Tìm "máu nhân tạo": hành trình chưa hồi kết

Tốc độ phát triển thần tốc của y học và công nghệ hiện đại đã cho ra đời rất nhiều máy móc nhân tạo hỗ trợ co bóp tim, lọc máu, chế tạo các bộ phận cơ thể như chi, mũi, tai, ngực, thậm chí cả bộ phận sinh dục. Tuy nhiên, vật chất khó bắt chước nhất trong cơ thể con người chính là thứ chất lỏng diệu kỳ chảy khắp 96.000km chiều dài mạng lưới động mạch, mao mạch và tĩnh mạch.

Giới khoa học kỳ vọng máu được chế tạo trong phòng thí nghiệm một lúc nào đó sẽ dùng được để cứu người. Việc tìm kiếm các giải pháp thay thế máu tươi được hiến tặng là cực kỳ quan trọng bởi máu hiến tặng không hoàn toàn loại trừ được khả năng rủi ro mang bệnh truyền nhiễm, không lưu trữ được lâu hơn 42 ngày và cái chính là không bao giờ đủ cho nhu cầu sử dụng cao.

Nguồn cung thiếu trước hụt sau

Khoảng 60% quốc gia trên thế giới, bao gồm cả các nước ở châu Phi cận Sahara, Nam Á và châu Đại Dương thường xuyên phải vật lộn để đáp ứng nhu cầu máu. Một nửa lượng máu được thu thập trên khắp thế giới mỗi năm chủ yếu ở khu vực Hoa Kỳ, Canada, châu Âu và Úc, chỉ đủ cung cấp cho 1/5 dân số toàn cầu, theo trang Vox.

Ngân hàng máu ở mọi nơi hầu hết trong tình trạng thiếu thốn trường kỳ. Tần suất dày đặc của các thảm họa gây thương vong - gồm cả thiên tai và nhân tai - góp phần làm trầm trọng thêm tình hình. 

Lấy ví dụ: trận động đất ở Thổ Nhĩ Kỳ và Syria khiến 50.000 người thiệt mạng và 122.500 người bị thương hồi tháng 2, xả súng liên tục ở Mỹ (chỉ tính đến tháng 7 đã có trên 400 vụ), hay bão lũ khắp nơi. Những tình huống này vừa khiến việc đi hiến máu và phân phối máu khó khăn, vừa tăng nhu cầu cần có máu truyền.

Mới nhất, Hội Chữ thập đỏ - tổ chức thu thập và phân phối khoảng 40% tổng lượng máu hiến trên toàn nước Mỹ - thông báo nguồn cung trong nước đã giảm gần 25% - tương đương 30.000 đơn vị máu và tiểu cầu - kể từ đầu tháng 8. Đến nay, tình hình vẫn chưa được cải thiện.

Nguyên nhân là do thảm họa khí hậu liên tiếp diễn ra trong nhiều tháng, khiến người hiến máu khó đến các trung tâm hiến máu và truyền máu. Khổ nhất là những người có nhóm máu hiếm - tìm được loại máu phù hợp chính xác với họ vốn đã khó như tìm kim đáy bể, giờ lại càng khó khăn hơn vì số máu được hiến ngày càng ít đi.

Theo Li Chai - chuyên gia truyền máu, nhà nghiên cứu bệnh học tại Bệnh viện Brigham and Women's, khi lượng máu dự trữ của bệnh viện sắp hết, việc hủy bỏ các ca phẫu thuật không quá nguy kịch là biện pháp phản ứng đầu tiên. 

Tệ hơn, vì thiếu máu mà các bác sĩ phải đưa ra quyết định chọn truyền máu cho bệnh nhân ung thư hay dành lượng máu dự trữ quý giá cho những trường hợp khẩn cấp. "Thật khó mà nói với bệnh nhân đang cần máu là: Tôi không thể giúp gì được cho bạn" - Li nói với Vox.

Chính vì vậy, giới khoa học đang nỗ lực đưa việc sản xuất máu của tủy vào phòng thí nghiệm. Ý tưởng tự sản xuất máu đã hình thành một cách nghiêm túc cách đây hơn 400 năm, ngay khi con người nắm bắt được cấu trúc và cách vận hành của hệ tuần hoàn.

Lược sử "thay máu"

Theo Philip Spinella, giáo sư phẫu thuật và chăm sóc đặc biệt Đại học Pittsburgh, máu về cơ bản là hệ thống cơ quan của chính nó. Trong cơ thể người, nó lưu thông dọc theo xa lộ mạch máu - nếu xếp thẳng sẽ dài tới hơn 96.000km - phân phối oxy, luân chuyển chất dinh dưỡng và hormone, loại bỏ chất thải, bảo vệ hệ thống miễn dịch. 

Máu cũng điều phối nhiệt và duy trì cân bằng hóa học và chất lỏng của cơ thể khi nó di chuyển. Khoảng 1/12 trọng lượng của cơ thể người trưởng thành là sự pha trộn kỳ diệu của máu gồm nước, protein, muối, đường, chất béo, hồng cầu giàu oxy và tiểu cầu tạo cục máu đông.

Trong quyển Flesh and Blood (Thịt và Máu) xuất bản năm 2008, giáo sư Susan Lederer - chuyên nghiên cứu lịch sử y học và đạo đức sinh học tại Đại học Wisconsin-Madison - đã tóm tắt hành trình chế tạo máu của con người. 

Bà viết rằng trước cả khi y học tìm cách cứu người bằng cách chia sẻ máu giữa các cơ thể với nhau đầu những năm 1900, các thầy lang đã dành hàng thế kỷ chữa bệnh bằng cách hút máu qua dùng mũi giáo và những con đỉa.

Sau khi bác sĩ người Anh William Harvey mô tả hệ thống tuần hoàn vào năm 1628, người châu Âu bắt đầu xem xét khả năng bổ sung các chất lỏng như máu động vật vào máu người. Tuy nhiên, vào cuối thế kỷ 17 việc truyền máu giữa người với người được xem là một quá trình nguy hiểm và có rất ít giá trị y khoa.

Những người tiên phong này đã nỗ lực chứng minh tính an toàn và hiệu quả của việc truyền máu khi đối mặt với thực tế sinh lý là máu đông lại khi tiếp xúc với không khí, có thể truyền bệnh và thậm chí có thể gây độc khi không khớp loại. Mãi đến năm 1901 người ta mới phân loại các nhóm máu.

Những ca truyền máu thành công sớm nhất là vào đầu thế kỷ 20 từ sự tuyệt vọng của các bác sĩ khi không còn cách nào để cứu bệnh nhân. Các bác sĩ phẫu thuật truyền máu từ bệnh nhân này sang bệnh nhân khác bằng cách khâu các mạch máu lộ ra của họ lại với nhau theo đúng nghĩa đen. Theo thời gian, những tiến bộ như kim vô trùng, thuốc chống đông máu và kỹ thuật ly tâm đã giúp việc lấy máu gần như không gây đau đớn, làm lạnh máu trong nhiều ngày và chia tách các phần cấu thành: hồng cầu, bạch cầu, huyết tương và tiểu cầu.

Hành trình chế tạo máu

Nhiều thử nghiệm trong gần một thế kỷ cố gắng biến đổi về mặt hóa học huyết sắc tố tự do được phân lập từ tế bào hồng cầu, nhưng kết quả là cách này lại gây tổn thương thận và tăng huyết áp mạch máu.

Một số nhà nghiên cứu cũng thử truyền cho loài gặm nhấm và con người chất perfluorochemicals, loại polymer mà họ hy vọng sẽ hoạt động như chất thay thế tế bào hồng cầu, nhưng rồi phát hiện ra việc truyền máu dẫn đến sốt, viêm và lượng oxy thấp.

Trong nhiều thế kỷ qua, các bác sĩ đã không thành công khi thử thay thế máu bằng đủ loại chất lỏng như bia, nước tiểu, nước muối và sữa. Nhưng khoảng 10 năm trở lại đây, các nhà khoa học cuối cùng đã bắt đầu tạo ra một số đột phá trong việc mô phỏng máu tươi của con người.

Một thử nghiệm lâm sàng ở Anh tháng 11-2022 đã truyền thành công máu được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm vào hai tình nguyện viên. Dự án do các nhà khoa học từ các đại học danh tiếng Bristol, Cambridge và London phối hợp với cơ quan phụ trách lĩnh vực truyền máu và cấy ghép thuộc Dịch vụ Y tế công (NHS Blood and Transplant) của Anh thực hiện.

Các nhà khoa học dùng khoảng 470ml máu hiến bình thường, lọc ra các tế bào gốc linh hoạt có khả năng trở thành hồng cầu, sau đó đưa vào phòng thí nghiệm để "kích thích" chúng. Sau khoảng ba tuần, lượng tế bào gốc ban đầu (khoảng nửa triệu) sẽ tạo ra 50 tỉ tế bào hồng cầu. Các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục lọc ra khoảng 15 tỉ tế bào hồng cầu đang ở giai đoạn phát triển phù hợp để truyền, chính là "máu trong phòng thí nghiệm".

Các tình nguyện viên được truyền 2 lần, mỗi lần 10ml máu. Trong đó, một liều truyền là máu tự nhiên, liều kia là máu trong phòng thí nghiệm, tạo ra từ tế bào gốc của cùng một người hiến. Các tình nguyện viên được theo dõi sức khỏe thường xuyên. 

Tháng 3-2023, một trong hai tình nguyện viên tham gia thử nghiệm đã đồng ý công khai danh tính. Bà Yvonne Smith, 69 tuổi, vẫn khỏe mạnh và cho biết hoàn toàn không lăn tăn gì khi tự nguyện tham gia, vì biết đây là chuyện có thể cứu mạng người.

Ngoài ra, nhiều thử nghiệm khác đang được tiến hành, hướng tới việc tổng hợp các thành phần khác nhau của máu và kết hợp chúng thành một chất thay thế chức năng cho máu thật. Mặc dù vậy, các tiến triển bước đầu này vẫn cần thêm nhiều năm nghiên cứu thực nghiệm nữa trước khi máu nhân tạo thực sự sẵn sàng để truyền vào cơ thể con người.

Cuộc hành trình tìm kiếm máu nhân tạo vẫn chưa có hồi kết, song niềm tin của giới khoa học vẫn vững vàng: máu nhân tạo trong một tương lai gần có thể sẽ đủ dùng cho các trường hợp cấp cứu, thậm chí khả quan hơn là sẽ xóa được tình trạng thiếu máu trên toàn cầu.