Sử dụng robot để phát triển cơ quan mini trong cơ thể từ tế bào gốc của người

Bước đột phá này sẽ dẫn đến việc sử dụng các cơ quan organoid trong nghiên cứu và khám phá về thuốc, theo các nghiên cứu của nhà đứng đầu nghiên cứu Benjamin Freedman, Phó Giáo sư Ngành Dược, Khoa Thận tại Trường đại học Washington: “Đây là một vũ khí bí mật mới trong cuộc chiến chống lại bệnh tật. Phương pháp truyền thống để nuôi cấy tế bào cho các nghiên cứu Y Sinh là nuôi cấy màng tế bào phẳng hai chiều đơn thuần. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã thực hiện thành công nuôi cấy các tế bào gốc trở thành những cơ quan 3 chiều phức tạp hơn, những cơ quan này được gọi là organoids”

Các cơ quan organoid còn tương đối đơn giản này sẽ tái tạo lại hành vi của các bộ phận cơ thể người. Các tế bào gốc toàn năng của cơ thể người có khả năng sản sinh ra các loại tế bào khác nhau do đó có tiềm năng lớn trong việc sàng lọc thông lượng cao (hay còn gọi là HTS) – phương pháp khoa học thường được dùng trong sáng chế thuốc để tự động hóa và tăng tốc xét nghiệm.

Trong các nghiên cứu mới, rô bốt, xử lý dữ liệu, các thiết bị xử lí chất lỏng và máy cảm biến đã được kết hợp để giúp cho các nhà khoa học thực hiện hàng triệu xét nghiệm một cách nhanh chóng hơn.

Ông Freedman và đồng nghiệp đã ứng dụng robot để phân tích chất lỏng hoàn toàn tự động để tạo ra và phân tích các organoid thận trong màng microwell trong khoảng thời gian 21 ngày. Các robot giới thiệu các tế bào gốc thành các tấm chứa tới 384 giếng thu nhỏ, với mỗi microwell chứa mười hoặc nhiều hơn các organoid.

Phương pháp tân tiến với dây truyền sản xuất này có nghĩa rằng hàng ngàn organoid thận có thể được sản xuất trong vỏn vẹn 3 tuần, tiết kiệm được rất nhiều thời gian so với việc sản xuất thủ công bằng các kỹ sư trong phòng thí nghiệm.

Báo cáo của nhóm nghiên cứu của Tiến Sĩ Jennifer Harder cũng đã sử dụng robot để phân tích kết quả, ứng dụng một quy trình tân tiến có tên là “phép trình tự RNA đơn bào” để xác định các loại tế bào trong organoid.

Sau khi trải nghiệm ứng dụng robot trong thí nghiệm, bà đã chia sẻ rằng:

Thông thường, việc lắp đặt chuẩn bị cho thí nghiệm quy mô lớn như thế này sẽ mất cả ngày nhưng robot có thể thực hiện việc này trong vòng 20 phút. Hơn thế nữa, robot không hề cảm thấy mệt mỏi và mắc lỗi. Rõ ràng, đối với những công việc lặp đi lặp lại và nhàm chán như thế này, robot có khả năng làm tốt hơn con người. 

Với ứng dụng tự động hóa, nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Harder có thể điều chỉnh thí nghiệm vào bất cứ thời điểm nào và nhanh chóng thử nghiệm kết quả của những thay đổi này. Ví dụ, các nhà nghiên cứu có thể tăng số lượng tế bào máu trong các organoid để khiến cho chúng giống với thận thật của con người hơn. Họ cũng tìm kiếm ra các loại thuốc hỗ trợ cho bệnh thận, sản xuất ra các organoid thận đa u nang và thí nghiệm phản ứng của chúng đối với các hoạt chất khác nhau. Họ cũng khám phá ra rằng một nhân tố có tên gọi là blebbistatin khiến cho các khối u tăng trưởng rất nhanh chóng vì nó ngăn chặn protein myosin.

“Myosin, được biết đến với vai trò trong co thắt cơ bắp, có thể giúp cho ống thận nở ra và co thắt. Nếu như nó kh­­­ông hoạt động hiệu quả, thì sẽ dẫn đến khối u trong thận” Ông Freedman giải thích.