Lâu nay người đời thường biết đến heo như một nguồn cung cấp thực phẩm chính, ít người biết vai trò của nó trong nghiên cứu khoa học. Tại sao heo được chọn cho các công trình nghiên cứu?
Nhân “năm tuổi” của heo (lợn), cùng nhìn lại những đóng góp ít người biết với khoa học, công nghệ của “lão Trư”.
Các công trình có ý nghĩa to lớn với loài người như ghép tạng hay thử nghiệm thuốc điều trị mới đều thấy có sự hiện diện của con lợn. Chẳng hạn, quả tim lợn có thể cứu được mạng người, bằng cách cấy ghép cho chính con người.
Heo được chọn cho nhiều công trình nghiên cứu khoa học - (Ảnh: Missoulian).
Hi vọng từ tim lợn
Các nhà nghiên cứu tại Viện Sức khỏe quốc gia Hoa Kỳ (NIH) năm 2014 tuyên bố đã ghép thành công tim của lợn đã chỉnh sửa gene vào khỉ đầu chó, mở ra tiềm năng ghép tạng từ lợn sang người trong tương lai.
Cũng trong năm này, nhà khoa học chuyên về gen Craig Venter phối hợp với Công ty công nghệ sinh học United Therapeutics Corp tạo ra các cặp phổi lợn tương thích với cơ thể con người, theo Fox News.
Một số cơ quan nội tạng của loài ủn ỉn hóa ra lại có nhiều nét tương đồng đến kinh ngạc với con người, vì thế lợn có thể là nguồn cung tim và phổi để ghép cho con người trong tương lai, nhất là khi chuyện thiếu tạng để cấy ghép là vấn đề chung của thế giới.
Một lý do khác không kém phần quan trọng: lợn thì lúc nào cũng sẵn có và từ lâu đã được nuôi để lấy thịt, khác xa với các đối tượng nghiên cứu trước nay là khỉ đầu chó hay tinh tinh, những loài giống với con người hơn cả.
“Để tạo một nguồn cung cấp tạng từ một loài (khác con người), điều quan trọng là chúng phải sẵn có số lượng lớn và (việc giết chúng) được chấp nhận về mặt đạo đức” - tiến sĩ Soon Park, trưởng khoa phẫu thuật tim thuộc Trung tâm y khoa UH (Cleveland, Mỹ), nói với Fox News.
Với trường hợp khỉ đầu chó, có thể tạng của chúng giống con người hơn so với lợn, nhưng vẫn còn các vấn đề về lương tri và đạo đức trong việc giết các con vật này để lấy tạng.
“Ngoài ra, rất khó tạo ra số lượng lớn các cá thể của loài linh trưởng này để làm nguồn cung ứng tạng” - tiến sĩ Park nói.
Quá trình ghép tạng từ động vật sang người được gọi là cấy ghép dị chủng (xenotransplantation). Trên thực tế không dễ để ghép tim lợn cho người vì dễ xảy ra hiện tượng từ chối cấy ghép hay thải ghép (transplant rejection).
Các thành công bước đầu trong việc ghép tạng từ lợn sang linh trưởng giúp giới khoa học bước một bước gần hơn với việc thực sự biến lợn thành nguồn cung tạng và giải quyết được chuyện thiếu nguồn tạng hiến.
Nếu câu chuyện do Fox News đăng tải là từ năm 2014, thì sau hơn 4 năm, triển vọng này đã cải thiện đến đâu? Ngày 5/12/2018, tạp chí uy tín Nature đăng bài phân tích các tiến bộ mới trong việc ghép tim từ lợn sang khỉ đầu chó.
Theo đó, các nhà nghiên cứu đã cải tiến các phương pháp trước đó và lần đầu tiên thành công trong việc giúp con khỉ đầu chó được ghép tim lợn sống đến hơn 6 tháng, lâu hơn 3 lần so với các thí nghiệm trước đó.
Điều này có ý nghĩa lớn, vì việc các con khỉ được ghép tim chết sớm khiến cách làm này quá nguy hiểm để có thể được thử nghiệm trên con người, theo Nature.
Theo The Guardian, các nghiên cứu ghép tim lợn cho khỉ đầu chó trước đó chỉ giúp loài linh trưởng sống được 57 ngày với quả tim ghép. Nhóm nghiên cứu do Bruno Reichart (Đại học Munich, Đức) đã cải tiến quá trình ghép tim và áp dụng công nghệ chỉnh sửa gene, từ đó cải thiện đáng kể thời gian sống sót cho con vật được ghép.
Và, không chỉ tim
Lợn còn hữu ích hơn chỉ đơn thuần là nguồn tạng hiến tiềm năng. Theo Fox News, trong nhiều năm qua, các nhà khoa học đã sử dụng lợn trong một số lĩnh vực y tế, trong đó có da liễu và tim mạch.
Các nhà khoa học thuộc Đại học Pittsburgh (Mỹ) từng thành công trong việc dùng mô bàng quang lợn để kích thích tế bào gốc trong cơ thể và giúp tái tạo cơ chân cho người, theo công trình đăng trên tạp chí Science Translational Medicine.
Một nghiên cứu do Bộ Nông nghiệp Mỹ tài trợ, đăng trên tập san Cancer Prevention Research Journal năm 2017 cho thấy dùng lợn để thử nghiệm thay cho chuột có thể giảm tỉ lệ thất bại của các loại thuốc điều trị các bệnh liên quan đến chế độ ăn nhiều calo như ung thư ruột kết và bệnh tiểu đường type 2.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy lợn có cấu hình vi khuẩn đường ruột và hệ thống miễn dịch tương tự con người, nhất là có protein BMI-1, vốn đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành ung thư đại tràng, trong khi chuột không có protein này.
Trong khi đó, Công ty nghiên cứu y học NZeno (New Zealand) lại theo đuổi mục tiêu nuôi lợn để tạo nguồn thận cấy ghép cho bệnh nhân suy thận. Theo trangStuff, hồi tháng 10-2018, NZeno đã mua lại một trang trại chuyên nuôi lợn trên đảo Auckland để phục vụ nghiên cứu.
Dù thận lợn khá tương đồng thận người, nhưng khi ghép vào cơ thể thì luôn xảy ra trường hợp thải ghép vì hệ miễn dịch của con người sẽ nhận biết và “từ chối” một số gen nhất định trên phần tạng được ghép. Vì thế NZeno chọn lối tiếp cận sử dụng công nghệ chỉnh sửa gene CRISPR/ CAS9 để vô hiệu hóa các gene nói trên, từ đó giải quyết được tình trạng thải ghép.
NZeno vẫn đang tiếp tục nghiên cứu, và lạc quan rằng có thể góp phần giải quyết tình trạng thiếu thận ghép, trong bối cảnh có ít nhất 3 triệu người trên khắp thế giới phải chạy thận mỗi ngày, theo Stuff. Dùng CRISPR để tạo ra các con lợn có nội tạng tương thích với con người và không mang virus được cho là tương lai của cấy ghép dị chủng trên con người.
Tiềm năng của việc chỉnh sửa gene để tạo ra lợn có tạng hợp với con người.
Vì sao lợn hữu ích?
Tiến sĩ Michael Swindle, tác giả quyển sách Swine in the Laboratory (tạm dịch: Lợn trong phòng thí nghiệm), từng cho rằng “cái gì có tác dụng với heo thì có khả năng cao là cũng hợp với người”. Nhưng vì sao lại thế, trong khi rõ ràng con người và chú lợn nhìn chẳng có gì giống nhau?
Tiến sĩ Swindle cho rằng thực tế, hệ sinh học của con người và lợn “vô tình” lại tương tự nhau rất nhiều.
“Nhiều hệ cơ quan sinh học của lợn có một số điểm tương đồng đến 80-90% về mặt giải phẫu, chức năng và sinh lý với các hệ thống tương ứng của con người” - Fox News dẫn lời ông Swindle.
Hệ cơ quan tương đồng nhất là hệ tim mạch. Tim lợn cũng gần bằng kích thước tim người, hình dáng cũng tương tự. Loài lợn cũng bị xơ vữa động mạch giống như con người và cũng bị nhồi máu cơ tim.
Chính vì những nét tương đồng này mà các nhà khoa học từ lâu đã dùng lợn để thử nghiệm các thiết bị như ống thông can thiệp và phương pháp phẫu thuật tim mạch, cũng như để hiểu cách thức hoạt động của tim nói chung.
Các mô có nguồn gốc từ tim lợn đã được sử dụng để thay thế van tim bị khiếm khuyết (hở van) ở người. Các van thay thế này có thể tồn tại đến 15 năm trong cơ thể con người.
Ngoài tương đồng về quả tim và mạch máu, người và lợn cũng có một điểm giống nhau nữa không kém phần quan trọng - chế độ ăn uống: cả hai đều ăn thịt và thực vật.
“Lợn là loài ăn thịt chính hiệu như chính chúng ta vậy - tiến sĩ Swindle nói - Chúng có thể ăn và uống mọi thứ, và vì vậy, cơ chế sinh lý của hệ tiêu hóa và các quá trình trao đổi chất ở gan lợn cũng tương tự như con người”.
Nhờ đó mà các nhà khoa học có thể tiến hành nghiên cứu về chế độ ăn uống và sự hấp thụ qua đường uống của thuốc trên lợn trước khi kiểm tra lâm sàng trên con người.
Thế nhưng vẫn chưa hết. Thận lợn có kích thước và chức năng tương tự với thận người, vì thế có thể dùng để nghiên cứu về thận.
Lợn cũng từng phục vụ việc nghiên cứu phẫu thuật thẩm mỹ trong nhiều thập kỷ, vì vết cắt trên da của chúng liền da tương tự như da người. Và trước khi khoa học tìm ra cách sản xuất insulin sinh tổng hợp, bệnh nhân tiểu đường vẫn phải dùng insulin lấy từ tuyến tụy của lợn.
Cho đến nay, chưa có câu trả lời vì sao các cơ quan và hệ thống giải phẫu của lợn lại giống với con người như vậy. Tiến sĩ Swindle đưa ra giả thuyết rằng hàng triệu năm trước, sự tương đồng giữa người và lợn thậm chí còn lớn hơn.
“Tôi cho rằng vì lợn là loài ăn tạp giống con người nên sự trao đổi chất và hormone của chúng có những đặc điểm tương tự với con người - ông Swindle lập luận - Sau này thông qua quá trình tiến hóa, các đặc điểm di truyền của mỗi loài đã chuyển hướng và phát triển độc lập”.