Các nhà khoa học đã tiến gần đến mức nào trong việc sản xuất máu nhân tạo?

Máu nhân tạo là gì?

Máu nhân tạo là một thuật ngữ rộng bao gồm cả máu được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và máu tổng hợp.

Máu tổng hợp, hiện vẫn đang được nghiên cứu, là một chất thay thế hoàn toàn nhân tạo và không chứa tế bào người. Các phân tử được thiết kế này mô phỏng chức năng của tế bào máu bằng cách vận chuyển oxy. Nó chủ yếu được tạo ra để sử dụng trong trường hợp khẩn cấp hoặc trong y học quân sự, nơi cần cung cấp oxy ngay lập tức nhưng khó tìm được nhóm máu phù hợp.

Sản phẩm này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và thử nghiệm để xác định độ an toàn và hiệu quả.

Mặt khác, máu nuôi cấy trong phòng thí nghiệm được tạo ra bằng cách nuôi cấy các tế bào hồng cầu của con người trong một môi trường kiểm soát bên ngoài cơ thể.

Khi được đưa vào sử dụng, các tế bào máu nuôi cấy trong phòng thí nghiệm có thể giúp điều trị một số trường hợp y tế hiệu quả hơn. Ví dụ, tiểu cầu nuôi cấy trong phòng thí nghiệm có thể cầm máu tốt hơn cho bệnh nhân chấn thương so với những bệnh nhân bạch cầu, những người nhận tiểu cầu để ngăn ngừa chảy máu hơn là để cầm máu đang diễn ra.

Máu nuôi cấy trong phòng thí nghiệm được tạo ra như thế nào?

Quá trình này bắt đầu với tế bào gốc, là những tế bào đặc biệt có thể phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Chúng có thể trở thành tế bào hồng cầu, tiểu cầu (giúp máu đông) hoặc thậm chí là tế bào da, tùy thuộc vào nguồn gốc của tế bào gốc và cách chúng được kích thích.

Các nhà khoa học sử dụng một loại tế bào đặc biệt gọi là tế bào gốc tạo máu, tế bào này tạo ra tất cả các loại tế bào máu, bao gồm bạch cầu, hồng cầu và tiểu cầu. Chúng được tìm thấy trong tủy xương – mô mềm bên trong xương – hoặc trong máu của người hiến tặng.

Để biến những tế bào gốc này thành hồng cầu, chúng được đặt trong môi trường phòng thí nghiệm và tiếp xúc với các yếu tố tăng trưởng – các chất tự nhiên giúp tế bào phát triển.

Trong vài tuần, các tế bào gốc dần dần biến đổi thành hồng cầu trưởng thành và hoạt động giống như hồng cầu tự nhiên.

Nhà khoa học có thể "chỉnh sửa gen" tế bào gốc để tăng cường sản xuất máu và loại bỏ các dấu hiệu nhóm máu. Điều này có thể giúp tạo ra máu có thể truyền cho bất kỳ ai mà không cần phải xác định nhóm máu phù hợp.

Các nhà khoa học đã tiến gần đến mức nào trong việc sản xuất máu nhân tạo?

Các sản phẩm máu nuôi cấy trong phòng thí nghiệm hoặc máu tổng hợp hiện vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển.

Năm 2022, một thử nghiệm lâm sàng đã đánh dấu một cột mốc quan trọng khi truyền hồng cầu nuôi cấy trong phòng thí nghiệm cho các tình nguyện viên để đánh giá tiêu chuẩn an toàn và tuổi thọ của chúng.

Cần có thêm nhiều thử nghiệm trước khi sản phẩm này được chấp thuận sử dụng trong y tế và thương mại.

Ngoài ra, việc sản xuất máu nuôi cấy trong phòng thí nghiệm hiện tại đắt hơn nhiều so với sử dụng máu hiến tặng.

Nhờ những tiến bộ trong phương pháp sản xuất, chi phí này hiện đã giảm xuống dưới 5.000 USD mỗi đơn vị.

Máu nhân tạo đã được sử dụng trong các thử nghiệm lâm sàng chưa?

Có. Một thử nghiệm lâm sàng vào năm 2022 tại Vương quốc Anh đã đánh dấu lần đầu tiên thực hiện quy trình này.

Một nghiên cứu ban đầu quy mô nhỏ tại Nhật Bản vào năm 2022 đã thử nghiệm các túi hemoglobin – những thành phần máu nhân tạo nhỏ được thiết kế để vận chuyển oxy giống như hồng cầu thật. Nghiên cứu này nhằm đánh giá xem chúng có thể là một giải pháp thay thế an toàn và hiệu quả cho truyền máu thông thường hay không.

Nghiên cứu này có sự tham gia của 12 tình nguyện viên nam khỏe mạnh trong độ tuổi từ 20 đến 50, được chia thành ba nhóm. Mỗi nhóm nhận một liều tiêm tĩnh mạch duy nhất chứa túi hemoglobin với các liều lượng tăng dần: 10ml, 50ml và 100ml.

Một số người tham gia gặp phải tác dụng phụ nhẹ, như sốt và phát ban, nhưng các vấn đề này nhanh chóng biến mất. Không có thay đổi đáng kể nào về các dấu hiệu sinh tồn, bao gồm cả huyết áp.

Chúng ta còn bao xa mới có thể sản xuất máu trên quy mô thương mại?

Tổng cộng có hơn 600 kháng nguyên khác nhau – những dấu hiệu nhỏ trên bề mặt hồng cầu giúp hệ miễn dịch nhận diện máu là “an toàn” hay “ngoại lai”.

Một nhóm máu được coi là hiếm nếu nó thiếu các kháng nguyên phổ biến mà hầu hết mọi người có hoặc sở hữu các kháng nguyên bất thường mà đa số không có. Điều này khiến việc tìm kiếm người hiến máu phù hợp trở nên khó khăn hơn.

Tần suất xuất hiện của các nhóm máu hiếm khác nhau giữa các quần thể và nhóm sắc tộc, có nghĩa là một số người có thể gặp nhiều khó khăn hơn trong việc tìm nguồn máu phù hợp.

Ví dụ, nhóm máu “Bombay”, có nguồn gốc từ Ấn Độ, là một biến thể hiếm của nhóm máu O. Với tần suất ít hơn 1/10.000 người trên thế giới, nhóm máu này phổ biến nhất ở Ấn Độ, Iran và một số khu vực thuộc Đông Nam Á.

Liệu việc tạo ra máu nhân tạo có thể giải quyết tình trạng thiếu máu trên toàn cầu không?

Máu nhân tạo có tiềm năng giúp giảm bớt tình trạng thiếu máu trên toàn cầu, đặc biệt là ở các nước có thu nhập thấp và trung bình, theo các chuyên gia.

Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), khoảng 118,5 triệu đơn vị máu được hiến tặng trên toàn thế giới, trong đó 40% được thu thập ở các nước có thu nhập cao, dù các nước này chỉ chiếm 16% dân số toàn cầu.

Các nghiên cứu gần đây cũng cho thấy gần 2.000 đơn vị máu trên 100.000 người là cần thiết để đáp ứng nhu cầu y tế toàn cầu. Tuy nhiên, tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng vẫn tiếp diễn, đặc biệt là ở khu vực cận Sahara châu Phi, Nam Á và châu Đại Dương.

Tại những khu vực này, nơi nguồn cung máu cực kỳ hạn chế, tỷ lệ tử vong do xuất huyết cao hơn đáng kể so với các quốc gia giàu có.

Các cộng đồng nông thôn ở các nước có thu nhập thấp và trung bình bị ảnh hưởng nặng nề nhất, hình thành nên các “vùng sa mạc máu” – những khu vực mà hơn 75% bệnh nhân cần truyền máu không thể tiếp cận được nguồn máu.

Tuy nhiên, tình trạng thiếu hụt này chủ yếu do vấn đề lưu trữ và tiếp cận máu. Ví dụ, khi các ngân hàng máu cách xa nhiều giờ di chuyển, các bác sĩ ở những khu vực này buộc phải trì hoãn hoặc hủy bỏ các ca phẫu thuật cứu sống bệnh nhân.

Một trong những lợi ích quan trọng của máu nuôi cấy trong phòng thí nghiệm là giá trị của nó trong các tình huống khủng hoảng, chẳng hạn như đại dịch, chiến tranh hoặc thiên tai, khi nhu cầu về máu tăng đột biến.