Tiến bộ y học trong cách điều trị bệnh tiểu đường

Các chuyên gia y tế tại Hoa Kỳ đang nghiên cứu một thiết bị có thể cấy ghép trực tiếp vào cơ thể người với khả năng đo đường huyết, quản lý lượng đường trong máu, cũng như có khả năng bơm insulin tự động, cho phép kiểm soát tiểu đường mà không cần tiêm.

Tiến bộ y học

Một phương pháp đầy hứa hẹn trong điều trị bệnh tiểu đường tuýp 1 là cấy tế bào đảo tụy vào cơ thể để chúng có thể sản xuất insulin khi cần thiết, giúp bệnh nhân không phải tự tiêm insulin thường xuyên. Tuy nhiên, một trở ngại lớn của phương pháp này là các tế bào đảo tụy sẽ bị thiếu oxy và ngừng sản xuất insulin sau khi chúng được cấy vào cơ thể.

Để vượt qua trở ngại này, các kỹ sư của Học viện Công nghệ Messachusetts (MIT) đã chế tạo ra một thiết bị cấy ghép mới không chỉ chứa hàng trăm nghìn tế bào đảo tuỵ sản xuất insulin mà còn tích hợp một máy tạo oxy riêng cho mỗi tế bào đảo tụy bằng cách tách hơi nước có sẵn trong cơ thể. Nhờ đó thiết bị này mới có thể tồn tại trong cơ thể lâu dài trong cơ thể người bệnh.

Các nhà nghiên cứu thấy rằng khi cấy thiết bị vào các cá thể chuột bị bệnh tiểu đường, thiết bị này có thể giúp con chuột giữ mức đường huyết ổn định trong ít nhất 1 tháng. Hiện tại, các nhà nghiên cứu kỳ vọng sẽ tạo ra một phiên bản lớn hơn của thiết bị ước tính có kích thước bằng một thanh kẹo cao su để có thể thử nghiệm trên người bệnh tiểu đường tuýp 1 trong tương lai.

Giáo sư Daniel Anderson thuộc khoa Kỹ thuật Hóa học của MIT, một thành viên của Viện Nghiên cứu Ung thư Tích hợp Koch và Viện Nghiên cứu Kỹ thuật và Khoa học Y tế (IMES), đồng thời là một trong những tác giả chính của nghiên cứu đã chia sẻ: "Bạn có thể coi đây như một thiết bị y tế sống được tạo ra từ tế bào sản sinh insulin của con người được kết hợp với hệ thống hỗ trợ sự sống điện tử. Cho đến thời điểm hiện tại, chúng tôi rất vui mừng với những bước tiến mới này và tự tin rằng công nghệ này sẽ hỗ trợ bệnh nhân quản lý bệnh tiểu đường".

Ngoài trọng tâm chính là điều trị bệnh tiểu đường, các nhà khoa học còn cho biết loại thiết bị này cũng có thể được điều chỉnh để điều trị cả những bệnh khác đòi hỏi cung cấp lặp lại các protein trị liệu.

Nhà nghiên cứu khoa học Siddharth Krishnan của MIT là tác giả chính của nghiên cứu, được công bố trong Tạp chí của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ. Đỗi ngũ nghiên cứu cũng bao gồm nhiều thành viên khác từ MIT, trong đó có giáo sư Robert Langer thuộc Viện Nghiên cứu David H. Koch và cũng là thành viên của Viện Koch. Ngoài ra, còn có các nhà nghiên cứu đến từ Bệnh viện Nhi Boston.

Khả năng thay thế bơm tiêm tiểu đường insulin truyền thống

Hầu hết các bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường tuýp 1 phải theo dõi lượng đường trong máu thường xuyên và tự tiêm insulin tại nhà ít nhất một lần một ngày. Tuy nhiên, quá trình này không thay thế được khả năng tự nhiên của cơ thể trong việc kiểm soát lượng đường trong máu

Giáo sư Anderson cho biết: "Đại đa số bệnh nhân tiểu đường phụ thuộc vào insulin đều phải tự tiêm insulin và việc này tốn rất nhiều thời gian và công sức, nhưng họ vẫn không có mức đường huyết bình thường khỏe mạnh. Nếu bạn nhìn vào lượng đường trong máu của họ, ngay cả đối với những người rất chú ý chăm sóc và theo dõi sức khỏe, việc tiêm bổ sung insulin đương nhiên không thể sánh được với những gì một tuyến tụy sống có thể làm được."

Vì vậy, một giải pháp thay thế tối ưu hơn là cấy ghép các tế bào có khả năng tự sản xuất insulin bất cứ khi nào chúng phát hiện ra mức đường huyết tăng cao vào trong cơ thể. Một số bệnh nhân tiểu đường đã được cấy ghép tế bào tụy từ người mất và thấy chúng có thể kiểm soát bệnh tiểu đường trong thời gian dài. Tuy nhiên, những bệnh nhân này phải dùng thuốc ức chế miễn dịch để ngăn cơ thể đào thải các tế bào được cấy ghép. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã chứng minh thành công tương tự với các tế bào đảo tụy lấy từ tế bào gốc, nhưng bệnh nhân nhận được những tế bào này cũng phải sử dụng thuốc ức chế miễn dịch.

Một lựa chọn khác có thể giảm nhu cầu dùng thuốc ức chế miễn dịch là đưa các tế bào đảo tụy được cấy ghép này vào trong một thiết bị linh hoạt để bảo vệ chúng khỏi hệ thống miễn dịch. Tuy nhiên, việc tìm kiếm nguồn cung cấp oxy cần thiết cho các tế bào này là một thách thức.

Một số thiết bị thử nghiệm bao gồm cả thiết bị đã được thử nghiệm lâm sàng đều được trang bị buồng oxy có thể cung cấp cho tế bào, nhưng buồng này cần phải nạp lại định kỳ. Các nhà nghiên cứu khác đã phát triển các thiết bị cấy ghép bao gồm các chất phản ứng hóa học có thể tạo ra oxy nhưng chúng cũng sẽ cạn kiệt sau một thời gian.

Nhóm nghiên cứu MIT đã thực hiện một phương pháp khác có khả năng tạo ra oxy vô thời hạn thông qua quá trình tách nước. Điều này được thực hiện bằng cách đặt màng trao đổi proton trong thiết bị - một công nghệ ban đầu được triển khai để tạo ra hydro trong pin nhiên liệu. Màng này có thể tách hơi nước sẵn có trong cơ thể thành hydro (một phân tử có thể khuếch tán ra ngoài một cách vô hại) và oxy, để oxy đi vào buồng lưu trữ và nuôi các tế bào đảo tuỵ thông qua một màng thấm oxy mỏng.

Ưu điểm phải kể đến của phương pháp này là không yêu cầu bất kỳ loại dây hoặc pin nào. Việc tách hơi nước này cần một điện áp nhỏ khoảng 2V được tạo ra bằng hiện tượng gọi là khớp nối cảm ứng cộng hưởng. Một cuộn dây từ được điều chỉnh nằm bên ngoài cơ thể truyền năng lượng đến một ăng-ten nhỏ linh hoạt trong thiết bị được đặt trong cơ thể, cho phép truyền năng lượng không dây. Mặc dù thiết bị này vẫn cần một cuộn dây bên ngoài cơ thể nhưng các nhà nghiên cứu hứa hẹn một ngày nào đó thiết bị có thể được đeo dưới dạng miếng dán trên da bệnh nhân.

Khả năng thay thế thuốc trị tiểu đường theo yêu cầu

Sau khi chế tạo được thiết bị có kích thước tương đương đồng xu của Mỹ, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm nó trên những con chuột mắc bệnh tiểu đường, và chia ra 2 nhóm thử nghiệm. Một nhóm chuột được gắn thiết bị tích hợp màng tạo oxy công nghệ tách nước, nhóm còn lại được gắn thiết bị chỉ chứa các tế bào đảo tụy. Các thiết bị này được cấy ngay dưới da chuột có hệ miễn dịch đầy đủ chức năng.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những con chuột được cấy thiết bị có màng tạo oxy duy trì được mức đường huyết bình thường, tương đương với những con chuột khỏe mạnh. Với nhóm còn lại thì ngược lại, những con chuột đã bị tăng đường huyết sau khoảng 2 tuần.

Thường thì khi bất kỳ loại thiết bị y tế nào được cấy ghép vào cơ thể, sự tấn công của hệ thống miễn dịch dẫn đến sự tích tụ mô sẹo được gọi là xơ hóa, điều này có thể làm giảm hiệu quả của thiết bị. Trong nghiên cứu này, cũng nhận thấy loại mô sẹo này cũng đã hình thành xung quanh thiết bị được cấy ghép nhưng sự thành công của thiết bị trong việc kiểm soát lượng đường glucose trong máu cho thấy rằng insulin vẫn có thể lan ra khỏi thiết bị và đưa glucose vào trong nó.

Phương pháp này cũng có thể được sử dụng để cung cấp các tế bào sản xuất các loại protein trị liệu khác cần được đưa vào trong thời gian dài. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng thiết bị này cũng có thể duy trì các tế bào sống sản sinh ra erythropoietin, một loại protein kích thích sản xuất tế bào hồng cầu.

Giáo sư Anderson chia sẻ rằng: "Chúng tôi tự tin là có thể tạo ra các thiết bị y tế sống tồn tại được trong cơ thể người và sản xuất thuốc khi cần thiết. Có nhiều bệnh mà bệnh nhân cần bổ sung protein ngoại sinh thường xuyên. Nếu chúng ta có thể thay thế nhu cầu tiêm mỗi tuần bằng một thiết bị cấy ghép duy nhất có thể hoạt động trong thời gian dài, tôi nghĩ điều đó thực sự có thể giúp đỡ nhiều bệnh nhân."

Các nhà nghiên cứu hiện đang lên kế hoạch điều chỉnh thiết bị này để thử nghiệm trên động vật lớn hơn và cuối cùng là tiến đến con người. Để sử dụng cho con người, họ hy vọng sẽ phát triển được một thiết bị cấy ghép có kích thước xấp xỉ một thanh kẹo cao su. Họ cũng dự định kiểm tra xem liệu thiết bị này có thể tồn tại trong cơ thể lâu hơn hay không.

Krishnan cho biết: "Các vật liệu mà chúng tôi sử dụng vốn đã ổn định và có tuổi thọ cao, vì vậy tôi nghĩ việc hoạt động trong thời gian dài là có khả năng và đó là những gì chúng tôi đang nghiên cứu."

Giáo sư Langer cho biết thêm: "Chúng tôi rất vui mừng với những kết quả này. Chúng tôi tin chắc rằng một ngày nào đó không xa có thể cung cấp một phương pháp hoàn toàn mới để quản lý bệnh tiểu đường và cả những bệnh khác nữa."

Nghiên cứu được tài trợ bởi JDRF, Quỹ từ thiện Leona M. và Harry B. Helmsley, và Viện Hình ảnh Y sinh và Kỹ thuật Sinh học Quốc gia tại Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ.

Theo MIT News