Phương pháp đột phá kết hợp công nghệ tế bào gốc và in 3D để tái tạo sợi thần kinh, phục hồi chấn thương tủy sống

Tủy sống có chức năng dẫn truyền tín hiệu giữa não và phần còn lại của cơ thể. Chấn thương tủy sống bao gồm tổn thương bất kỳ phần nào của tủy sống, hoặc tổn thương các dây thần kinh ở cuối tủy sống (được gọi là đuôi ngựa), gây ra những thay đổi vĩnh viễn về chức năng của cơ thể ở dưới vị trí chấn thương (bị liệt). Hiện tại, các phương pháp điều trị vẫn chưa có cách phục hồi hoàn toàn tổn thương và tình trạng liệt, do các tế bào thần kinh bị chết, các sợi thần kinh không thể tái tạo tại vị trí chấn thương.

Gần đây, các nhà khoa học đã đưa ra một quy trình đột phá kết hợp giữa công nghệ tế bào gốc, nuôi cấy mô và in 3D sinh học để phục hồi tình trạng đó. Phương pháp này bao gồm việc tạo ra một khung in 3D (được gọi là khung organoid) với các kênh vi mô, các kênh này sau đó được nuôi cấy với các tế bào tiền thân thần kinh tủy sống (spinal neural progenitor cell – sNPC) đặc hiệu theo từng khu vực, có nguồn gốc từ tế bào gốc đa tiềm năng cảm ứng (induced pluripotent stem cell – iPSC). Các kênh vi mô của khung 3D có vai trò định hướng sự phát triển của tế bào gốc, đảm bảo các sợi thần kinh mới phát triển theo đúng hướng mong muốn, nhờ đó có thể tạo nên kênh dẫn truyền khi được đặt vào tủy sống, thay thế vùng bị tổn thương. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã cấy ghép sản phẩm này vào những con chuột bị đứt tủy sống hoàn toàn. Sau 12 tuần cấy ghép, phần lớn các tế bào đã biệt hóa thành tế bào thần kinh, tích hợp vào mô tủy sống của vật chủ, giúp phục hồi chức năng đáng kể ở chuột chấn thương.

Sơ đồ thí nghiệm.
A) Quy trình in các khung đỡ organoid tủy sống. Khung 3D gồm một đế thủy tinh và khung đỡ silicon với ba kênh vi mô theo từng lớp. Mực in 3D chứa tế bào tiền thân thần kinh tủy sống (sNPC), Matrigel và môi trường thần kinh có yếu tố tăng trưởng, được định vị bên trong các kênh vi mô. Toàn bộ khung này được nuôi cấy để biệt hóa in vitro cho đến khi hình thành organoid.
B) Cấy ghép các khung organoid vào chuột chấn thương tủy sống. Các khung organoid được tách ra khỏi đế thủy tinh, lắp ráp vào khoảng trống ở tủy sống của chuột mô hình (bị tạo chấn thương bằng cắt ngang tủy sống) để thúc đẩy phục hồi chức năng. 

Mặc dù nghiên cứu đang ở giai đoạn đầu trên động vật mô hình, nhưng nó đã mở ra hướng đi mới đầy hy vọng trong điều trị chấn thương tủy sống. Nhóm nghiên cứu đang có những biện pháp cải tiến hơn để cải thiện chất lượng và khả năng ứng dụng của sản phẩm 3D này, đồng thời hy vọng có thể áp dụng công nghệ đó cho các thử nghiệm lâm sàng trong tương lai.

---------

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Han G., et al. (2025). 3DPrinted Scaffolds Promote Enhanced Spinal Organoid Formation for Use in Spinal Cord Injury. Advanced Healthcare Materialsdoi.org/10.1002/adhm.202404817