Tiềm năng lớn của tế bào nhân tạo

Các tế bào nhân tạo sở hữu một số tính chất độc đáo, khác biệt với những tế bào tự nhiên, có khả năng tạo thành một cuộc cách mạng y tế khi dược phẩm tế bào nhân tạo được ứng dụng trong tương lai.

Lĩnh vực nghiên cứu đặc biệt này bắt đầu vào cuối những năm 1990, khi Craig Venter, sáng lập Viện J. Craig Venter, tạo ra sinh vật tổng hợp đơn bào đầu tiên, được gọi là JCVI-syn1.0 - một mycoplasma với bộ gen tổng hợp được thiết kế.

Các tế bào tổng hợp sao chép nhiều đặc tính của tế bào tự nhiên, nhưng được thiết kế chỉ bao gồm những bộ phận và chi tiết cần thiết để phục vụ mục đích trị liệu cụ thể.

Ưu thế này thực sự có ích khi cần sử dụng một loại thuốc điều trị một mục tiêu cụ thể trong cơ thể. Các tế bào nhân tạo có thể di chuyển đến vị trí chính xác và cung cấp thuốc thay vì phân phối toàn bộ cơ thể.

Khả năng này được thực hiện nhờ những chất hóa học chuyên biệt của tế bào nhân tạo như các phân tử nhạy cảm với ánh sáng, từ tính, âm học, trạng thái oxy hóa khử và các enzymer, cho phép phản ứng với những tín hiệu sinh học nhất định. Trong y học chính xác, sự nhạy cảm này mở ra khả năng phát triển các loại thuốc đáp ứng và phù hợp với những bệnh đột biến và sự năng động của cơ thể con người. 

Ngoài nhiệm vụ phân phối thuốc, các tế bào tổng hợp có khả năng biểu thị gen bản thân, có thể sản xuất RNA, protein và các phân tử nhỏ trong cơ thể. Đặc tính này có thể chuyển thành quá trình sản xuất thuốc tổng hợp các protein chống ung thư bên trong các khối u hoặc các phân tử thuốc tiêu diệt những tế bào độc hại trong cơ thể, loại bỏ những tác dụng phụ không mong muốn của những phương pháp điều trị hiện nay.

Những khó khăn và thách thức

Trong công nghệ tế bào nhân tạo, những cảm biến và bộ phận vận chuyển hiệu quả, phản ứng với những kích thích cụ thể, điều khiển những phân tử thuốc vào và ra khỏi tế bào đang trong quá trình phát triển. Các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu màng tế bào, tương tự như màng tế bào sống nhằm giải quyết vấn đề cụ thể, tế bào nhân tạo được cơ thể nhìn nhận như tế bào sống nhằm đảm bảo tính ổn định.

Trở ngại lớn nhất trong lĩnh vực tế bào nhân tạo là tất cả những phát triển và công nghệ tương thích với nhau. Để tạo ra một tế bào tổng hợp hoàn toàn, những công nghệ phải được kết hợp với nhau, ghép các cấu trúc tổng hợp để tạo ra một sản phẩm hoạt động, thực hiện các chức năng tế bào.

Một thách thức lớn là quy trình sản xuất, khi các tế bào tổng hợp được sử dụng trong môi trường lâm sàng. Quá trình sản xuất từng thành phần này và hợp lý hóa quy trình có giá thành rất cao. Mặc dù vậy, nhưng khi công nghệ đã hoàn thiện và được ứng dụng rộng rãi, chi phí phát triển sẽ được bù đắp bằng những lợi ích thu được trong ứng dụng trong y tế.

Làm rõ và nâng cao nhận thức xã hội

Phát triển tế bào nhân tạo là một lĩnh vực mới, tất cả các công nghệ đều rất mới, đòi hỏi ưu tiên nâng cao nhận thức cộng đồng và chính sách hỗ trợ. Công nghệ tế bào tổng hợp độc đáo và mới lạ khiến FDA chưa thể đưa ra hướng dẫn cho các sản phẩm thuốc tế bào tổng hợp, nên không thể triển khai công nghệ này vào ngành dược phẩm.

Hiện nhận thức về tế bào nhân tạo vẫn mơ hồ, chưa thể thống nhất, tế bào tổng hợp là gì và sẽ như thế nào trong tương lai. Những chỉ số đánh giá quy định quan trọng như mức độ an toàn sinh học chưa được xác định để đánh giá hiệu quả công nghệ sinh học tổng hợp.

Thuốc dựa trên tế bào tổng hợp sẽ mở ra một trang mới trong lịch sử y tế, mở rộng khả năng chẩn đoán và điều trị. Tác động mang tính đột phá của tế bào nhân tạo trong lâm sàng đòi hỏi phải nhanh chóng giải quyết những trở ngại liên quan đến an toàn, quy trình sản xuất và chi phí thực hiện.

Cuộc cách mạng y tế trong tương lai

Trong vài thập kỷ gần đây, các nhà sinh học tổng hợp đạt được nhiều tiến bộ, nhưng việc xây dựng các hệ thống hoạt động sinh học vẫn còn tồn tại rất nhiều khó khăn. Quy trình tạo ra một tế bào tổng hợp hoàn toàn với tất cả các thành phần như màng, bào quan, chất lỏng nội bào và bộ gen đều là tổng hợp chưa được hoàn thành, nhưng càng ngày càng có nhiều nghiên cứu được công bố, cho thấy thành tựu làm lên cuộc cách mạng trong ngành y tế đang đến gần.