Tài liệu ứng dụng công nghệ sinh học trong sinh sản

Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG………………… TIỂU LUẬN Ứng dụng công nghệ sinh học trong sinh sản GVDH: Trần Thị Phương Nhung 1 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN I. Ứng dụng nuôi cấy TBĐV và người 1.1. SX vaccin virus, huyết thanh 1.1.1. Vaccin sống Một vài vaccin sống đã đáp ứng về cơ bản những tiêu chuẩn cho một vaccin lý tưởng. Đó là: Có khả năng tạo ra một sự bảo vệ suốt đời với một phản ứng tối thiểu ở gần như toàn thể những người đã nhận một hoặc hai liều vaccin. Những vaccin loại này chứa các vi sinh vật thường là các virus; chúng gây nhiễm các tế bào và nhân lên ở túc chủ, giống như sự nhân lên của vi sinh vật hoang dại gây ra nhiễm khuẩn tự nhiên. Như vậy, vi sinh vật có trong vaccin sẽ gây ra một đáp ứng miễn dịch của cơ thể giống như đáp ứng với vi sinh vật hoang dại. Vaccin sống đã được giảm độc lực, tức là khả năng gây bệnh của vi sinh vật hầu như đã được loại bỏ bằng các thủ thuật sinh học hay kỹ thuật. Các vaccin sống thường tạo ra cả hai loại miễn dịch, đó là miễn dịch dịch thể (kháng thể) và miễn dịch tế bào (tế bào Limpho T). Vaccin sống gồm có 2 loại sau: 1.1.1.1. Vaccin cổ điển Thuật ngữ “cổ điển” đề cập tới những chiến lược vaccin không dùng tới công nghệ rADN. Chiến lược vaccin cổ điển đầu tiên làm giảm độc lực trong nuôi tế bào đã trở nên hiện thực trong các thập kỷ 40 và 50 với nuôi tế bào hiện đại invitro (trong phòng thí nghiệm) và khả năng nuôi virus trong các nuôi tế bào đó, tạo ra vaccin uống poliovirus, các vaccin tiêm như sởi, quai bị, thuỷ đậu, rubella. Một cách chế tạo vaccin cổ điển thứ hai là phân lập và nuôi virus động vật, gây ra một bệnh động vật tương tự như bệnh ở người. Virus động vật này tạo ra được miễn dịch ở người nhưng không gây bệnh cho người. Đó là trường hợp Jenner đã dùng virus Vaccina (đậu bò) để làm vaccin phòng bệnh đậu mùa ở người (Variola virus) 200 năm về trước. Chính vaccin này đã dẫn đến việc thanh toán bệnh đậu mùa trên phạm vi toàn thế giới vào giữa thập kỷ 70, đây cũng chính là căn bệnh đầu tiên được thanh toán bằng vaccin. GVDH: Trần Thị Phương Nhung 2 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN Hình 1: Kiểm tra mẫu dưới kính hiển vi điện tử 1.1.1.2. Vaccin tái tổ hợp Có 2 hướng trong đó công nghệ rADN đã được ứng dụng để phát triển những vaccin virus sống mới: Ứng dụng thứ nhất là tạo ra những biến đổi đặc hiệu hoặc những xoá bỏ ở gen của virus, điều đó sẽ làm cho virus được giảm độc lực một cách vững bền. Như vậy, chúng sẽ không còn có khả năng quay trở lại độc lực. Đây là hướng đi tạo vaccin H5N1 của Viện Vệ sinh dịch tễ TƯ (Hà Nội). Ứng dụng thứ hai của công nghệ ADN cho việc phát triển những vaccin sống mới là làm cho những virus trở thành các vecto của những Polypeptit “ngoại lai” hay những Epitop peptit từ những tác nhân gây bệnh khác của người. Mục đích tạo ra những vecto như vậy là để giới thiệu Polypeptit hay peptit ngoại lai cho hệ thống miễn dịch, trong khuôn khổ của một virus sống, làm sao cho hệ thống miễn dịch đáp ứng với Polypeptit ngoại lai như một kháng nguyên miễn dịch “sống”. Như vậy sẽ phát triển được một miễn dịch rộng rãi hơn (dịch thể, tế bào hay cả hai). Là một phần của một virus sống, Polypeptit ngoại lai được biểu thị bên trong bào tương của tế bào bị nhiễm, được làm gẫy thành những đoạn peptit, rồi được chuyển vận tới bề mặt của tế bào. Từ đó, chúng sẽ kích thích sự đáp ứng của tế bào Limpho T độc với tế bào. Vecto virus mẫu thường được dùng rộng rãi trong việc tạo ra vaccin sống mới là virus đậu mùa. Để làm cho virus này trở thành một vecto, phải tạo ra một plasmid có chứa gen cho polypeptit ngoại lai, với những trình tự nối tiếp hướng sự biểu thị của nó vào trong các tế bào, sự kết hợp đó được gọi là “một cát xét biểu thị”. Virus Vaccinia và cát xét biểu thị được đưa cùng vào nuôi tế bào, các tế bào có thể tiếp nhận cả hai cùng một lúc vào trong bào tương. Ở đó xảy ra quá trình tái tổ hợp, sản xuất ra một virus Vaccinia tái tổ hợp biểu thị ra Polypeptit ngoại lai. GVDH: Trần Thị Phương Nhung 3 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN Hình 2: Sản xuất vaccin ADN 1.1.2. Vaccin bất hoạt So với vaccin sống thì các vaccin bất hoạt dễ sản xuất hơn. Theo định nghĩa, các vaccin bất hoạt không thể nhân lên hoặc lan tỏa để có thể gây ra bệnh. Nói chung, chúng được dung nạp tốt hơn, đặc biệt phần lớn các vaccin bất hoạt đã qua xử lý tinh khiết để loại bỏ các đại phân tử khác. Ngoài ra, do công nghệ phát triển hiện nay, có thể dễ thực hiện được việc sản xuất các vaccin bất hoạt. Khả năng tạo miễn dịch của một vaccin bất hoạt thường được nâng cao nhờ thêm tá dược. Tá dược duy nhất được cấp giấy phép dùng cho người là muối nhôm hydroxit hay photphat, đã được dùng tiêm cho hơn 1 tỷ người trên toàn cầu. Kháng nguyên của vaccin gắn một cách vững bền vào muối nhôm nhờ tác động tương hỗ iôn và làm thành một hỗn dịch. Các vaccin chết thường có chức năng kích thích các đáp ứng miễn dịch dịch thể, cũng như khởi động cho miễn dịch tế bào. 1.1.2.1. Vaccin bất hoạt nguyên tế bào Sản xuất vaccin bất hoạt nguyên tế bào vi khuẩn hay toàn hạt nhỏ virus, với mục đích kích thích việc hình thành các kháng thể đối với nhiều kháng nguyên; một vài vaccin còn có tác dụng trung hoà tác nhân gây bệnh. Trong trường hợp vaccin viêm gan A chẳng hạn, các tế bào bị nhiễm virus viêm gan A được làm dung giải bởi các hạt virus đã tinh khiết bằng phương pháp sinh hoá học, bất hoạt bằng Formalin, rồi sau đó hấp phụ vào GVDH: Trần Thị Phương Nhung 4 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN một muối nhôm.Chiến lược cổ điển này dẫn đến việc sản xuất ra những vaccin có hiệu lực, đến nay vẫn còn là một công nghệ lựa chọn cho nhiều vaccin virus. 1.1.2.2. Vaccin bất hoạt protein Đối với nhiều tác nhân gây bệnh thì việc phát triển một vaccin dựa trên Protein là chiến lược được lựa chọn. Phương pháp chế tạo ra một vaccin dựa trên Protein bằng các kỹ thuật miễn dịch, di truyền và sinh hoá học xác định tính đặc hiệu kháng nguyên. Kỹ thuật nói trên cho phép các biểu vị bảo vệ và những Polypeptit được xác định rất đặc hiệu. Vaccin viêm gan B làm từ nguồn huyết tương người là vaccin đầu tiên trong thể loại này. Protein bề mặt của virus viêm gan B (HBsAg), được xác định là một Lipoprotein, một kháng nguyên có những biểu vị bảo vệ trên bề mặt. HBsAg lấy từ huyết tương của những người mang virus viêm gan B mãn được tinh khiết rồi bất hoạt để làm vaccin. Vaccin viêm gan B tái tổ hợp là ứng dụng đầu tiên của công nghệ rADN cho việc sản xuất vaccin dùng cho người. Định hướng phát triển vaccin mới: Để phát triển 1 vaccin mới có nhiều trở ngại thường làm nản lòng các nhà nghiên cứu và đầu tư: - Cần thời gian lâu 10-20 năm - Rủi ro cao: Khoảng 80% gặp thất bại trong nghiên cứu lâm sàng - Không ngạc nhiên khi các doanh nghiệp nhà nước ở các nước tư bản không tiếp tục phát triển sản xuất vaccin nữa. - Báo trước/tồn tại một hố sâu ngăn cách giữa cam kết của cộng đồng quốc tế, quốc gia về nhu cầu sức khỏe cộng đồng với vấn đề thương mại. - Các tổ chức thương mại luôn cân nhắc về khả năng thu hồi vốn, giá cả và thị trường. Nói chung, để phát triển vaccin mới cần xem xét các vấn đề công nghệ sau: So sánh công nghệ bào chế “Cổ điển”: - Vaccin sống giảm độc lực hay được bất hoạt. - Vaccin nguyên tế bào hay vaccin tiểu đơn vị“ Mới”: - Những vecto sống, vật lây truyền khác. - Những mầm bệnh được biến đổi về di truyền. - Cộng hợp. - Tá dược. GVDH: Trần Thị Phương Nhung 5 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN - Hấp thu qua niêm mạc. - Tái tổ hợp ADN. - Những kỹ thuật phát hiện kháng nguyên. - Các thiết bị chiết tách. Với các tế bào vi khuẩn hoặc nấm men đã được lắp ghép thêm các gen mới, người ta có thể nuôi cấy ở quy mô lớn sản xuất các loại protein kháng nguyên để chế tạo ra các loại vaccin thế hệ mới. Ưu điểm của các loại vaccin này là: - Rất an toàn vì không sử dụng các tác nhân gây bệnh. - Giá thành hạ vì không phải nuôi cấy trên phôi gà hoặc trên các tổ chức động vật, trong các thiết bị đắt tiền. - Hạn chế được kinh phí kiểm định. - Hạ thấp giá thành trong bảo quản và vận chuyển. Thuộc về các loại vaccin thế hệ mới có thể kể đến vaccin kháng nguyên nhân tạo, vaccin riboxom, vaccin các mảnh của virus, vaccin công nghệ ADN. Các vaccin chống ung thư gan nguyên phát, chống ung thư cổ tử cung , chống ung thư bạch cầu Burkih là những bước tiến quan trọng đầu tiên của con người trong việc tìm kiếm biện pháp miễn dịch chống hiểm hoạ ung thư. Nhờ ghép được ADN của vi khuẩn Hansen vào vi khuẩn E.coli mà người ta hy vọng làm ra được vaccin chống phong thế hệ hai ngừa một bệnh nan y đang làm khổ sở 15 triệu người trên thế giới. Theo Vane và Cuatrecasas (1984) có thể tóm tắt các tiến bộ lai của vaccin tương lai như sau: - Vaccin thông thường: Vaccin sống giảm độc và vaccin bất hoạt mà việc sản xuất chủ yếu dựa trên kiến thức kinh nghiệm. - Vaccin cải tiến: việc sản xuất dựa trên nuôi cấy invitro (kể cả tế bào động vật có vú), nắm chắc tính chất các kháng nguyên hiểu biết rõ các vị trí sinh miễn dịch và ADN của chúng. - Vaccin protein đơn: bao gồm việc phân lập kháng nguyên tinh khiết sao nhân mã hoá các kháng nguyên đó, phân tích cấu trúc bậc nhất đưa vào sử dụng công nghệ kháng thể đơn dòng và tá dược cải tiến. - Vaccin peptit tổng hợp: việc chế tạo dựa trên hoá miễn dịch, nghiên cứu cấu trúc peptit trên máy tính và hiểu biết cơ chế của hiện tượng cộng hợp. - Vaccin qua đường uống, khí dung và thực phẩm. Các dạng trình bày mới của vaccin tương lai: GVDH: Trần Thị Phương Nhung 6 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN Đó là các loại: ADN tái tổ hợp di truyền, vaccin ăn qua miệng, vaccin tinh thể Trehaloz, vaccin dán trên da.Một gen kháng nguyên được ghép vào hệ gen của một vi khuẩn hay virus (vecto) dưới sự điều hoà của một promoter, rồi gây nhiễm cho cơ thể, kích thích tạo miễn dịch. Vaccin tái tổ hợp có vecto dẫn truyền này, cũng như loại hình vaccin sống giảm độc, còn nhiều hạn chế. Trước hết nó khá cồng kềnh do phải duy trì nguồn virus hay vi khuẩn sống. Do vậy, người ta phải tìm kiếm một phương thức khác, đưa gen kháng nguyên vào một vecto đơn giản là plasmid. Thực nghiệm cho thấy, khi đưa ADN của một loại plasmid tái tổ hợp mang gen kháng nguyên ngoại lai vào cơ thể thì cơ thể lại tạo miễn dịch chống lại.Vaccin nucleic bao gồm vaccin ADN và vaccin ARN. Đó là các ADN hoặc ARN của một loại plasmid tái tổ hợp mang gen kháng nguyên ngoại lai và promoter. - Vaccin tái tổ hợp dùng tiêm Loại vaccin này đang tạo một cuộc cách mạng trong công nghệ sản xuất vaccin. Năm 1989, Gustav (USA) tình cờ phát hiện ra liệu pháp gen trong phòng thí nghiệm dùng tế bào động vật có vú sản xuất một loại protein mã hoá trong gen. Ba năm sau, S. Johnston ở đại học Texas phát minh kỹ thuật nhân chuỗi ADN tạo sản phẩm protein ngoại lai trên tế bào động vật. Từ protein đến vaccin phải chờ đến bước đột phá tiếp theo của các nhà bác học Mỹ Harriet Robinson, David Weiner và nhóm S.Johnstons tiến hành thành công vào năm 1991. Vaccin ADN có tác dụng chống ung thư, chữa bệnh tự miễn dịch và dị ứng. Vaccin ADN có khả năng dung nạp cao, an toàn, ổn định và hiệu quả kéo dài so với vaccin cổ điển. Ngoài ra, việc dễ dàng sản xuất lớn, giá thành chấp nhận được rất có lợi cho các nước đang phát triển. - Vaccin ăn qua miệng (thực phẩm) Giữa những năm 80, RoyCutiss III và Guy Gardinau (USA) đề xuất ý tưởng cấy gen ADN ngoại lai của virus, vi khuẩn vào thực vật. Năm 1992 nhà thực vật học Boyce Thompson ở New-York có ý tưởng làm vaccin tự nhiên cho người qua việc ăn các thực phẩm cấy gen trên. Hiện đã có ít nhất 5 công ty công nghệ sinh học lớn đang nghiên cứu phát triển vaccin “ăn” được kiểu này. - Vaccin hóa học dùng tinh thể “Trehaloz” làm “vật mang” Là loại đường đôi có nhiều trong các mô sinh học, có khả năng tích trữ năng lượng để duy trì sự sống khi gặp điều kiện bất lợi. Năm 1990 B.Roz ở Anh đã đề xuất việc gắn các kháng nguyên với tinh thể này và xoa trên da, dễ dàng xâm nhập vào mô sống phóng thích kháng nguyên như kiểu tiêm chủng cổ điển. Trehaloz còn là tá dược đông khô vaccin, dạng khí dung dùng qua đường thở (vaccin cúm). Nhờ khả năng bắt giữ và thải GVDH: Trần Thị Phương Nhung 7 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN chậm, vaccin Trehaloz rất ổn định luôn giữ được công hiệu cao trong thời gian dài ở bất kỳ nhiệt độ bảo quản nào (60oC/1 tháng không mất công hiệu). - Vaccin dán trên da Người Mỹ cho rằng việc thấm qua da cũng là một cách đưa vaccin vào tiếp cận hệ thống miễn dịch của cơ thể người. Nhóm nghiên cứu của G.Glenm đã thử dán miếng giấy thấm chứa độc tố tả CT. CT là chất kích thích miễn dịch mạnh nhưng nếu được làm giảm độc tính (các tiểu phần) thì chính nó trở thành một tá dược chuẩn cho nhiều loại vaccin khác, việc đưa CT qua da rất an toàn sau khi thử trên một số người tình nguyện. Thử với LT của E.coli trên chuột cũng cho kết quả tốt. Đã có 30 loại kháng nguyên làm vaccin thử ở dạng này (bạch hầu, uốn ván, cúm, dại …) thậm chí không gây miễn dịch chéo với CT. “Miễn dịch qua da” đã bước đầu được thử trên 18 người tình nguyện với hai kháng nguyên CT và LT dán trên cánh tay trong 6 giờ. Sau 3 tuần đo hiệu giá kháng thể thấy rất cao, không gây phản ứng phụ so với chứng. Có thể vaccin này sẽ phải cải tiến bằng việc thay dùng trực tiếp các độc tố vi khuẩn bằng các vector plasmid ADN. - Vaccin khí dung: Phun xịt qua đường hít thở (Vaccin cúm…) Phân loại Vaccin Vaccin có thể là các virus hoặc vi khuẩn sống, giảm độc lực, khi đưa vào cơ thể không gây bệnh hoặc gây bệnh rất nhẹ. Vaccin cũng có thể là các vi sinh vật bị bất hoạt, chết hoặc chỉ là những sản phẩm tinh chế từ vi sinh vật. - Vắc xin thế hệ thứ 1: + Vaccin bất hoạt ( Vaccin vi khuẩn chết) là các vi sinh vật gây bệnh bị giết bằng hóa chất hoặc bằng nhiệt. Thí dụ: các Vaccin chống cúm, tả, dịch hạch và viêm gan siêu vi A. Ưu điểm: An toàn hơn vì các vi sinh vật không còn khả năng phục hồi dạng độc Nhược điểm: - Tính miễn dịch kém hơn, hầu hết các Vaccin loại này chỉ gây đáp ứng miễn dịch không hoàn toàn và ngắn hạn, cần phải tiêm nhắc nhiều lần. - Đắt hơn + Vaccin vi khuẩn, virus sống, giảm độc lực là Vaccin chứa toàn bộ tế bào vi khuẩn hoặc vi rus được nuôi cấy dưới những điều kiện đặc biệt nhằm làm giảm hoạt lực, giảm đặc tính độc hại của chúng. Ưu điểm: Có khả năng tạo đáp ứng miễn dịch cao do chúng nhân lên theo chu kỳ thời gian trong cơ thể. Vaccin điển hình loại này thường gây được đáp ứng miễn dịch dài GVDH: Trần Thị Phương Nhung 8 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN hạn và là loại Vaccin được ưa chuộng dành cho người lớn khỏe mạnh. Các Vaccin ngừa bệnh sốt vàng, sởi, bệnh ban đào và quai bị đều thuộc loại này. Vaccin sống ngừa bệnh lao không phải là dòng vi khuẩn lao gây bệnh, mà là một dòng lân cận được gọi là BCG. Nhược điểm: Các Vaccin loại này có thể gây nguy hiểm vì chúng có thể không ổn định và có thể trở lại dạng độc gây bệnh. Ví dụ , Vaccin bại liệt có thể gây chứng bại liệt cho trẻ được tiêm chủng với tỉ lệ 3/106 (tại Mỹ, theo Girard,1985). Tiêm chủng Vaccin đậu mùa có thể gây viêm não tỉ lệ 5/106 (tại Mỹ, theo Girard,1985). + Vaccin có nguồn gốc từ độc tố anatoxin: Ngoài vắc xin chứa toàn bộ tế bào vi sinh vật, một số thành phần tiết ra của chúng cũng có khả năng kích thích miễn dịch đã được biết như các độc tố (toxoid). Vaccin loại này chứa các độc tố đã làm bất hoạt ( gọi là giải độc tố hay anatoxin). Các độc tố được chế tạo thành sau khi đã được ủ với formalin cho đến khi mất độc tính. Ví dụ như Vaccin giải độc tố uốn ván hay bạch hầu. Phối hợp vacxin: Mục đích chính của việc phối hợp vacxin là làm giảm bớt số mũi tiêm chủng hoặc làm giảm bớt số lần tổ chức tiêm chủng. Có hai loại phối hợp vacxin: - Tiêm chủng vacxin phối hợp (trộn các vacxin với nhau, tiêm chủng cùng một lần, cùng một đường). - Tiêm chủng nhiều vacxin riêng biệt trong cùng một thời gian, có thể ở các vị trí khác nhau hoặc theo những đường khác nhau. Phối hợp vacxin phải đảm bảo giữ được hiệu lực tạo miễn dịch và không gây ra tác hại gì. Hiệu lực tạo miễn dịch đối với mỗi thành phần vacxin ít nhất phải bằng khi chúng được tiêm chủng riêng rẽ. Một số trường hợp khi phối hợp vacxin sẽ tạo ra được đáp ứng miễn dịch mạnh hơn. Ngược lại có những trường hợp phối hợp không hợp lý làm giảm hiệu lực tạo miễn dịch. Sự phối hợp vacxin hợp lý sẽ không làm tăng tỷ lệ phản ứng phụ. Nghĩa là độ an toàn vẫn được đảm bảo như khi chúng được tiêm chủng riêng rẽ ở những thời gian khác nhau. - Vắc xin thế hệ thứ 2: Vaccin thế hệ thứ 2 và thế hệ thứ ba đều là văc-xin tái tổ hợp sẽ thay thế hoàn toàn Vaccin cổ điển còn được gọi là subunit Vaccin. Đó là loại Vaccin chỉ sử dụng những antigen của vi sinh vật (subunit) thích hợp nhất để kích thích tạo đáp ứng miễn dịch mạnh nhất. Với công nghệ gen hiện đại, các antigen này được tổng hợp bằng cách cắt đoạn gen tổng hợp nên protein đặc trưng cho vi sinh vật gây bệnh, ghép gen này vào bộ gen của vi GVDH: Trần Thị Phương Nhung 9 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN khuẩn, của nấm men khác hay tế bào nuôi cấy để tạo ra protein đặc hiệu cho mầm bệnh, dùng protein này đề tiêm chủng tạo miễn dịch đặc hiệu. Ưu điểm của Vaccin loại này là: Kháng nguyên sẽ dùng để kích thích miễn dịch được phan lập từ phần lành tính, không gây bệnh của vi sinh vật gây bệnh, và được tổng hợp bằng các tế bào vi sinh vật hay động vật đã được lắp ráp gen, đảm bảo được tính an toàn trong sản xuất Dạng văc-xin này an toàn vì ít chất lạ hơn và không chưa toàn bộ gen của vi sinh vật nguyên thủy và khhong tái sản xuất trong cơ thể nhận, ít tác dụng phụ, khả năng miễn dịch cao. Giảm giá thành sản xuất, vì thay thế được các công đoạn đắt tiền bao gồm môi trường nuôi cấy mô động vật hoặc phôi bằng các môi trường nuôi cấy vi sinh vật thông thường, tương đối đơn giản. Ngoài ra không phải trang bị tốn kém cho vấn đề đảm bảo tính an toàn cao (ví dụ Vaccin thông dụng chống bệnh lở mồm long móng thường có giá thành cao do sản xuất đòi hỏi nhà xưởng phải an toàn). Giá thành bảo quản và vận chuyển thấp nhờ giảm được các yêu cầu về làm lạnh và đông khô. Tránh được việc phải thử nghiệm tính an toàn trên qui mô lớn, vì Vaccin không chứa tác nhân gây bệnh Một điển hình của Vaccin dạng này là Vaccin phòng viêm gan virus B thế hệ II. Đó là Vaccin tạo bằng cách lây nhiễm vius viêm gan B vào tế bào chủ cho virus sản xuất kháng nguyên. Sau đó tách chiết và gây bất hoạt virus để tạo Vaccin. Hạn chế là kỹ thuật chiết tách kháng nguyên phức tạp và tốn kém. ( ADN tái tổ hợp là ADN lai tìm được in-vitro (trong ống nghiệm) bằng cách tổ hợp hai nguồn ADN thuộc hai loài khác nhau.) - Vắc xin thế hệ thứ 3: Là văc-xin tái tổ hợp trong đó các antigen đặc hiệu được tổng hợp từ ADN của vi sinh vật được phối hợp với các tá dược làm gia tăng tính miễn dịch. MiễnLà văc-xin tái tổ hợp trong đó các antigen đặc hiệu được tổng hợp từ ADN của vi sinh vật được phối hợp với các tá dược làm gia tăng tính miễn dịch. Miễn dich gia tăng: là cách để làm tăng mức kháng thể vì làm kích thích tế bào nhớ ( stimulating the memory celles). Một số hợp chất có khả năng làm gia tăng hiệu quả của Vaccin vius hoặc Vaccin toxoid do làm gia tăng sự kìm chế kháng nguyên trong hệ thống bạch huyết. Các chất này được gọi là các chất hỗ trợ (Adjuvant). Các chất hỗ trợ: Đối với Vaccin toxoid dùng adjuvant gồm có aluminum sunfate và aluminum hydroxid, còn đối với Vaccin vius dùng dầu vô cơ và dầu phộng. GVDH: Trần Thị Phương Nhung 10 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN Cơ chế tác dụng: một phần các chất adjuvant sẽ liên kết với kháng nguyên và sẽ làm kháng nguyên dễ bị đánh bắt bởi macrophage, đồng thời có thể làm cho các lymphocytes nhận diện các kháng nguyên đã liên kết một cách hiệu quả hơn các kháng nguyên ở dạng hoà tan. Có 3 vấn đề kỹ thuật quan trọng cần được giải quyết: - Cần phải nhận biết được antigen đặc hiệu cao có tác dụng kích thích sự miễn dịch. - Việc nuôi tế bào sống phải tái tạo lại được cấu trúc các antigen cần sản xuất. - Kích thước của antigen sau đó phải được tăng lên để thúc đẩy sự thực bào và đáp ứng miễn dịch. Phương pháp này dùng để tổng hợp Vaccin ngừa vius viêm gan là một subunit chế từ kháng nguyên bề mặt (HbsAg), tổng hợp trong tế bào nấm men hay động vật nuôi cấy đã lắp ráp gen (Tiollais,1984, Giard, 1985); Chế phẩm đã được tinh chế, loại bỏ các protein và các đoạn ADN của chính tế bào chủ. Vaccin này có ưu điểm là không chế tạo từ máu người đã nhiẽm vius như trước đây nên tránh được tiếp xúc với máu nhiễm HIV. Vius viêm gan B có vỏ ngoài lypoprotein. Kháng nguyên bề mặt là protein chính của vỏ ngoài, được phát hiện trong máu người bị nhiễm: Vào năm 1963, người ta đã phát hiện trong huyết thanh bệnh nhân ưa chảy máu một kháng thể tác dụng được với kháng nguyên (virus), đến năm 1968, nó được xác định là kháng nguyên bề mặt của huyết thanh bệnh nhânviêm gan B (gọi là HbsAg). Một Vaccin khác là Vaccin sởi thế hê mới được điều chế ở trung tâm nghiên cứu vi sinh học ứng dụng (Porton Down nước Anh) với sự hợp tác của trường Đại học Nữ Hoàng (Belfast) có chứa hai thành phần kháng nguyên, một ngưng kết tố hồng cầu và một protein liên kết, cả hai được tổng hợp bằng kỹ thuật tái tổ hợp ADN. Đó còn gọi là vắc- xin đa trị. Một Vaccin khác là văc-xin dịch tả được sản xuất từ những genes tạo toxin của vi khuẩn dịch tả đã được triển khai sản xuất từ năm 1993. - Dạng kháng – kháng thể Vaccin (Anti-idiotypic vaccines): Một hướng mới trong điều chế là dùng các kháng –kháng thể làm Vaccin. Kháng – kháng thể đóng vai trò nhái lại cấu trúc của kháng thể đã được antigen từ vi sinh vật tạo thành nhưng chúng an toàn hơn. Nguyên tắc sản xuất Vaccin này như sau: Đầu tiên sản xuất kháng thể chống lại kháng nguyên Ab1. Kháng thể loại này gọi là diotypic. Sau đó diotipic được tiêm vào thú để tạo kháng kháng thể Ab2 ( gọi là anti diotypic Ab2). Trong cấu trúc của kháng- kháng thể có phần trùng với kháng nguyên. GVDH: Trần Thị Phương Nhung 11 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN Ab2 bây giờ có vai trò như một antigen xác định nhưng đơn giản hơn so với antigen nguyên thủy ban đầu và được dùng làm vacxin. Cơ thể nhận được Vaccin chứa Ab2 sẽ đáp ứng tạo kháng thể Ab3. Nếu sau đó hệ miễn dịch tiếp xúc với antigen nguyên thuỷ, Ab3 sẽ phản ứng với antigen, phá huỷ hoặc làm mất hoạt tính của chúng. Ưu điểm: - Không phải tiêm vi sinh vật sống hoặc chết vào cơ thể. - Vaccin này chuyên biệt cao vì chống lại trực tiếp phàn antigen đặc trưng một cách chuyên biệt nhất. - Có một vài kháng nguyên không thể kích thích hệ thống miễn dịch của trẻ sơ sinh nưng văc-xin loại này chứa protein có thể cho một đáp ứng miễn dịch ở trẻ em một cách nhanh chóng - Văc-xin này có thể nhận biết vị trí nhận trên tế bào. Vì vậy có thể dùng để khoá sự tấn công của virus trên tế bào. Đay cũng là một hướng để sản xuất Vaccin kháng HIV. Một vấn đề quan trọng trong sản xuất kháng – kháng thể văc-xin là nguồn idiotipic antibody. Trong đó nguồn kháng thể đơn dòng từ tế bào người sẽ tốt hơn từ tế bào chuột. 1.1.3. Huyết thanh miễn dịch. Nguyên lý sử dụng huyết thanh: Sử dụng huyết thanh là đưa vào cơ thể kháng thể có nguồn gốc từ người hoặc động vật, giúp cho cơ thể có ngay kháng thể đặc hiệu chống lại tác nhân gây bệnh. Nói một cách khác: sử dụng huyết thanh là tạo miễn dịch thụ động nhân tạo. Nguồn kháng thể: * Bào chế từ huyết thanh động vật: Trước hết phải gây miễn dịch cho động vật. Đầu tiên động vật thường được tiêm vacxin, sau đó chúng có thể được tiêm chính vi sinh vật gây bệnh để kích thích sản xuất kháng thể mạnh mẽ hơn. Khi hiệu giá kháng thể trong huyết thanh đạt mức cao nhất, thì lấy máu để lấy huyết thanh đem bào chế. Động vật thường được dùng trong sản xuất huyết thanh là ngựa. Ngày nay, việc sử dụng huyết thanh động vật giảm đi nhiều vì tỷ lệ gây ra phản ứng cao hơn hẳn so với kháng thể được sản xuất từ huyết thanh người. * Bào chế từ huyết thanh người: Globulin miễn dịch bình thường: Globulin miễn dịch bình thường được bào chế từ huyết thanh người khoẻ mạnh hoặc từ máu rau thai. Trước đây globulin miễn dịch loại GVDH: Trần Thị Phương Nhung 12 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN này còn được gọi là gamaglobulin. Ngày nay ở một số nước còn có tên là globulin huyết thanh miễn dịch (Immune Serum Globulin). Loại globulin miễn dịch này mỗi lần (mẻ) được bào chế từ hàng nghìn mẫu huyết thanh, do đó không có sự khác nhau đáng kể về hiệu giá kháng thể giữa các lần sản xuất. Kháng thể trong globulin miễn dịch bình thường chủ yếu thuộc lớp IgG. Globulin miễn dịch đặc hiệu: Globulin miễn dịch đặc hiệu được bào chế từ máu của những người mắc bệnh nhiễm trùng nào đó đã khỏi bệnh và hồi phục sức khoẻ, hoặc từ máu của những người khoẻ mạnh mới được tiêm chủng tăng cường. Trong globulin miễn dịch đặc hiệu, nồng độ kháng thể chống lại vi sinh vật, là căn nguyên của bệnh nhiễm trùng mà người cho đã mắc hoặc đã được tiêm chủng, thường cao gấp hàng chục lần trong globulin miễn dịch bình thường. Nguyên tắc sử dụng: Các nguyên tắc cơ bản phải thực hiện khi sử dụng huyết thanh là: • Đúng đối tượng • Đúng liều lượng • Đúng đường • Đề phòng phản ứng • Phối hợp sử dụng vacxin Đối tượng: Huyết thanh được sử dụng nhiều nhất để chữa và dự phòng các bệnh nhiễm trùng. Ngoài ra nó còn được sử dụng cho một số mục đích khác như điều trị cho những bệnh nhân bị thiếu hụt miễn dịch, dị ứng và dự phòng bệnh tan máu sơ sinh. Trong chữa và dự phòng bệnh nhiễm trùng, huyết thanh chỉ có hiệu lực với những bệnh mà cơ chế bảo vệ chủ yếu nhờ miễn dịch dịch thể. Kinh điển nhất là huyết thanh chống uốn ván (SAT) và huyết thanh chống bạch hầu (SAD). Huyết thanh chống ho gà, chống sởi được tiêm cho trẻ chưa được tiêm chủng khi có tiếp xúc với bệnh nhân. Huyết thanh chống dại được tiêm cho những người bị chó dại hoặc chó nghi dại cắn với vết thương nặng hoặc gần đầu. Ngoài ra còn có các huyết thanh chống virus viêm gan, virus quai bị, rubeon. Globulin miễn dịch còn được tiêm cho những bệnh nhân viêm đường hô hấp tái phát nhiều lần. Huyết thanh người bình thường được tiêm cho trẻ bị thiếu hụt miễn dịch bẩm sinh. Một số công trình nghiên cứu cho thấy rằng globulin miễn dịch có tác dụng điều trị dị ứng. GVDH: Trần Thị Phương Nhung 13 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN Việc sử dụng globulin miễn dịch kháng D (Anti-D immune globulin) cho người mẹ có nhóm máu Rh(-) mới sinh con Rh(+) có tác dụng ngăn cản sự hình thành kháng thể kháng Rh và do đó tránh được nguy cơ tan máu sơ sinh cho đứa trẻ sinh lần sau. Cơ chế của hiện tượng này là globulin miễn dịch kháng D sẽ phá huỷ các hồng cầu Rh(+) của đứa trẻ xâm nhập vào dòng tuần hoàn của người mẹ khi sinh. Do cơ chế này, việc tiêm globulin kháng D chỉ có hiệu quả trong khoảng thời gian 72 giờ đầu sau khi sinh. Liều lượng: Liều lượng huyết thanh sử dụng tuỳ thuộc vào tuổi và cân nặng của bệnh nhân, trung bình từ 0,1 đến 1 ml cho 1kg cân nặng, tuỳ theo loại huyết thanh và mục đích sử dụng. Huyết thanh chống uốn ván được tính theo đơn vị, trung bình là 250 đơn vị cho một trường hợp. Nếu vết thương quá bẩn hoặc tiêm chậm sau 24 giờ thì liều lượng phải tăng gấp đôi. Đường đưa huyết thanh vào cơ thể: Huyết thanh thường được đưa vào cơ thể bằng đường tiêm bắp. Đối với những loại huyết thanh đã được tinh chế đạt tiêu chuẩn cao, có thể tiêm tĩnh mạch nhưng cũng rất nên hạn chế. Tuyệt đối không tiêm tĩnh mạch những huyết thanh có nguồn gốc từ động vật (dù đã được tinh chế!) hoặc huyết thanh người chưa đạt độ tinh chế cao. Đề phòng phản ứng: Cần phải thực hiện tốt các việc sau đây để ngăn ngừa phản ứng do huyết thanh gây ra: - Hỏi xem bệnh nhân đã được tiêm huyết thanh lần nào chưa. Rất thận trọng khi phải chỉ định tiêm huyết thanh lần thứ hai vì tỷ lệ phản ứng cao hơn nhiều so với lần thứ nhất. Việc quyết định có tiêm huyết thanh lần thứ hai hay không tuỳ thuộc vào sự cân nhắc giữa nguy cơ mắc bệnh, tính nguy hiểm của bệnh và tỷ lệ phản ứng của loại huyết thanh được sử dụng. - Làm phản ứng thoát mẫn (phản ứng Besredka ) trước khi tiêm: Pha loãng huyết thanh 10 lần bằng dung dịch NaCl 0,85%. Tiêm 0,1 ml vào trong da. Sau 30 phút nếu nơi tiêm không mẩn đỏ thì có thể tiêm huyết thanh. Nếu nơi tiêm mẩn đỏ, nói chung không nên tiêm, trừ khi tình trạng nhiễm trùng nhiễm độc của bệnh nhân đòi hỏi bắt buộc phải tiêm. Trong trường hợp đó cần chia nhỏ tổng liều để tiêm dần, cách nhau 20 đến 30 phút. - Trong quá trình tiêm truyền huyết thanh phải theo dõi liên tục để có thể xử trí kịp thời nếu có phản ứng xảy ra, đặc biệt là phải đầy đủ các điều kiện để xử trí sốc phản vệ. Tiêm vacxin phối hợp: Kháng thể do tiêm huyết thanh sẽ phát huy hiệu lực ngay sau khi tiêm, nhưng chỉ tồn tại một thời gian ngắn. Hiệu giá kháng thể này giảm nhanh trong mấy ngày đầu, sau GVDH: Trần Thị Phương Nhung 14 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN đó giảm chậm hơn và sẽ bị loại trừ hết sau khoảng 10 đến 15 ngày. Hai lý do của sự giảm nhanh chóng này là: kháng thể được đưa vào cơ thể sẽ phản ứng với các kháng nguyên vi sinh vật và bị cơ thể chuyển hoá giống như số phận của các protein ngoại lai khác. Việc tiêm vacxin phối hợp nhằm kích thích cơ thể tạo ra miễn dịch chủ động thay thế cho miễn dịch thụ động do tiêm huyết thanh hết hiệu lực. 1.2. Sản xuất các protein, hormone trị liệu Các protein trị liệu : + Các protein từ máu + Chất đông máu (coagulation factors) + Chất chống đông máu (anticoagulants) +Tác nhân làm tan máu (thrombolitic agents) + Hormone + Insulin + Glucagon + Các cytokine: interleukine & interferon + Các vaccine & kháng thể Các protein từ máu: + Chất đông máu: hình thành cục máu tại vị trí tổn thýõng + Chất chống đông máu: điều trị bệnh đau tim, đột quỵ hay chứng nghẽn mạch + Tác nhân làm tan máu: điều trị chứng nhồi máu cõ tim, tắc mạch, đột quỵ Hormone trị liệu: + Glucagon (hormon tuyến tụy) Làm tăng đường huyết bằng phân giải glycogen tạo glucose + Insulin (hormon tuyến tụy) Điều trị bệnh tiểu đường + Hormone kích thích tạo nang trứng (hormone tuyến yên) Điều trị rối loạn chức năng sinh sản Các cytokine: + Là các protein hay glycoprotein điều hòa kích thích tế bào thuộc hệ miễn dịch GVDH: Trần Thị Phương Nhung 15 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN + Được tổng hợp chủ yếu do bạch cầu + Các interleukin: sử dụng trong liệu pháp miễn nhiễm chống tế bào ung thư và nhiễm virus + Các interferon: tăng cường sự đề kháng không đặc hiệu (giúp tế bào đích chống virus, ức chế sự tăng sinh của nhiều loại tế bào) 1.3. Sản xuất các r-protein dùng cho trị liệu bằng các tế bào động vật chuyển gen. Những thí nghiệm tạo dòng gen đầu tiên được thực hiện ở vi sinh vật. Nhờ thao tác dễ dàng lại có công nghệ lên men phát triển mạnh, các vi sinh vật đã cung cấp rất nhiều sản phẩm ở quy mô công nghiệp do KTDT, từ các protein, ADN, ARN đến các phân tử nhỏ. Từ lâu, các nhà khoa học mong muốn sản xuất các protein với số lượng lớn. Công nghệ gen cho phép sản xuất nhiều loại protein tái tổ hợp (recombinant protein – r-protein) khác nhau không những với số lượng lớn mà còn có chất lượng protein tốt hơn. Công nghệ r-protein thật sự đang phát triển với nhiều thành tựu rất ngoạn mục. Nhiều protein trị bệnh được biểu hiện ở các hệ thống vi khuẩn, nấm men. Chúng cần cho chữa trị một số bệnh, nhưng chiết tách từ cơ thể thì số lượng ít. Các r-protein đầu tiên được sản xuất nhờ các vi sinh vật chủ như E. coli hay nấm men S. cerevisiae. Cụ thể là sáu trong bảy loại protein trị liệu với tổng doanh số không dưới 15 tỉ USD, mà bằng sáng chế (patent) đã hết hạn (thường khoảng 15 − 20 năm), được nêu trên bảng 1. Các protein tái tổ hợp được sản xuất gồm các nhóm chủ yếu: GVDH: Trần Thị Phương Nhung 16 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN Bảng 1: Sáu loại r-protein trị liệu do E. coli hay S. cerevisiae tạo ra – Các protein trị liệu như một số nêu trên bảng 1. – Các enzym: ADNz I, alginat lyaz, phenylalanin amoni lyaz, alpha-1- antitrypsin. – Các kháng thể dùng trong chẩn đoán và chữa trị nhiều bệnh. 1.4. Sản xuất các kháng thể đơn dòng Kháng thể đơn dòng là kháng thể kháng 1 kháng nguyên nào đó được tạo ra từ 1 dòng tế bào lympho B trong điều kiện in vitro Mỗi quyết định kháng nguyên sẽ kích thích tạo thành môt kháng thể đặc hiệu. Khi một kháng nguyên có nhiều quyết định kháng nguyên (đa giá) sẽ cho một phức hợp kháng thể. Muốn nhận được một kháng thể trong phức hợp ấy thì phải tiến hành tách tinh khiết. Tuy nhiên ngày nay người ta có thể nhận được kháng thể tinh khiết bằng kỹ thuật kháng thể đơn dòng. Kháng thể đơn dòng là kháng thể do một dòng lympho bào sinh ra để chống lại một kháng nguyên nhất định. Sản xuất kháng thể đơn dòng: Năm 1975, Kohler và Milstein tiến hành lai tế bào u tuỷ (myeloma) với tế bào T đã hoạt hóa (bằng phương pháp dung hợp). Ưu điểm của tế bào u tủy là có khả năng phân chia rất nhanh trong môi trường nhân tạo. Sau đó tách riêng từng tế bào lai nuôi trong môi trương nhân tạo để chúng phân chia tạo dòng tế bào GVDH: Trần Thị Phương Nhung 17 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN sinh kháng thể. Kháng thể này gọi là kháng thể đơn dòng, có khả năng chống lại một quyết định kháng nguyên nhất định. Kháng thể đơn dòng được áp dụng rất rông rãi và thay thế một số phương pháp miễn dịch và huyết thanh học thông thường trong nhiều lãnh vực như: - Phát hiện một kháng nguyên chưa biết trên bề mặt tế bào. - Xác định một số protein có ý nghĩa trong chẩn đoán ung thư. - Xác định vi sinh vật. - Ức chế phản ứng thải loại khi ghép cơ quan. Xác định các loại thuốc cấm sử dụng có trong máu ví dụ doping.v..v.. 1.5. Phục hồi các cơ quan bị thương tổn hay chế tạo các cơ quan nhân tạo. 1.5.1. Cấy ghép thành công khí quản nhân tạo làm từ tế bào gốc Các nhà khoa học đã sử dụng chính tế bào của bệnh nhân để tạo ra đường thở nhân tạo, giúp giảm rủi ro cơ thể không chấp nhận bộ phận cấy ghép. Theo báo cáo đăng trên tờ Lancet ngày 23 tháng 11 năm 2011 mô tả về ca phẫu thuật này, anh Reykjavik (36 tuổi, người Ai-xơ-len) sẽ chết vì khối u to bằng quả bóng golf nếu không được ghép khí quản mới. Sau 12 giờ phẫu thuật, các bác sỹ đã loại bỏ hoàn toàn khối u và thay vào đó một khí quản nhân tạo. Ca cấy ghép được thực hiện hồi tháng 6 vừa qua tại Bệnh viện trường đại học Karolinska, Stockholm, Thụy Điển và là ca đầu tiên trên thế giới về cấy ghép khí quản nhân tạo làm từ tế bào gốc. Các bác sỹ đã sử dụng kỹ thuật 3 chiều để tạo ra khí quản nhân tạo với khuôn đặc biệt được cấy tế bào gốc để nó có chức năng như khí quản tự nhiên. Các nhà khoa học cho biết kỹ thuật này tiến bộ hơn các phương pháp khác bởi bệnh nhân được sử dụng chính các tế bào gốc mình để tạo đường thở. Vì thế sẽ không có rủi ro đào thải tế bào cấy ghép và bệnh nhân không phải sử dụng thuốc ức chế miễn nhiễm. Một ưu điểm nữa của kỹ thuật này là kích thước và hình dáng của khí quản nhân tạo hoàn toàn phù hợp với cơ thể bệnh nhân. Ông Tomas Gudbjartsson đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Sau 5 tháng phẫu thuật, hiện bệnh nhân Reykjavik đang hồi phục rất nhanh và đã có thể sinh hoạt bình thường”. GVDH: Trần Thị Phương Nhung 18 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN Đến nay, nhóm cấy ghép cũng hy vọng sẽ sử dụng kỹ thuật này để thực hiện phẫu thuật ca thứ hai vào tháng 11 này cho 1 trẻ 13 tháng tuổi (Hàn Quốc) bị ung thư vòng họng. Mặc dù kỹ thuật này đầy hứa hẹn nhưng Giáo sư Harald C. Ott từ Bệnh viện Đa khoa Massachusetts (Mỹ) và GS Douglas J. Mathisen từ Trường Y khoa Harvard (Mỹ) cho biết cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá đầy đủ tính an toàn và hiệu quả kỹ thuật này. 1.5.2 Chế tạo thành công da nhân tạo Học viện Quân y đã nuôi cấy thành công tế bào sừng và nguyên bào sợi, góp phần quan trọng cho việc xây dựng công nghệ chế tạo da nhân tạo. Kết quả được báo cáo tại Hội thảo quốc tế "Bỏng - điều trị và phẫu thuật" do Viện Bỏng quốc gia tổ chức trong hai ngày 27 và 28/7 tại Hà Nội. Da nhân tạo là vật liệu cần thiết cho điều trị bỏng sâu, giúp tăng thêm khả năng cứu sống cho bệnh nhân bỏng sâu có diện tích 50-90% cơ thể. Tại hội nghị, các báo cáo cho thấy chất lượng điều trị bỏng trong nước đã có nhiều tiến bộ. Nhiều chế phẩm điều trị được sản xuất từ thảo dược trong nước như thuốc mỡ Madhudxin, chế phẩm SH91, kem thuốc EBS 20% giúp rút ngắn thời gian điều trị bỏng nông từ 7 đến 15 ngày. Việc sử dụng rộng rãi ghép da đồng loại, da tự thân kết hợp da ếch đông khô đem lại hiệu quả tích cực chưa từng có so với 3 năm trước. Tỷ lệ bệnh nhi bỏng sâu được cứu sống đạt 30 - 50%; tỷ lệ này đạt 77,42% ở bệnh nhân bỏng nhiễm khuẩn huyết. 1.5.3. Chế tạo thành công xương xốp nhân tạo Các nhà khoa học Nhật Bản đã nghiên cứu thành công một loại xương nhân tạo bằng xốp cao su. Loại xương này mềm và có thể dùng kéo cắt để định dạng theo ý muốn. Hình 3 - Có thể ấn xương xốp nhân tạo như thế này. GVDH: Trần Thị Phương Nhung 19 Bài tiểu luận: Nhóm 10 ỨNG DỤNG CNSH TRONG SINH SẢN Bác sĩ có thể dễ dàng đặt loại xương này vào cơ thể bệnh nhân và trong vài tháng nó sẽ biến thành xương thật. Hãng sản xuất thiết bị cơ khí chính xác Pentax đã cộng tác cùng Junzo Tanaka, Giám đốc trung tâm Vật liệu sinh học thuộc Viện nghiên cứu Vật liệu quốc gia Nhật Bản, và một số nhà khoa học khác phát triển loại xương xốp nhân tạo này. Xương xốp được tạo thành từ các tinh thể hydroxyapatite và collagen (loại protein là thành phần chính của mô sợi liên kết). Nhóm nghiên cứu cho biết các thử nghiệm trên động vật đã được tiến hành. Một đoạn xương nhân tạo dài 2 cm được cấy vào cơ thể chó đã biến thành xương thật sau 3 tháng. "Do quá trình trao đổi chất diễn ra liên tục trong xương, tế bào tủy xương sẽ phát triển, "ăn" dần xương xốp nhân tạo và thế chỗ nó", người phát ngôn của Pentax giải thích. Trước đây, xương nhân tạo được chế tạo từ ceramic. Nó gắn kết được với xương thật xong không bị thay thế. 1.5.4. Phổi nhân tạo Các nhà khoa học Mỹ đã có thể chế tạo được phổi nhân tạo có thể đảm nhận tốt các chức năng của một lá phổi bình thường, trực tiếp xử lý không khí, chứ không như các thiết bị thở nhân tạo khác chỉ hoạt động được với oxi. Các nhà nghiên cứu đã chế tạo được một thiết bị mô phỏng cấu tạo và hoạt động của lá phổi người. Nó hoàn toàn phù hợp với cơ quan hô hấp, gồm nhiều mạch máu bằng silicon có các kích thước khác nhau, nối với nhau bằng các nhánh, giống như hệ mạch máu trong phổi. Độ dày nhỏ nhất cuả mạch máu không vượt quá 1/4 chiều dày của sợi tóc người. Kích thước của bộ phổi nhân tạo này hoàn toàn trùng khít vớí các bộ phận khác trong cơ thể. Tuy vậy, nó bảo đảm được sự trao đổỉ khí tốt hơn cơ quan hô hấp tự nhiên từ 3 đến 5 lần. Vì có cùng kích thước nên phổi nhân tạo có thể ghép vào chỗ cuả lá phổi mà nó sẽ thay thế trong cơ thể người và làm việc một cách hài hoà với tim nên không cần có sự hỗ trợ của bất cứ môtơ phụ nào. GVDH: Trần Thị Phương Nhung 20