Các nhà khoa học đã in 3D hệ thống miễn dịch của con người để chống lại Covid-19
Ngày tạo: 21/10/2020 4:33:27 CHTrong giai đoạn đầu của đợt bùng phát Covid-19, cộng đồng Maker toàn cầu đã kích hoạt máy in 3D của họ để giúp các bệnh viện và những người đầu tiên ứng phó với gánh nặng. Các cá nhân và nhóm nghiệp dư và chuyên gia đã tạo ra mặt nạ, khẩu trang và máy thở được in 3D. Trong phòng thí nghiệm, các kỹ sư mô đã in các cơ quan như phổi và mạch máu để nghiên cứu tác động tàn phá của căn bệnh này.
Đồng thời, tại San Francisco, một nhóm các nhà khoa học đã đẩy công nghệ in 3D đến giới hạn, và họ đã tổng hợp được toàn bộ chức năng của hệ thống miễn dịch. Các nhà nghiên cứu tại công ty công nghệ sinh học Prellis Biologics đã phát triển một hệ thống hạch bạch huyết in 3D tổng hợp hoàn toàn - các cơ quan nhỏ và mạnh trên tuyến đầu của hệ thống miễn dịch có thể tạo ra kháng thể chống lại nhiễm trùng - có thể bơm một lượng lớn kháng thể ra khỏi SARS-CoV2 chỉ trong vài phút tuần. Họ có thể làm điều này mà không cần chủ sở hữu sống.
Nghiên cứu về Covid-19 đã nhấn mạnh vai trò quan trọng của hệ thống miễn dịch trong việc điều trị và ngăn ngừa bệnh tật - đặc biệt là khả năng của hệ thống miễn dịch trong việc tạo ra các vật chủ trọng điểm phân tử được gọi là kháng thể. Truyền các kháng thể chống lại các mầm bệnh khác nhau có khả năng giúp chống lại các bệnh nhiễm trùng tích cực và ngăn ngừa các bệnh nhiễm trùng như vậy trong tương lai.
Nhưng việc thu được kháng thể rất khó. Mặc dù chúng có thể được trồng trong phòng thí nghiệm, nhưng đây là một quá trình tốn nhiều công sức, bao gồm việc tìm kiếm các gen mã hóa các kháng thể và sau đó chọn các tế bào để sản xuất hàng loạt. Hầu hết thời gian, các kháng thể đến từ huyết tương của những người đã khỏi bệnh, nhưng đây là một quá trình diễn ra chậm, phụ thuộc vào lòng hảo tâm của những người hiến tặng người khỏe mạnh. Ngay cả khi đó, kháng thể thu hoạch có thể không phải là loại chính xác. Liên quan đến đại dịch Covid-19, thời gian không phải là thứ xa xỉ mà khoa học có thể mua được.
Hệ thống miễn dịch là thuật ngữ chung liên quan đến các loại tế bào và cơ quan khác nhau (chẳng hạn như lá lách, amidan và tủy xương) chống lại các tác nhân gây bệnh. Bằng cách tận dụng những tiến bộ mới nhất trong in 3D, Prelliss đã tìm ra cách chia nhỏ hệ thống thành một số phần tử cơ bản có thể được kéo ra khỏi cơ thể con người và chuyển đến băng ghế phòng thí nghiệm. Nếu nó có thể được sử dụng để sản xuất quy mô lớn các kháng thể khác nhau, thì nó có thể cung cấp một công cụ có giá trị có thể ngăn chặn đại dịch hiện tại và đại dịch tiếp theo.
Bạn có thể phải đợi đến khi hết bệnh mới xem xét hạch sưng to vì hạch đã trở nên đau và sưng to không còn gì khác. Các cơ quan hình hạt đậu nhỏ bé này là nguồn miễn dịch mạnh mẽ và có vị trí chiến lược quan trọng trong cơ thể để cung cấp các kháng thể cần thiết để chống lại nhiễm trùng. Các phiên bản tổng hợp có thể mô phỏng các chức năng của chúng sẽ là một công cụ mạnh mẽ, nhưng do sự tách biệt về không gian và phụ thuộc vào đầu vào từ nhiều bộ phận khác của cơ thể con người, việc sản xuất trong phòng thí nghiệm là rất khó khăn.
Hầu hết các mô chỉ phát triển theo hai chiều và đã được phát triển trong nhiều thập kỷ. Năm 1975, các nhà sinh học của MIT, Tiến sĩ James Rheinwald và Tiến sĩ Howard Green đã trồng các đĩa petri thủy tinh thông thường với nước dùng sống của các yếu tố tăng trưởng và một số từ cơ thể con người. Tế bào chiết xuất từ mô sinh thiết da. Trong vài tuần tiếp theo, những thành phần này dần dần cô đặc lại thành những mảnh da mềm và phát triển đầy đủ. Đây là sự ra đời của văn hóa tổ chức hiện đại. Trong nhiều năm, quá trình này đã nhảy ra khỏi đĩa và đi vào một lồng ấp tiên tiến. Ngày nay, các nhà kỹ thuật sinh học đang bắt đầu khám phá ra những tiềm năng mới thú vị trong bộ máy phức tạp của mực có nguồn gốc tế bào gốc và máy in 3D. Tuy nhiên, trong hầu hết các nghiên cứu y sinh và thuốc ban đầu, việc nuôi cấy tế bào trong không gian hai chiều của đĩa petri vẫn là phương pháp tiêu chuẩn.
Nếu mục tiêu là một cơ quan tổng hợp (chẳng hạn như hạch bạch huyết), thì một món ăn là không đủ. Bất kỳ người làm vườn lành nghề nào cũng có thể cho bạn biết rằng nếu bạn trồng cây nho trong chậu, sự kết hợp của đất, ánh sáng mặt trời và nước sẽ không làm cho cây leo lên được. Đối với điều này, nó cần được hỗ trợ. Các cơ quan của chúng ta hoạt động theo cùng một cách: chúng không chỉ cần đất tốt cho tế bào mà còn cần không gian để mở rộng theo mọi hướng để phát huy hết tiềm năng của chúng - chúng cần có mạng lưới và không gian. Họ cần phải leo lên.
Tương tự, một khoảng trống thừa nhỏ có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu quả điều trị. Tiến sĩ Deepak Lamba, phó giáo sư nhãn khoa tại Đại học California, Trường Y San Francisco, cho biết: “Điều này rất quan trọng khi chúng ta nói về các nghiên cứu phát hiện và độc tính của thuốc.” Phòng thí nghiệm của ông đang nghiên cứu các bệnh hiếm gặp về mắt trong mô hình 3D của võng mạc. "Do những khác biệt này, nhiều loại thuốc sao dựa trên sàng lọc 2D dòng tế bào cổ điển và nghiên cứu trên động vật đã thất bại trong các thử nghiệm lâm sàng."
Tiến sĩ Melanie Matheu, người không đưa ra bình luận, đã quen thuộc với những thách thức này khi cô đồng sáng lập Prellis Biologics vào năm 2016, với mục tiêu in mô người để nghiên cứu và cấy ghép nội tạng cho bệnh nhân. Như cô ấy đã giải thích vào tháng 4 với IndieBio, máy gia tốc công nghệ sinh học có trụ sở tại San Francisco, đã giúp đầu tư vốn cho dự án này, cô ấy đã dành nhiều năm để nghiên cứu hệ thống bạch huyết và cách cấu trúc và chức năng của nó giao nhau để tạo ra phản ứng miễn dịch tối ưu.
Để giải quyết các vấn đề về kết cấu của việc xây dựng cơ quan 3D, chúng ta phải bắt đầu với một giàn giáo tốt. Hãy nghĩ về nó như một bộ xương khung dây đơn giản mà một nhà điêu khắc có thể sử dụng để cố định đất sét vào nó, và ví dụ như đây là quá trình biến thành một con voi thay vì một đốm xám ướt. Dàn giáo càng chi tiết, bạn càng có thể bắt chước hình dạng tự nhiên của cơ quan và kết nối của nó với các mô và cơ quan khác. Sự chú ý của Prellis đối với những chi tiết này đã giúp nó thành công trong nỗ lực tái tạo các hạch bạch huyết trong các phòng thí nghiệm khác trong quá khứ.
"Mọi người thường nói, ồ, kháng thể của bạn dương tính, vì vậy bạn phải được miễn dịch. Điều này có thể đúng hoặc không."
 |
Phương pháp của Prellis tập trung vào các stent tốt, cho phép các cơ quan giàu mạch máu phát triển. Khả năng xây dựng lại các cấu trúc phức tạp (chẳng hạn như tĩnh mạch và mao mạch) là yếu tố quan trọng trong việc xây dựng các hạch bạch huyết tổng hợp tốt hơn, bao gồm các mạch máu và ống dẫn nhỏ có thể truyền mầm bệnh gây ra sản xuất kháng thể. Vào năm 2017, Prellis đã in một mạng lưới hàng trăm hạch bạch huyết như vậy và cung cấp máu từ một người hiến tặng khỏe mạnh để sản xuất kháng thể chống lại virus Zika ở người.
Khi tiếp xúc với các hạch bạch huyết của họ với SARS-CoV-2, họ đã đạt được thành công tương tự trong cùng một hệ thống miễn dịch tổng hợp, dẫn đến hàng trăm kháng thể tiềm năng trong vài tuần. Về lý thuyết, quy trình này cũng có thể được mở rộng nhanh chóng để tạo ra các kháng thể có thể được sử dụng trực tiếp trong điều trị hoặc nghiên cứu.
Vào tháng 5, Prellis đang chuẩn bị quan sát hiệu suất của kháng thể mới được phát hiện của họ trong nuôi cấy tế bào, đây là một bước trong giai đoạn I thử nghiệm lâm sàng. Công ty đã chứng minh rằng các hạch bạch huyết tổng hợp này có thể tạo ra một lượng lớn kháng thể, nhưng trước khi thử nghiệm các kháng thể này trên động vật và con người, Prellis sẽ cần chứng minh rằng các kháng thể này có thể kết dính virus trong tế bào một cách hiệu quả. Họ cũng phải xác định bất kỳ tác dụng phụ tiềm ẩn nào.
Hệ thống của Prellis đã tạo ra một trong hàng trăm loại kháng thể này, được gọi là IgG. Hầu hết các xét nghiệm và liệu pháp kháng thể đều tập trung vào loại kháng thể này, nhưng các nhà khoa học đang bắt đầu nhận ra rằng các loại kháng thể khác đóng vai trò lớn hơn trong phản ứng miễn dịch tổng thể, đặc biệt là giữa các nhóm bệnh nhân khác nhau và mức độ nghiêm trọng của các triệu chứng Sự khác biệt là rất lớn.
Điều quan trọng không chỉ là số lượng kháng thể, mà còn là cái gọi là khả năng trung hòa, tức là khả năng kháng thể của con người để chống lại sự lây nhiễm vi rút. Nghiên cứu sơ bộ của nhà vi sinh vật học, Tiến sĩ Kenneth Stapleford và nhóm của ông tại Đại học New York cho thấy khả năng trung hòa giữa mọi người có thể khác nhau rất nhiều, không chỉ ảnh hưởng đến phản ứng tức thời đối với nhiễm virus. Nó cũng ảnh hưởng đến khả năng miễn dịch lâu dài
IgG thường được chọn làm liệu pháp kháng thể vì nó là thành phần phong phú nhất của phản ứng miễn dịch và có thể tấn công mục tiêu một cách mạnh mẽ nhất. Tuy nhiên, miễn dịch không chỉ là một trò chơi số. Stapleford chỉ ra: "Chúng tôi và những người khác đã phát hiện ra rằng không chỉ IgG cung cấp sự bảo vệ." Trong một nghiên cứu ban đầu về một nhóm những người gần đây đã phục hồi sau Covid-19, nhóm của ông phát hiện ra rằng những người trung hòa nhất là những người có nhiều Những người có kháng thể.
Đây sẽ là một sự cân bằng mong manh cần đạt được trong phòng thí nghiệm, nhưng nếu sự đa dạng thực sự là chìa khóa để phục hồi và miễn dịch lâu dài, thì đó là một sự cân bằng quan trọng. Các hạch bạch huyết của Prellis có thể cung cấp tính linh hoạt cần thiết để khám phá những thay đổi tinh vi này.
Mặc dù hầu hết các liệu pháp được phát triển từ một số kháng thể cô lập, hệ thống của Prellis có thể nắm bắt toàn bộ phản ứng miễn dịch, để lại cho các yếu tố mà các nhà nghiên cứu muốn tập trung vào. Nguyên liệu ban đầu của bản thân hạch bạch huyết có thể đến từ bất kỳ bệnh nhân nào, điều này cho phép các nhà nghiên cứu hiểu sâu hơn về phản ứng miễn dịch của những người không có triệu chứng hoặc thậm chí bị nhiễm các chủng vi rút khác nhau.
Mặc dù các kháng thể chống lại SARS-CoV2 vẫn chưa được đưa vào phòng khám, khi các nhà khoa học và chuyên gia y tế làm việc cùng nhau để kiểm soát đại dịch hiện tại và chuẩn bị cho đại dịch tiếp theo, bản thân công nghệ này có thể là một cầu nối có giá trị giữa phòng thí nghiệm và phòng khám.
Tags: data design data design viet nam ddv youtube artec eva artec scanner artec spider artec eva price artec 3d scanner
.jpg)
.jpg)