Con người học cách "thao túng" cái chết, phục hồi chức năng của tế bào lợn đã ngừng tim

Ở động vật có vú, máu là thành phần "chịu trách nhiệm" mang oxy và chất dinh dưỡng đến các cơ quan và tế bào của cơ thể. Nhưng nếu máu ngừng lưu thông, các tế bào này sẽ nhanh chóng chết đi và hoạt động của các cơ quan sẽ bị tê liệt.

Tuy nhiên, quá trình "chết" có thể được làm chậm lại ở các cơ quan cũng như phần mô bị loại bỏ khỏi cơ thể, tạo thời gian cho việc cấy ghép nội tạng. Cho đến hiện tại, việc bảo tồn hệ thống các cơ quan vài phút sau khi tim ngừng bơm máu vẫn là một thách thức với y học.

Một phương pháp hiện có bao gồm cái được gọi là hệ thống oxy hóa màng ngoài cơ thể (ECMO), trong đó máu được bơm vào một cỗ máy để loại bỏ carbon dioxide khỏi nó, đồng thời bổ sung oxy. Mặc dù nó phục vụ cho mục đích cân bằng khí nhưng sự chậm trễ chi một phút cũng gây ra những thiệt hại to lớn.

Hệ thống bảo tồn chức năng của cơ quan lợn

Để giải quyết vấn đề này, một hệ thống mới được tạo ra và được chứng minh là có thể khôi phục một số chức năng cơ quan, tế bào và phân tử ở lợn chết, và bảo tồn các mô của chúng, ngay cả khi việc can thiệp này chỉ bắt đầu một giờ sau khi ngừng tim. Các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh một công nghệ hiện có tên là BrainEx - được cho là có thể khôi phục một số chức năng trong não lợn bị cô lập đến vài giờ sau khi chết.

Hệ thống mới từ các chuyên gia được gọi là OrganEx, được thiết kế để sử dụng toàn bộ cơ thể ở động vật có vú lớn. Hệ thống này gồm hai phần: máy và chất lỏng. Máy được kết nối với hệ tuần hoàn của cơ thể. Nó tạo ra một xung tương tự như nhịp tim và cung cấp oxy cho chất lỏng, tương tự như ECMO, đồng thời cũng bổ sung các loại thuốc để hỗ trợ lưu thông và ngăn ngừa đông máu.

Máy cũng bao gồm một số cảm biến cho các tính năng quan trọng của tuần hoàn như trao đổi chất, hemoglobin, áp suất và lưu lượng. Máy bơm chất lỏng tổng hợp, trộn với máu của con vật theo tỷ lệ 1: 1, qua toàn bộ cơ thể con vật đã chết. Chất lỏng này khác với máu, nó không được tạo thành từ các tế bào nhưng được thiết kế để bảo vệ các tế bào khỏi bị tổn hại, đồng thời mang oxy và thuốc đi khắp cơ thể.

Hệ thống này đã được thử nghiệm trên lợn khoảng 1 giờ sau khi ngừng tim, sử dụng các nhóm đối chứng. Các chuyên gia sẽ kiểm tra chức năng của các cơ quan sau khi ngừng lưu thông máu, và các mốc 1 giờ, 7 giờ sau đó.

Một trăm con lợn đã được sử dụng tổng thể, gồm cả những con lợn đã được dùng để phát triển hệ thống trước khi các thí nghiệm được công bố. Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng OrganEx có thể bảo tồn tính toàn vẹn của mô, làm chậm sự chết đi của tế bào và hồi sinh các quá trình phân tử, tế bào nhất định trên các cơ quan quan trọng như tim, não, gan và thận.

Khi đối chiếu, các chuyên gia nhận thấy OrganEx hoạt động tốt hơn ECMO. Các cơ quan được chăm sóc bởi hệ thống mới ít bị ảnh hưởng bởi xuất huyết hoặc sưng mô. Ngoài ra, nhóm đã quan sát thấy các mô hình biểu hiện gen cụ thể để sửa chữa các quá trình bên trong các cơ quan cũng như các loại tế bào.

Khi kiểm tra cấu trúc các tế bào trong não (nơi thường bị tổn thương do thiếu máu cục bộ), họ nhận thấy số lượng tế bào não được giữ tốt nhất ở hệ thống OrganEx. Đặc biệt, ở một số phần của não, tổn thương tối thiểu đã xảy ra và trong vỏ não trước trán, các tế bào đã được phục hồi về mức tương tự như nhóm không bị thiếu máu cục bộ.

Các cơ quan và tế bào được hồi phục thần kỳ

Đặc biệt, sự thành công của thí nghiệm chính là sự phục hồi chức năng của các cơ quan. Chức năng não được đo bằng điện não đồ liên tục, trong đó phân biệt giữa các chức năng não phát hiện được và hoạt động điện chỉ xảy ra khi các cơ quan vẫn có mức độ "sống" nhất định.

Đối với tình trạng chết não kéo dài ở nhóm OrganEx, ở các cơ thể đã nhận thấy một số chuyển động của đầu và cổ sau khi tiêm thuốc cản quang. Sự chuyển động này không xảy ra ở động vật sống được tiêm an thần, hoặc ở nhóm ECMO.

Các nhà nghiên cứu nói rằng cần có những đánh giá cẩn thận hơn để làm sáng tỏ vì sao các chuyển động này chỉ xảy ra sau khi tiêm thuốc cản quang ở nhóm OrganEx. Họ nhận định rằng chức năng vận động đã được bảo tồn, ít nhất là trong "tủy sống cổ tử cung hoặc rễ của nó."

Họ cũng ghi nhận thêm các hoạt động tự phát ở tim được phát hiện qua ECG, một số cơn co thắt ở tế bào tâm thất trái được thấy ở nhóm OrganEx, còn nhóm ECMO lại không có. Còn ở các cơ quan quan trọng như gan và thận, cũng cho thấy một số dấu hiệu phục hồi chức năng chính.

Rõ ràng OrganEx có tiềm năng rất lớn để cấy ghép nội tạng người. Nhóm chuyên gia hy vọng nó sẽ cải thiện thời gian bảo quản một cơ quan dự định cấy ghép. Những phát hiện từ thử nghiệm đã nhấn mạnh khả năng phục hồi một phần cơ thể động vật có vú trước đây chưa được đánh giá cao, sau khi dòng máu bị gián đoạn. Đó là những hy vọng tuyệt vời cho các bệnh nhân cần cấy ghép nội tạng.