứu.

Vì sao đây là thành tựu mang tính cách mạng?

Mỗi năm, chỉ riêng tại Mỹ có hàng chục nghìn ca ghép tạng được thực hiện. Tuy nhiên, lĩnh vực này vẫn đối mặt nhiều thách thức:

• Thiếu nguồn nội tạng trầm trọng
• Giới hạn thời gian bảo quản chỉ từ 24 đến 36 giờ, khiến việc đưa tạng đến đúng người nhận gặp khó khăn
• Thuốc chống thải ghép phải dùng suốt đời, gây tác dụng phụ và tăng nguy cơ nhiễm trùng, ung thư

Khả năng bảo quản nội tạng trong thời gian dài sẽ giải quyết tất cả những vấn đề trên. Bác sĩ có thêm thời gian ghép tạng phù hợp với người nhận, đồng thời có thể chuẩn bị trước hệ miễn dịch của bệnh nhân để giảm nguy cơ thải ghép.

"Với ngân hàng nội tạng thực sự... thay vì bệnh nhân chờ đợi nội tạng, chính nội tạng sẽ chờ đợi bệnh nhân."

Finger nhấn mạnh.

Công nghệ đằng sau thành tựu

Kỹ thuật cốt lõi ở đây là thủy tinh hóa (vitrification) — làm lạnh tế bào xuống nhiệt độ cực thấp để chuyển chúng sang trạng thái giống như thủy tinh. Phương pháp này đã được dùng để bảo quản trứng, tinh trùng và phôi thai.

Tuy nhiên, thủy tinh hóa cả một cơ quan phức tạp hơn nhiều. Nhóm nghiên cứu của Finger và John Bischof — kỹ sư sinh học tại Đại học Minnesota — đã phát triển giải pháp:

1. Nạp chất bảo vệ lạnh (cryoprotectant) vào cơ quan để ngăn tinh thể đá gây tổn thương
2. Truyền hạt nano oxit sắt vào cơ quan — các hạt này không ảnh hưởng đến tế bào
3. Kích hoạt hạt nano bằng trường điện từ khi cần làm ấm, giúp gia nhiệt đồng đều toàn bộ cơ quan

Điều chỉnh công suất trường điện từ cho phép nhóm kiểm soát tốc độ gia nhiệt, tăng nhanh hơn khi cơ quan đạt -120 °C.

Năm 2023, nhóm đã thành công với thận chuột. Thận chuột nặng khoảng 1 gram, trong khi thận lợn nặng khoảng 100 gram — thách thức lớn hơn nhiều lần.

"Chúng tôi phải khám phá lại và điều chỉnh công thức. Đó là lý do mất ba năm."

Bischof giải thích.

Quy trình chi tiết

Quy trình bảo quản thận lợn gồm các bước:

• Lấy thận từ lợn hiến tặng, rửa sạch bằng dung dịch bảo quản để loại bỏ máu
• Nạp chất bảo vệ lạnh trong khoảng hai giờ, đủ chậm để lan đều nhưng đủ nhanh để giảm độc tính
• Truyền hạt nano oxit sắt trong bảy đến tám phút
• Làm lạnh bằng hơi nitơ lạnh, kiểm soát chặt chẽ để tránh hình thành đá
• Tạm dừng ở khoảng -120 °C để đảm bảo cơ quan ở trạng thái thủy tinh hoàn toàn
• Hạ xuống -150 °C và bảo quản trong tủ đông

Finger cho biết ở trạng thái thủy tinh, cơ quan "hoạt động như thủy tinh" và có thể ổn định trong thời gian dài — "chúng tôi tin là vô thời hạn."

Kết quả thử nghiệm đầy hứa hẹn

Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra thận sau khi làm ấm theo hai cách:

• Đặt trên thiết bị tưới máu (perfusion) — hệ thống đã dùng trong phẫu thuật ghép tạng
• Ghép vào lợn và theo dõi trong hai giờ

Kết quả: thận lấy lại màu hồng, máu lưu thông và sản xuất nước tiểu trong vòng khoảng một phút. Lượng nước tiểu đạt khoảng hai phần ba mức bình thường.

Đáng chú ý, một quả thận được bảo quản hơn một năm trong tủ đông khi làm ấm và đặt trên máy tưới máu đã sản xuất nước tiểu "ngay lập tức."

"Nó thực sự trông tốt hơn nhiều quả thận khác. Chúng tôi tự tin nói rằng có thể bảo quản chúng một năm và làm ấm với chức năng tuyệt vời."

Finger cho biết.

Thách thức còn lại

Dù là bước tiến lớn, quy trình vẫn chưa sẵn sàng ứng dụng đại trà. Thận sau khi làm ấm sản xuất ít nước tiểu hơn dự kiến và có dấu hiệu tổn thương — dường như do hóa chất bảo vệ lạnh gây ra.

"Đây là một đột phá lớn giải quyết một nửa vấn đề."

Peter Kilbride, nhà sinh học lạnh và đồng sáng lập công ty Kyros Kairos, nhận định.

Greg Fahy, chuyên gia tiên phong trong lĩnh vực, lo ngại về mức độ tổn thương của cơ quan nhưng thừa nhận chưa thể xác định liệu thận có duy trì sự sống lâu dài hay không.

Triển vọng tương lai

Nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu tiếp theo:

• Thử nghiệm thận trên lợn trong thời gian dài hơn
• Tìm chất bảo vệ lạnh ít độc hơn
• Tiến hành thí nghiệm trên thận người

Finger lạc quan: "Chúng ta sẽ thấy tổn thương, và nó chưa hoàn hảo... nhưng giờ chúng ta đã đạt đến điểm nó hoạt động. Đây là những cột mốc lớn mang tính lịch sử trong lĩnh vực của chúng tôi."

Kevin Myer, chủ tịch tổ chức thu nhận nội tạng LifeGift tại Texas, hình dung về những ngân hàng nội tạng sẵn sàng phục vụ các ca cấp cứu khẩn cấp — như sốc thuốc quá liều hoặc vết thương do súng — nơi bệnh nhân không thể chờ đợi.

Với độc giả Việt Nam, thành tựu này đặc biệt ý nghĩa trong bối cảnh nhu cầu ghép tạng ngày càng tăng nhưng nguồn hiến tạng còn hạn chế. Công nghệ bảo quản nội tạng dài hạn, nếu thành công trên người, có thể cách mạng hóa toàn bộ ngành y tế, mở ra cơ hội sống cho hàng triệu bệnh nhân trên toàn thế giới.