Trái tim nhỏ hoạt động đầu tiên phát triển từ tế bào gốc

Các nhà nghiên cứu của Đại học bang Michigan lần đầu tiên tạo ra một cấu trúc tim người thu nhỏ trong phòng thí nghiệm, nó hoàn chỉnh với tất cả các loại tế bào tim chính và chứa các ngăn, mô mạch máu tương tự như có ở tim người.

Các nhà khoa học quốc tế đã tạo ra một cấu trúc trái tim người thu nhỏ có thể hoạt động trong phòng thí nghiệm. Được phát triển từ các tế bào gốc, cấu trúc “organoid” này được tạo thành từ tất cả các loại tế bào tim sơ cấp, và nó có các ngăn hoạt động và hệ mạch. Mô hình này có thể giúp chúng ta hiểu cách trái tim phát triển và xây dựng các mô hình sinh học tốt hơn để điều trị các bệnh liên quan tới tim mạch.

Aitor Aguirre, giáo sư kỹ thuật y sinh tại Viện Kỹ thuật và Khoa học Y tế của MSU cho biết, để tạo ra cấu trúc organoid tim người (hHO) này, trước tiên các nhà khoa học lấy mẫu da hoặc tế bào máu của người lớn, sau đó chiết lập chúng thành tế bào gốc được gọi là tế bào gốc đa tiềm năng cảm ứng (IPSC) trong khung tế bào gốc mới, bắt chước môi trường phát triển tựa như của phôi thai nhi.

Trong quá khứ, kiểu tế bào này đã từng được sử dụng để chế tạo thử nghiệm các phiên bản nhỏ các cơ quan nội tạng người như thận, gan, phổi, mạch máu và thậm chí cả não. Bây giờ, nhóm nghiên cứu đã dùng loại tế bào này để tạo ra cấu trúc tim con người, có khả năng hoạt động tương tự.

Yonatan Israel, một chuyên gia y sinh tại Aguirre Lab và là tác giả chính của nghiên cứu này cho biết: “Organoid được định nghĩa giống một cơ quan, làm từ những cấu trúc tế bào ngoại tâm mạc ( WT1 + , TJP + ), nguyên bào sợi tim ( THY1 + , VIM + ), tế bào nội mô ( PECAM1 + ) và tế bào nội tâm mạc ( NFATC1 + ) để tổng hợp lại các đặc tính và cấu trúc như của cơ quan thật ở một mức độ tương đồng đáng kể”.

Nhóm nghiên cứu nói rằng, trái tim mini (organoid) được nuôi trong phòng thí nghiệm có thể giúp mô phỏng việc tim phát triển từ trong bào thai như thế nào, cung cấp cho chúng ta có nhiều cơ hội quan sát kỹ hơn về quá trình này.

Sau thời gian chiết lập tế bào tim thì đến ngày thứ 6, cấu trúc organoid bắt đầu đập và đến ngày thứ 15, chúng đã phát triển thành một khối hình cầu rộng khoảng 1 mm, phát triển hoàn chỉnh với các ngăn bên trong rất phức tạp. Chúng cũng chứa đầy đủ các loại tế bào tim chính trong đó.

Vậy lợi ích của việc chế tạo “trái tim nhỏ bé” này trong phòng thí nghiệm là gì?

Các nhà nghiên cứu nói rằng, chúng có thể cho phép các nhà khoa học, y học, bác sỹ nắm khái quát hơn cơ chế trái tim hình thành, phát triển, từ đó dễ dàng tìm ra phương pháp điều trị mới đối với các tình trạng bệnh tim bẩm sinh- một tình trạng dị tật bẩm sinh ảnh hưởng đến gần 1% dân số trẻ sơ sinh.

Thậm chí, cấu trúc này có thể được dùng để thử nghiệm các loại thuốc và phương pháp điều trị bệnh tim mới.

Tuy nhiên, hiện organoid phiên bản hiện tại chỉ là một mô hình thu nhỏ của tim thai nhi, với các đặc điểm cấu trúc và chức năng mang tính chất đại diện chứ chưa hoàn hảo, đầy đủ như một trái tim trưởng thành. Thế nên, các chuyên gia muốn nâng cấp thêm mô hình cấu trúc này trong thời gian tới.

Công trình này với tiêu đề: “Tạo ra mô hình tim nhỏ mới khát quá sự phát triển của tim sớm ở con người trong những điều kiện xác định” vừa được đăng tải trên tạp chí bioRxiv vào ngày 21/8/2020.

Theo Newatlas