Một Giác mạc được Kỹ thuật Sinh học Cho thấy Nó Có Thể Cải thiện Tầm nhìn của Người

Hơn 12 triệu người trên toàn thế giới mù mắt do bệnh hoặc tổn thương ở giác mạc, lớp ngoại cùng trong suốt của mắt. Việc ghép từ người đã chết có thể khôi phục tầm nhìn, nhưng nhu cầu quá cao đến nỗi chỉ có khoảng một trong 70 bệnh nhân được nhận. Nhu cầu này lớn nhất ở các nước nông thôn hoặc phát triển kinh tế như Ấn Độ hoặc Iran, nơi có thiếu giác mạc do thiếu hụt ngân hàng mắt có lưu trữ lạnh. Thiếu những cơ sở đặc biệt này, một giác mạc từ người cho không thể được sử dụng trong khoảng năm đến bảy ngày.

“Lý do hàng đầu khiến việc thực hiện ghép giác mạc ở những nơi này khó khăn là vì giác mạc hết hạn trước khi bác sĩ có thể đặt chúng,” nói Esen Akpek, giáo sư mắt học tại Đại học Johns Hopkins. “Việc ngân hàng mắt rất đắt vì bạn cần một chuỗi lạnh.”

Như một phương án thay thế, các nhà nghiên cứu ở Thụy Điển đã phát triển một phiên bản kỹ thuật sinh học được làm từ collagen tinh chế từ da lợn giống với protein được tìm thấy trong giác mạc của con người. Giác mạc kỹ thuật sinh học có thể được làm sẵn có hơn và cũng có thể có tuổi thọ lâu hơn so với mô tặng từ người cho. Trong một thử nghiệm nhỏ, cấy ghép khôi phục hoặc cải thiện tầm nhìn ở 20 bệnh nhân mù hoặc có vấn đề về giác mạc gọi là keratoconus. Kết quả đã được công bố ngày hôm nay trên Nature Biotechnology.

“Chúng tôi nghĩ rằng chúng có thể được tùy chỉnh và sản xuất hàng loạt, khác với giác mạc từ người cho, thường không chất lượng tốt vì được lấy từ các bệnh nhân đã mất, thường là người già,” nói tác giả nghiên cứu Mehrdad Rafat, giảng viên cấp cao ngành kỹ thuật y sinh học tại Đại học Linköping. (Rafat là người sáng lập công ty có tên LinkoCare Life Sciences, sản xuất giác mạc kỹ thuật sinh học được sử dụng trong nghiên cứu.) Trong số những điều chỉnh khác, kích thước và độ dày có thể được điều chỉnh để phù hợp với mắt của bệnh nhân và loại tình trạng họ có.

Để tạo ra cấy ghép, các nhà nghiên cứu cô lập phân tử collagen từ da lợn, tách ra tất cả các thành phần sinh học khác của mô. Họ thêm liên kết giữa các sợi collagen để tăng cường chúng và đan chúng vào một kết cấu hydrogel để mô phỏng giác mạc của con người.

Ghép giác mạc từ người cho yêu cầu một cuộc phẫu thuật để hoàn toàn loại bỏ mô tổn thương của người nhận, và nó được thực hiện bằng thiết bị phẫu thuật đắt tiền không có ở nhiều nơi trên thế giới. Nhưng trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tạo một vết cắt nhỏ vào mắt của bệnh nhân và đặt giác mạc kỹ thuật sinh học lên trên giác mạc hiện tại của họ, làm cho quy trình trở nên đơn giản hơn.

Rafat và đồng nghiệp đã thực hiện thử nghiệm tại Ấn Độ và Iran trên bệnh nhân mắc bệnh keratoconus, gây sự mỏng dần và nổi lên thành hình nón của giác mạc, thường xuất hiện làm mờ và méo lạc tầm nhìn và có thể dẫn đến mù loà theo thời gian. Bệnh trạng này ảnh hưởng đến khoảng 2,3% dân số Ấn Độ, khoảng 30 triệu người, và 4% dân số Iran, khoảng 3,4 triệu người.

Nếu keratoconus được chẩn đoán trước khi giác mạc trở nên nổi và không đều, bác sĩ có thể duy trì tầm nhìn bằng ống kính áp dụng đặc biệt và một quy trình gọi là kết nối giác mạc, sử dụng ánh sáng UV để củng cố giác mạc và giảm tiến triển của bệnh. Trong nghiên cứu, các tác giả đã chọn những người tham gia mà tình trạng của họ không thể được sửa chữa bằng ống kính tùy chỉnh do đau và khó chịu.

Sau cuộc ghép, các nhà nghiên cứu theo dõi tình nguyện viên trong hai năm. Họ kết luận rằng cấy ghép an toàn và khôi phục độ dày và độ cong của giác mạc tự nhiên của người nhận. Trước phẫu thuật, 14 trong số 20 người tham gia bị mù pháp lý, và những người còn lại bị suy giảm thị lực. Hai năm sau đó, ba người tham gia trước đây mù đã có tầm nhìn 20/20, nhờ sự kết hợp của giác mạc kỹ thuật sinh học và sử dụng ống kính áp dụng hoặc kính. Đối với những người khác, tầm nhìn của họ cải thiện đến trung bình là 20/26 với ống kính áp dụng (ở nhóm Ấn Độ) và 20/58 với kính (ở nhóm Iran).

Christopher Starr, một bác sĩ mắt học tại Trường Y Weill Cornell và người phát ngôn lâm sàng cho Học viện Mắt học Hoa Kỳ, nói rằng mặc dù nghiên cứu nhỏ, kết quả là tích cực. “Những sự đạt được thị lực sau phẫu thuật là khá ấn tượng - tốt, nếu không phải tốt hơn, so với các kỹ thuật ghép truyền thống,” ông nói. Những người tham gia cũng cần ít thuốc nhỏ mắt hơn và một chu kỳ thuốc chống tự miễn dịch ngắn hạn hơn so với những gì thường cần với ghép từ giác mạc người cho.

Đã có những cố gắng khác để cấy ghép giác mạc. Các phiên bản nhân tạo làm từ nhựa tồn tại, nhưng chúng được sử dụng khi bệnh nhân đã trải qua một hoặc nhiều cuộc ghép từ người cho không thành công. Bởi vì chúng là nhựa, những cấy ghép này không tích hợp vào mắt của bệnh nhân như mô người sẽ làm, tăng nguy cơ nhiễm trùng. “Tích hợp sinh học luôn là một thách thức lớn,” Starr nói. “Mà không có tích hợp sinh học chặt chẽ của một thiết bị, có rất nhiều nguy cơ vi khuẩn xâm nhập vào mắt và gây nhiễm trùng hiếm nhưng nặng nề, gọi là viêm mạc nội mắt, thường dẫn đến mù loà vĩnh viễn.”

Nguy cơ bị hệ thống miễn dịch từ chối, trong đó cơ thể tấn công cấy ghép như một vật thể ngoại lai, cũng là một rủi ro với bất kỳ loại cấy ghép nào. Nhưng Starr nói có thể cũng có nguy cơ từ chối thấp hơn với giác mạc kỹ thuật sinh học, so với mô người cho, vì cấy ghép đã được loại bỏ các tế bào sống.

Tuy nhiên, quá trình đặt một bản sao kỹ thuật sinh học lên giác mạc ban đầu, thay vì thay thế nó, có thể có một số hạn chế. Akpek nghi ngờ rằng loại cấy ghép này có thể không thể điều trị các trường hợp rất nặng của keratoconus, khi giác mạc trở nên mờ mờ. “Chỉ bằng cách đặt một lớp trong suốt lên giác mạc, họ đang làm cho giác mạc trở nên mạnh mẽ, dày dặn và phẳng, nhưng họ không điều trị giác mạc có độ đục, đó là giai đoạn nâng cao của keratoconus,” cô nói. Đối với cấy ghép kỹ thuật sinh học hoạt động ở những bệnh nhân này, cô nghĩ rằng giác mạc tổn thương cũng cần được loại bỏ - nhưng điều này đòi hỏi đào tạo đặc biệt và công nghệ không có ở mọi nơi.

Và cô chỉ ra rằng để nhận ghép đầu tiên, cần phải có một chẩn đoán về bệnh giác mạc, điều này có thể khó khăn ở những khu vực thu nhập thấp nơi người ta không có quyền truy cập chuyên gia mắt. “Điều này không giải quyết vấn đề, đó là nghèo đói,” Akpek nói. Nhưng nếu một phiên bản kỹ thuật sinh học rẻ hơn và dễ tiếp cận hơn so với việc sử dụng giác mạc từ người cho, cô nói, nó có cơ hội ngăn chặn mù loà ở nhiều người hơn.

Công ty của Rafat đang kế hoạch thực hiện một thử nghiệm lớn hơn với bệnh nhân mắc bệnh nặng hơn. Họ cũng muốn thử nghiệm cấy ghép trên người mắc bệnh mù giác mạc khác nhau. Một điều chưa biết là giác mạc kỹ thuật sinh học sẽ tồn tại trong bao lâu sau khi được cấy ghép. Giác mạc từ người cho có thể tồn tại 10 năm trở lên nếu không có vấn đề phức tạp. “Mục tiêu của chúng tôi là có một cấy ghép vĩnh viễn,” Rafat nói.