Pháp tạo 'gan tí hon' 3D từ tế bào người để thử độc

Một nhóm nhà khoa học Pháp vừa phát triển thành công mô hình "gan tí hon" 3D từ tế bào gan người, mở ra hướng tiếp cận mới trong đánh giá độc tính của các hóa chất hiện diện trong thực phẩm và môi trường.

Công trình được xem là bước tiến quan trọng trong nỗ lực giảm phụ thuộc vào thử nghiệm trên động vật và nâng cao độ chính xác khi dự đoán rủi ro đối với sức khỏe con người.

Nhóm nghiên cứu do nhà độc dược học Marc Audebert thuộc Viện Nghiên cứu quốc gia Pháp dẫn đầu đã tạo ra một cấu trúc hình cầu gồm các tế bào gan người, còn gọi là spheroid 3D.

Khác với phương pháp nuôi cấy tế bào 2D truyền thống, nơi tế bào phát triển thành lớp phẳng trên bề mặt đĩa thí nghiệm, mô hình 3D cho phép các tế bào tương tác với nhau trong không gian ba chiều, gần giống cấu trúc tự nhiên của gan người hơn.

Theo các nhà khoa học, mô hình này có thể đánh giá đồng thời nhiều nguy cơ hóa học, bao gồm độc tính gene như các chất gây tổn thương ADN, stress oxy hóa - yếu tố gây rối loạn chức năng tế bào - và tình trạng gan nhiễm mỡ do tích tụ lipid quá mức.

Đặc biệt, nhóm nghiên cứu đã theo đuổi trong gần 20 năm hai dấu ấn sinh học quan trọng, gồm γH2AX tức chỉ điểm tổn thương ADN và pH3 là phản ánh những bất thường trong quá trình phân chia tế bào có thể dẫn đến rối loạn nhiễm sắc thể.

Việc phát hiện đồng thời hai dấu ấn này trên cùng một mẫu nhỏ được xem là một trong những điểm mạnh nổi bật của mô hình mới.

Công trình nằm trong khuôn khổ chương trình Partnership for the Assessment of Risks from Chemicals (PARC) - chương trình hợp tác quy mô lớn của Liên minh châu Âu nhằm tăng cường đánh giá rủi ro từ hóa chất. PARC có ngân sách khoảng 400 triệu euro trong vòng 7 năm, quy tụ gần 200 viện nghiên cứu, do Pháp và Đức đồng chủ trì.

Nghiên cứu dựa trên bối cảnh đáng lo ngại khi hiện chỉ khoảng 7% các hóa chất có mặt trong môi trường và thực phẩm tại châu Âu được đánh giá về nguy cơ gây ung thư. Phương pháp truyền thống chủ yếu dựa vào thử nghiệm kéo dài khoảng hai năm trên loài gặm nhấm, với chi phí có thể lên tới hàng triệu euro cho mỗi phân tử và vấp phải nhiều tranh cãi về đạo đức.

Ngoài ra, mức độ tương đồng giữa mô hình động vật và cơ thể người cũng còn hạn chế.

Theo ông Marc Audebert, mô hình gan 3D mới có thể giảm chi phí thử nghiệm mỗi phân tử xuống khoảng 1/1.000 so với phương pháp truyền thống, đồng thời cho phép xử lý số lượng mẫu lớn trong thời gian ngắn hơn. Hệ thống này tích hợp các yếu tố chuyển hóa gan, phản ứng miễn dịch và quá trình xơ hóa, từ đó giúp thu hẹp khoảng cách giữa nuôi cấy tế bào 2D đơn giản và mô hình động vật phức tạp.

Giới chuyên môn tại châu Âu đánh giá tích cực kết quả ban đầu, cho rằng mô hình gan 3D đã tiến gần hơn tới cấu trúc và chức năng thực tế của gan người. Tuy nhiên các nhà nghiên cứu cũng thừa nhận vẫn cần hoàn thiện thêm, chẳng hạn bổ sung tế bào nội mô - lớp "hàng rào" điều tiết trao đổi giữa máu và gan - cũng như phát triển hệ thống nuôi cấy động thay vì môi trường tĩnh như hiện nay.

Không dừng lại ở lĩnh vực an toàn thực phẩm, "gan tí hon" 3D còn được kỳ vọng hỗ trợ ngành dược trong phát hiện sớm các tác dụng phụ gây độc cho gan, cũng là một trong những nguyên nhân hàng đầu khiến thuốc bị rút khỏi thị trường.

Nếu được chứng minh tính hiệu quả và độ tin cậy ở quy mô lớn hơn, mô hình này có thể góp phần thay đổi cách thế giới đánh giá rủi ro hóa chất, hướng tới các phương pháp thử nghiệm nhanh hơn, rẻ hơn và gần với sinh lý người hơn.