Nuôi loài lợn sạch nhất thế giới để phát triển thận và tim cho con người

Đằng sau những cánh cổng khóa chặt, bạn phải rửa xe, thay quần áo bằng đồ phẫu thuật và bước vào bồn chứa chất khử trùng để làm sạch giày sau mỗi lần vào chuồng có máy lạnh.

"Đây là những loài động vật quý giá", David Ayares của Revivicor Inc., người đã dành nhiều thập kỷ để học cách nhân bản lợn với những thay đổi di truyền phù hợp để có thể thực hiện những thí nghiệm táo bạo đầu tiên, cho biết.

An ninh sinh học thậm chí còn được thắt chặt hơn nữa chỉ cách đó vài dặm tại Christiansburg, Virginia, nơi một đàn lợn mới đang được nuôi - những con lợn dự kiến sẽ cung cấp nội tạng cho các nghiên cứu chính thức về việc cấy ghép từ động vật sang người ngay trong năm 2026.

Tòa nhà đồ sộ đầu tiên thuộc loại này không hề giống một trang trại. Nó giống một nhà máy dược phẩm hơn. Một phần của nó chỉ mở cửa cho một số nhân viên được tuyển chọn kỹ lưỡng, những người sẽ tắm rửa theo giờ, mặc quần áo và giày dép do công ty cung cấp, rồi sau đó vào khu vực nuôi lợn con.

Đằng sau lớp màng bảo vệ đó là một số loài lợn sạch nhất thế giới. Chúng hít thở không khí và uống nước được lọc sạch các chất gây ô nhiễm tốt hơn cả nhu cầu của con người. Ngay cả thức ăn của chúng cũng được khử trùng - tất cả nhằm ngăn ngừa chúng nhiễm bất kỳ bệnh nhiễm trùng nào có thể gây hại cho người được ghép tạng.

"Chúng tôi thiết kế cơ sở này để bảo vệ đàn lợn khỏi sự lây nhiễm từ môi trường và con người", Matthew VonEsch của United Therapeutics, công ty mẹ của Revivicor, cho biết, "Mỗi người bước vào tòa nhà này đều có thể mang mầm bệnh".

Hãng thông tấn Associated Press đã có cái nhìn thoáng qua về quá trình nhân bản và nuôi lợn thiết kế để lấy nội tạng - bao gồm một "cơ sở không có mầm bệnh được chỉ định" trị giá 75 triệu USD được xây dựng để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) đối với việc cấy ghép dị loại.

Tạo ra lợn để giải quyết tình trạng thiếu hụt nội tạng người

Hàng ngàn người Mỹ chết mỗi năm trong khi chờ ghép tạng và nhiều chuyên gia thừa nhận sẽ không bao giờ có đủ người hiến tặng để đáp ứng nhu cầu này.

Động vật mang đến lời hứa hẹn hấp dẫn về nguồn cung cấp sẵn có. Sau nhiều thập kỷ thử nghiệm thất bại, các công ty như Revivicor, eGenesis và Makana Therapeutics đang tiến hành lai tạo lợn để tạng của chúng trở nên giống người hơn.

Cho đến nay, tại Hoa Kỳ đã có 4 ca ghép tạng "vì mục đích nhân đạo", tức là những thí nghiệm cuối cùng trên những bệnh nhân sắp chết - 2 tim và 2 thận. Revivicor đã cung cấp cả 2 tim và 1 thận. Mặc dù 4 bệnh nhân đều qua đời trong vòng vài tháng nhưng họ đã mang lại những bài học quý giá cho các nhà nghiên cứu sẵn sàng thử lại ở những người bệnh nhẹ hơn.

Hiện FDA đang đánh giá những kết quả khả quan từ các thí nghiệm trên cơ thể người hiến tặng và chờ đợi kết quả của các nghiên cứu bổ sung về nội tạng lợn khi ghép ở khỉ đầu chó trước khi quyết định các bước tiếp theo.

Chúng là những cơ quan bán tùy chỉnh - "chúng tôi đang nuôi những con lợn này theo kích thước của người nhận", Ayares lưu ý - sẽ không biểu hiện sự hao mòn do lão hóa hoặc bệnh mãn tính như hầu hết các cơ quan được hiến tặng bởi con người.

Những thách thức chính là làm sao để tránh bị đào thải và liệu động vật có thể mang nguy cơ nhiễm trùng chưa biết hay không.

Quá trình này bắt đầu bằng việc chỉnh sửa gen trong tế bào da lợn trong phòng thí nghiệm. Ban đầu, Revivicor đã xóa một gen sản xuất ra một loại đường có tên là alpha-gal, gây ra sự hủy diệt tức thời từ hệ thống miễn dịch của con người. Tiếp theo là "knockout" 3 gen, để loại bỏ các dấu hiệu cảnh báo kích hoạt miễn dịch khác. Hiện tại, công ty đang tập trung vào 10 chỉnh sửa gen - xóa gen lợn và thêm gen người vào, giúp giảm nguy cơ đào thải và cục máu đông, đồng thời hạn chế kích thước nội tạng.

Họ nhân bản lợn bằng những biến đổi đó, tương tự như cách tạo ra chú cừu Dolly.

2 lần/tuần, các lò mổ vận chuyển hàng trăm trứng tới Revivicor, được lấy từ buồng trứng lợn nái. Làm việc trong bóng tối với những quả trứng nhạy sáng, các nhà khoa học quan sát qua kính hiển vi trong khi hút ra DNA của lợn mẹ. Sau đó, họ đưa các biến đổi gen vào. Những cú sốc điện nhẹ sẽ kết hợp DNA mới và kích hoạt sự phát triển của phôi.

Ayares, một nhà di truyền học phân tử, người đứng đầu Revivicor và là người góp phần tạo ra những con lợn nhân bản đầu tiên trên thế giới vào năm 2000, cho biết kỹ thuật này "giống như chơi hai trò chơi điện tử cùng lúc", giữ trứng cố định bằng một tay và điều khiển nó bằng tay kia. Con lợn biến đổi gen đầu tiên của công ty, GalSafe, hiện đang được nhân giống thay vì nhân bản. Nếu phương pháp cấy ghép dị loại cuối cùng thành công, những con lợn khác với tổ hợp gen mong muốn cũng sẽ thành công.

Vài giờ sau, phôi được đưa đến trang trại nghiên cứu trong máy ấp cầm tay và cấy vào những con lợn nái đang chờ.

Chỗ ở sang trọng cho những chú lợn quan trọng

Tại trang trại nghiên cứu, bài hát Free Fallin' của Tom Petty đang ngân nga trong chuồng lợn con, nơi âm nhạc giúp lũ lợn con làm quen với giọng nói của con người. Trong những chuồng có máy lạnh, lũ lợn kêu ồm ồm chào đón cho đến khi rõ ràng là khách đến thăm không mang theo đồ ăn. Lũ lợn con 3 tuần tuổi chạy vội về chỗ mẹ. Bên cạnh, những "anh chị" lớn hơn nằm ngủ trưa hoặc xem bóng và các món đồ chơi khác.

"Đó là một điều xa xỉ đối với loài lợn", Ayares nói, "Nhưng đây là những loài động vật rất quý giá. Chúng rất thông minh. Tôi đã từng thấy những chú lợn con chơi bóng cùng nhau như đá bóng vậy".

Khoảng 300 con lợn ở nhiều độ tuổi khác nhau sống trong trang trại này, nép mình trên những ngọn đồi thoai thoải, vị trí chính xác không được tiết lộ vì lý do an ninh. Thẻ trên tai của chúng giúp xác định nguồn gốc di truyền của chúng.

"Có một số con tôi phải chào hỏi", Suyapa Ball, giám đốc công nghệ chăn nuôi lợn và vận hành trang trại của Revivicor, vừa nói vừa xoa lưng một con lợn, "Phải cho chúng một cuộc sống tốt đẹp. Chúng đang hy sinh mạng sống vì chúng ta".

Một nhóm lợn được sử dụng cho các thí nghiệm quan trọng nhất - những thử nghiệm đầu tiên trên người và các nghiên cứu trên khỉ đầu chó theo yêu cầu của FDA - được nuôi trong những chuồng trại sạch sẽ hơn và hạn chế hơn.

Nhưng tại Christiansburg lân cận, tín hiệu rõ ràng nhất cho thấy cấy ghép dị chủng đang bước vào một giai đoạn mới - quy mô khổng lồ của cơ sở không mầm bệnh mới của United Therapeutics. Bên trong tòa nhà rộng 7.700 mét vuông, công ty dự kiến sẽ sản xuất khoảng 125 nội tạng lợn mỗi năm, đủ để cung cấp cho các thử nghiệm lâm sàng.

Lợn tại đây được cai sữa 1 hoặc 2 ngày sau khi sinh ra và được chuyển đến chuồng siêu sạch để được nuôi dưỡng thủ công. Ngoài việc tắm rửa tại chỗ, người chăm sóc phải mặc đồ bảo hộ và đeo khẩu trang mới trước khi vào từng dãy chuồng lợn - một biện pháp phòng ngừa vi trùng khác.

Khu vực chăn nuôi lợn được bao quanh bởi hệ thống an ninh và cơ khí bảo vệ đàn lợn. Không khí bên ngoài được đưa vào qua nhiều hệ thống lọc. Các thùng chứa khổng lồ chứa nguồn nước uống dự phòng. Đứng trên các chuồng nuôi lợn, VonEsch đã trình bày cách bố trí đường ống và lỗ thông hơi để bảo trì và sửa chữa mà không cần tiếp xúc với động vật.

Sẽ mất nhiều năm thử nghiệm lâm sàng để chứng minh liệu cấy ghép dị loại có thực sự hiệu quả hay không. Nhưng nếu thành công, United Therapeutics dự định sẽ xây dựng những cơ sở lớn hơn nữa, có khả năng sản xuất tới 2.000 nội tạng mỗi năm, tại nhiều địa điểm trên khắp đất nước Mỹ.

Lĩnh vực này đang ở giai đoạn mà nhiều loại nghiên cứu "cho chúng ta biết rằng không có sự sụp đổ nào, không có sự từ chối ngay lập tức", Ayares nói, "2 hoặc 3 năm tới sẽ vô cùng thú vị".