Cấy “hiệu thuốc sống” vào cơ thể

Quân đội Mỹ đang làm việc với các nhà khoa học để phát triển thiết bị cấy vào cơ thể những người lính.

Con người có thể tự tạo ra thuốc chữa bệnh. Ảnh minh họa

Nhưng lần này nó không liên quan nhiều đến việc tạo ra những “siêu nhân” mà giúp trị bệnh liên quan đến thay đổi múi giờ và tiêu hóa.

Hiệu thuốc sống cấy dưới da

Mới đây, các nhà nghiên cứu từ ĐH Northwestern đã ký hợp đồng trị giá 33 triệu USD với Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng Mỹ (DARPA) để phát triển một thiết bị cấy ghép không dây có chức năng như một “hiệu thuốc sống” dành cho quân nhân. Nó được gọi là hiệu thuốc sống vì mọi thứ mà “bệnh nhân” cần đều có thể được chính cơ thể của họ tạo ra.

Được gọi là NTRAIN, thiết bị này nhằm mục đích kiểm soát đồng hồ sinh học của cơ thể và loại bỏ chứng mệt mỏi do lệch múi giờ và thậm chí cả các vấn đề về đường tiêu hóa.

Nếu thành công, NTRAIN có thể giúp cả người dân có nhu cầu, trong đó có công nhân làm ca kíp. Mặc dù giống như chuyện khoa học viễn tưởng nhưng các nhà nghiên cứu đứng sau thiết bị này cho rằng, nó có thể thay đổi vĩnh viễn cách chúng ta điều trị bệnh.

Thiết bị sẽ cung cấp cho con người nguồn cung cấp vô tận những phương thuốc khắc phục theo yêu cầu mà họ không phải mang những lọ thuốc lỉnh kỉnh. Mặc dù, chúng ta có thể không nghĩ rằng mệt mỏi và tiêu chảy là hai trong số những vấn đề chính mà quân nhân phải đối mặt, nhưng nghiên cứu cho thấy, nó có thể gây ra suy giảm về thể chất và nhận thức.

NTRAIN được cấy dưới da ở cánh tay hay nơi khác trên cơ thể, nó kết hợp các tế bào được biến đổi gen và điện tử sinh học để tạo ra các protein nhỏ được gọi là peptide. Peptide vốn xuất hiện một cách tự nhiên trong cơ thể nhưng thiết bị này cho phép người đeo kiểm soát thời gian và liều lượng để thực hiện liệu pháp peptide được cá nhân hóa và nhắm đúng mục tiêu.

Liệu pháp peptide sử dụng các peptide (các chuỗi ngắn các axit amin) để hướng các tế bào thực hiện một chức năng cụ thể cho peptide đó. Điều này có nghĩa là nó có khả năng phối hợp các phương pháp điều trị cho nhiều bệnh khác nhau.

Cách thức hoạt động

Cận cảnh mô cấy NTRAIN cho thấy nhà máy tế bào bên trong nó.

Nhà điều tra Jonathan Rivnay tại ĐH Northwestern nói rằng, thiết bị cấy ghép trên sẽ chứa các tế bào nhạy cảm với ánh sáng đã được biến đổi gen.

Kết hợp sinh học tổng hợp với điện tử sinh học, nhóm nghiên cứu sẽ thiết kế các tế bào để sản xuất ra peptide giống với loại cơ thể tạo ra để điều chỉnh chu kỳ giấc ngủ, điều chỉnh chính xác thời gian và liều lượng bằng những điều khiển về điện tử sinh học.

Khi các tế bào được thiết kế tiếp xúc với ánh sáng, chúng sẽ tạo ra các liệu pháp peptide được định lượng chính xác.

Thiết bị sẽ chứa 2 thành phần quan trọng là đèn LED kích cỡ micron và các tế bào nhạy cảm với ánh sáng được biến đổi gen để tạo ra các protein cụ thể được gọi là peptide.

Khi được kích hoạt bởi ánh sáng, tế bào biến đổi gen trên sẽ tạo ra những peptide để đi vào máu. Từ đó, các peptide có thể giúp điều chỉnh bất cứ chứng bệnh nào mà người đeo muốn được khắc phục – theo ông Jonathan Rivnay.

Các tế bào được biến đổi gen không bao giờ thực sự đi vào máu. Chúng giống như một chỉ huy dàn nhạc, chỉ đạo những peptide được sinh ra hoạt động theo thời gian và địa điểm nào đó chứ không đích thân làm việc này.

Ví dụ việc đi ngủ, “chúng ta có nhiều đồng hồ trong cơ thể. Về cơ bản, mỗi tế bào đều có một đồng hồ. Việc lệch múi giờ xảy ra khi những đồng hồ đó bị lệch, lúc đó, nhiệt độ cơ thể của chúng ta thay đổi một chút” – ông Rivnay giải thích.

Bộ phận cấy ghép sẽ có cảm biến nhiệt độ và thu thập dữ liệu về nhiệt độ cơ thể người dùng, do đó, nó biết khi nào xảy ra sự sai lệch. Bạn sẽ lập trình thiết bị để chiếu ánh sáng vào một thời điểm cụ thể, khi cơ thể bạn đạt đến nhiệt độ nhất định, một peptide cụ thể sẽ được đưa vào mạch máu của bạn.

Do các peptide hoạt động như các phân tử truyền tín hiệu và hướng dẫn tế bào thực hiện các chức năng cụ thể, chúng có thể hướng tế bào của người đeo thiết bị giải quyết một vấn đề. Tất cả việc này xảy ra trong một thiết bị mà Rivnay cho biết ông dự đoán nó sẽ có kích cỡ 1×3 cm. Trên bề mặt nhỏ bé của thiết bị sẽ có mọi thứ.

Nó sẽ có khả năng giao tiếp không dây, tất cả đèn LED và tế bào… Sau đó thiết bị sẽ giao tiếp với thế giới bên ngoài thông qua một thiết bị đeo được như đồng hồ thông minh hoặc điện thoại. Sau cùng, Rivnay và đồng nghiệp của ông hy vọng thiết bị sẽ giúp giảm một nửa thời gian cần thiết để người dùng có thể phục hồi sau khi chu kỳ giấc ngủ của họ bị gián đoạn.

Nếu thiết bị trên hoạt động, nó sẽ cung cấp một số lợi ích mà dược phẩm không làm được. Thiết bị không cần phải nạp thêm, chỉ cần chiếu ánh sáng vào nó, bạn có thể được đáp ứng theo nhu cầu và không bao giờ hết hàng – theo ông Rivnay. Tuy tế bào được biến đổi gen nhưng các peptide mà chúng tạo ra lại có nguồn gốc từ cơ thể, do đó không lo bị hệ miễn dịch tấn công.

Nếu sau này thiết bị được thu nhỏ kích cỡ, ông Rivnay tin rằng đối tượng sử dụng sẽ được mở rộng, trong đó có lực lượng phản ứng nhanh trong quân đội. Nếu thành công, thiết bị có thể tạo ra cuộc cách mạng về các phương pháp điều trị trầm cảm, tiểu đường và những bệnh khác.