Tin tức | Tế bào tinh trùng được in 3D có thể mở ra bước ngoặt trong điều trị vô sinh nam
Tại một phòng thí nghiệm của Đại học British Columbia (UBC) ở Canada, nghiên cứu tưởng như chỉ có trong khoa học viễn tưởng đang dần trở thành hiện thực. Tiến sĩ Ryan Flannigan, trợ lý giáo sư khoa học tiết niệu kiêm chuyên gia y học sinh sản nam, cùng nhóm của ông đang cố gắng sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra các tế bào tinh trùng. Điều này có thể mở ra một khả năng chưa từng có cho những nam giới hiện không còn cơ hội có con mang mối liên hệ sinh học với mình.
“Chúng tôi đang thách thức thực hành y khoa đã được thiết lập”, Tiến sĩ Flannigan nói. “Mỗi ngày tôi gặp những bệnh nhân bị vô tinh không do tắc nghẽn (NOA), nhiều người trong số đó không có lựa chọn điều trị hiện hữu. Điều này buộc chúng tôi phải suy nghĩ lại vấn đề từ nền tảng và tìm ra bước đột phá.”
Vô sinh nam: Một nửa vấn đề bị xem nhẹ
Khoảng 15% các cặp đôi trong độ tuổi sinh sản trên toàn thế giới gặp khó khăn trong việc thụ thai, và các yếu tố nam chiếm hơn một nửa số trường hợp. Ở một trong những dạng vô sinh nam nghiêm trọng nhất, vô tinh không do tắc nghẽn (NOA), tinh hoàn hầu như không sản xuất tinh trùng.
Ngay cả phương pháp vi phẫu lấy tinh trùng từ tinh hoàn (mTESE) cũng chỉ thành công trong khoảng một nửa số trường hợp. “Thành công phụ thuộc vào việc tìm được một vùng rất nhỏ có khả năng sản xuất tinh trùng giữa hàng tỷ tế bào trong tinh hoàn”, Tiến sĩ Flannigan nói. “Một số nam giới thực sự không có tinh trùng, vì vậy chúng tôi cần tạo ra công nghệ có thể mang lại cơ hội có con mang mối liên hệ sinh học với mình cho những bệnh nhân này.”
Dùng công nghệ in 3D tế bào tinh hoàn để xây dựng ‘nhà máy tinh trùng’ trong phòng thí nghiệm
Nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ in sinh học 3D để tái tạo cấu trúc tế bào của mô tinh hoàn người. Họ không chỉ in các tế bào mà còn tạo ra một vi môi trường phức tạp mô phỏng các ống sinh tinh, nơi tinh trùng phát triển.
“Sản xuất tinh trùng không phải là một quá trình chỉ liên quan đến một loại tế bào. Đây là quá trình phức tạp, bao gồm sự tiếp xúc và truyền tín hiệu giữa hơn 20 loại tế bào”, Tiến sĩ Flannigan giải thích. “Chúng tôi không chỉ nuôi cấy tế bào; chúng tôi đang tạo ra một môi trường.”
Nhóm đã phát triển một mô hình in 3D có tính mô phỏng sinh học cao để hỗ trợ các tế bào gốc tinh hoàn người. Bằng cách điều chỉnh các yếu tố tăng trưởng và chất dinh dưỡng, họ đang cố gắng thúc đẩy các tế bào này biệt hóa thành tinh trùng trưởng thành.
Hợp tác nghiên cứu liên ngành: Biến khoa học viễn tưởng thành hiện thực
“Nghiên cứu này không thể tiến triển nếu thiếu sự hợp tác liên ngành”, Tiến sĩ Flannigan nhấn mạnh. Nhóm của ông bao gồm các chuyên ngành sinh học tính toán, mô hình hóa toán học, y học sinh sản, kỹ thuật vật liệu và nhiều lĩnh vực khác.
Các nhà nghiên cứu UBC là Tiến sĩ Faraz Hach và Tiến sĩ Geoffrey Schiebinger hỗ trợ phân tích dữ liệu giải trình tự đơn bào và xác định các con đường biểu hiện gene ở những giai đoạn biệt hóa khác nhau. “Chúng tôi cần hiểu những tín hiệu nào cần thiết ở mỗi giai đoạn để hướng dẫn tế bào gốc từng bước trở thành tinh trùng.”
Nhóm cũng hợp tác với Tiến sĩ Stephanie Willerth thuộc Đại học Victoria để phát triển mực sinh học giúp tăng độ chính xác khi in và khả năng tương thích với tế bào. “Mực sinh học không chỉ cần in được; nó còn phải hỗ trợ sự phát triển, truyền tín hiệu và hình thành cấu trúc của tế bào.”
Y học chính xác: Điều trị vô sinh trong tương lai sẽ không áp dụng một cách cho tất cả
Tiến sĩ Flannigan nói: “Sinh lý phân tử của mỗi bệnh nhân là khác nhau. Vì vậy, điều trị vô sinh trong tương lai phải được cá thể hóa thay vì áp dụng một cách cho tất cả.”
Nghiên cứu của nhóm cho thấy ở một số bệnh nhân vô tinh, vấn đề nằm ở các tế bào hỗ trợ bị rối loạn chức năng chứ không phải ở chính các tế bào gốc. “Nếu có thể sửa chữa những tế bào hỗ trợ đó hoặc cung cấp đúng tín hiệu, chúng ta có thể kích hoạt những tế bào trước đây không thể sản xuất tinh trùng.”
Do đó, các phương pháp điều trị trong tương lai không chỉ có thể tái tạo tinh trùng mà còn được điều chỉnh theo tình trạng của từng bệnh nhân, đưa y học chính xác vào thực tiễn.
Ứng dụng lâm sàng vẫn còn xa, nhưng tiến bộ này mang lại hy vọng
Công nghệ vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm ban đầu và còn cách xa việc được sử dụng để điều trị cho người. Tiến sĩ Flannigan thừa nhận rằng sẽ cần thêm kinh phí, các nghiên cứu an toàn sinh học phức tạp hơn, cùng quá trình đánh giá về đạo đức và quy định.
“Nhưng chúng tôi có một mục tiêu rõ ràng: cuối cùng đưa công nghệ này giúp đỡ những bệnh nhân hiện không còn lựa chọn điều trị trong y học.”
Trong quá trình đó, nhóm sẽ tiếp tục khám phá các cơ chế phân tử đứng sau vô sinh nam và mở ra những hướng nghiên cứu mới.
Tin tức | Tế bào tinh trùng được in 3D có thể mở ra bước ngoặt trong điều trị vô sinh nam
Tin tức | Tế bào tinh trùng được in 3D có thể mở ra bước ngoặt trong điều trị vô sinh nam
Tại một phòng thí nghiệm của Đại học British Columbia (UBC) ở Canada, nghiên cứu tưởng như chỉ có trong khoa học viễn tưởng đang dần trở thành hiện thực. Tiến sĩ Ryan Flannigan, trợ lý giáo sư khoa học tiết niệu kiêm chuyên gia y học sinh sản nam, cùng nhóm của ông đang cố gắng sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra các tế bào tinh trùng. Điều này có thể mở ra một khả năng chưa từng có cho những nam giới hiện không còn cơ hội có con mang mối liên hệ sinh học với mình.
“Chúng tôi đang thách thức thực hành y khoa đã được thiết lập”, Tiến sĩ Flannigan nói. “Mỗi ngày tôi gặp những bệnh nhân bị vô tinh không do tắc nghẽn (NOA), nhiều người trong số đó không có lựa chọn điều trị hiện hữu. Điều này buộc chúng tôi phải suy nghĩ lại vấn đề từ nền tảng và tìm ra bước đột phá.”
Vô sinh nam: Một nửa vấn đề bị xem nhẹ
Khoảng 15% các cặp đôi trong độ tuổi sinh sản trên toàn thế giới gặp khó khăn trong việc thụ thai, và các yếu tố nam chiếm hơn một nửa số trường hợp. Ở một trong những dạng vô sinh nam nghiêm trọng nhất, vô tinh không do tắc nghẽn (NOA), tinh hoàn hầu như không sản xuất tinh trùng.
Ngay cả phương pháp vi phẫu lấy tinh trùng từ tinh hoàn (mTESE) cũng chỉ thành công trong khoảng một nửa số trường hợp. “Thành công phụ thuộc vào việc tìm được một vùng rất nhỏ có khả năng sản xuất tinh trùng giữa hàng tỷ tế bào trong tinh hoàn”, Tiến sĩ Flannigan nói. “Một số nam giới thực sự không có tinh trùng, vì vậy chúng tôi cần tạo ra công nghệ có thể mang lại cơ hội có con mang mối liên hệ sinh học với mình cho những bệnh nhân này.”
Dùng công nghệ in 3D tế bào tinh hoàn để xây dựng ‘nhà máy tinh trùng’ trong phòng thí nghiệm
Nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ in sinh học 3D để tái tạo cấu trúc tế bào của mô tinh hoàn người. Họ không chỉ in các tế bào mà còn tạo ra một vi môi trường phức tạp mô phỏng các ống sinh tinh, nơi tinh trùng phát triển.
“Sản xuất tinh trùng không phải là một quá trình chỉ liên quan đến một loại tế bào. Đây là quá trình phức tạp, bao gồm sự tiếp xúc và truyền tín hiệu giữa hơn 20 loại tế bào”, Tiến sĩ Flannigan giải thích. “Chúng tôi không chỉ nuôi cấy tế bào; chúng tôi đang tạo ra một môi trường.”
Nhóm đã phát triển một mô hình in 3D có tính mô phỏng sinh học cao để hỗ trợ các tế bào gốc tinh hoàn người. Bằng cách điều chỉnh các yếu tố tăng trưởng và chất dinh dưỡng, họ đang cố gắng thúc đẩy các tế bào này biệt hóa thành tinh trùng trưởng thành.
Hợp tác nghiên cứu liên ngành: Biến khoa học viễn tưởng thành hiện thực
“Nghiên cứu này không thể tiến triển nếu thiếu sự hợp tác liên ngành”, Tiến sĩ Flannigan nhấn mạnh. Nhóm của ông bao gồm các chuyên ngành sinh học tính toán, mô hình hóa toán học, y học sinh sản, kỹ thuật vật liệu và nhiều lĩnh vực khác.
Các nhà nghiên cứu UBC là Tiến sĩ Faraz Hach và Tiến sĩ Geoffrey Schiebinger hỗ trợ phân tích dữ liệu giải trình tự đơn bào và xác định các con đường biểu hiện gene ở những giai đoạn biệt hóa khác nhau. “Chúng tôi cần hiểu những tín hiệu nào cần thiết ở mỗi giai đoạn để hướng dẫn tế bào gốc từng bước trở thành tinh trùng.”
Nhóm cũng hợp tác với Tiến sĩ Stephanie Willerth thuộc Đại học Victoria để phát triển mực sinh học giúp tăng độ chính xác khi in và khả năng tương thích với tế bào. “Mực sinh học không chỉ cần in được; nó còn phải hỗ trợ sự phát triển, truyền tín hiệu và hình thành cấu trúc của tế bào.”
Y học chính xác: Điều trị vô sinh trong tương lai sẽ không áp dụng một cách cho tất cả
Tiến sĩ Flannigan nói: “Sinh lý phân tử của mỗi bệnh nhân là khác nhau. Vì vậy, điều trị vô sinh trong tương lai phải được cá thể hóa thay vì áp dụng một cách cho tất cả.”
Nghiên cứu của nhóm cho thấy ở một số bệnh nhân vô tinh, vấn đề nằm ở các tế bào hỗ trợ bị rối loạn chức năng chứ không phải ở chính các tế bào gốc. “Nếu có thể sửa chữa những tế bào hỗ trợ đó hoặc cung cấp đúng tín hiệu, chúng ta có thể kích hoạt những tế bào trước đây không thể sản xuất tinh trùng.”
Do đó, các phương pháp điều trị trong tương lai không chỉ có thể tái tạo tinh trùng mà còn được điều chỉnh theo tình trạng của từng bệnh nhân, đưa y học chính xác vào thực tiễn.
Ứng dụng lâm sàng vẫn còn xa, nhưng tiến bộ này mang lại hy vọng
Công nghệ vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm ban đầu và còn cách xa việc được sử dụng để điều trị cho người. Tiến sĩ Flannigan thừa nhận rằng sẽ cần thêm kinh phí, các nghiên cứu an toàn sinh học phức tạp hơn, cùng quá trình đánh giá về đạo đức và quy định.
“Nhưng chúng tôi có một mục tiêu rõ ràng: cuối cùng đưa công nghệ này giúp đỡ những bệnh nhân hiện không còn lựa chọn điều trị trong y học.”
Trong quá trình đó, nhóm sẽ tiếp tục khám phá các cơ chế phân tử đứng sau vô sinh nam và mở ra những hướng nghiên cứu mới.
Nguồn bài viết:
Tổng hợp trực tuyến