Tim nhân tạo đang đập. Ảnh: Sci Tech Daily.
Vật thể nhân tạo biết đập là cơ quan siêu nhỏ tự tổ chức đầu tiên giống tim người, bao gồm buồng rỗng bao quanh bởi thành mô. Những cơ quan giống tim đơn giản mang tên cardioid từng được tạo ra trong phòng thí nghiệm trước đây, nhưng chỉ sử dụng một giá đỡ, khuôn hoặc lưới tế bào để lắp ráp.
Mô hình cardioid mới đồng thời tự cấu tạo chính nó. Tất cả những gì các nhà khoa học cần làm là kích thích tế bào gốc toàn năng trên đĩa cạn bằng 6 lộ trình tín hiệu có vai trò hỗ trợ tim phát triển ở phôi thai người. Các nghiên cứu khác cũng nuôi thành công mô 3D cực nhỏ của mắt, não và ruột bằng kỹ thuật tương tự.
"Chúng tôi không sử dụng kỹ thuật khác với các nhà nghiên cứu khác, nhưng chúng tôi dùng mọi tín hiệu đã biết", nhà sinh vật học Sasha Mendjan đến từ Viện Hàn lâm Khoa học Áo ở Vienne cho biết.
Những tín hiệu này dẫn tới sự biệt hóa tế bào gốc, cho phép cơ quan nội tạng siêu nhỏ (organoid) phát triển các lớp đặc trưng khi kiểm soát chặt chẽ. Chỉ sau một tuần phát triển trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận thấy khối tế bào hình thành cấu trúc 3D có nhịp đập, bơm và đẩy chất lỏng ra từ khoang. Tim người là cơ quan hình thành sớm nhất trong phôi thai và đặc biệt phức tạp. Giới nghiên cứu vẫn chưa biết nó phát triển mọi đặc điểm như thế nào. Nếu không hiểu rõ điều đó, họ không thể biết chắc tại sao hoạt động của tim bị trục trặc và cách điều trị tốt nhất.
Trong tự nhiên, đầu tiên tim người hình thành các ống nội tim trước khi tách thành cơ tim và cấu trúc nền ngoại bào. Sau đó, lớp màng trong của khoang tim xuất hiện. Quá trình phức tạp này xảy ra như thế nào thông qua tín hiệu vẫn là điều bí ẩn, nhưng nhóm tác giả nghiên cứu hy vọng mô hình mới sẽ giúp họ hiểu rõ hơn. Họ nhận thấy cơ tim và tế bào nội tim ở mô hình được kiểm soát bởi hai tín hiệu là WNT và ACTIVIN. Sau khi các khối xây dựng tế bào ra đời, chúng bắt đầu tương tác với nhau để tạo thành tâm thất.
Khi nhóm nghiên cứu đông cứng một số phần của trái tim siêu nhỏ bằng dây thép lạnh, họ nhận thấy vài tế bào bắt đầu chết, tương tự những gì xảy ra trong cơn đau tim. Cùng lúc, các tế bào tái tạo bắt đầu di chuyển tới khu vực tổn thương và sản sinh protein hồi phục. Họ hy vọng mô hình sẽ cho phép thử nghiệm tính an toàn và hiệu quả của các loại thuốc tim mạch trước khi thử nghiệm lâm sàng. Kết quả nghiên cứu được công bố hôm 20/5 trên tạp chí Cell.
An Khang (Theo Science Alert)