Tuy nhiên, dù có khả năng tự phục hồi kỳ diệu, chúng ta vẫn không thể tránh khỏi tuổi già và bệnh tật.
Không ngừng tái tạo
Nếu có thể nhìn vào bên trong cơ thể, chúng ta sẽ chứng kiến một thế giới âm thầm hoạt động, với hơn 30 nghìn tỷ tế bào liên tục được thay mới. Với nam giới, con số này khoảng 36 nghìn tỷ, còn phụ nữ là khoảng 30 nghìn tỷ tế bào. Mỗi ngày, hàng triệu tế bào cũ chết đi và được thay thế, giúp các cơ quan duy trì chức năng và giữ cho chúng ta sống sót.
Máu là một trong những ví dụ rõ nét. Tế bào hồng cầu, được tạo ra trong tủy xương, có tuổi thọ trung bình khoảng 120 ngày trước khi bị tiêu hủy và thay thế bằng các tế bào mới. Da, lớp bảo vệ ngoài cùng, tái tạo sau mỗi 4 tuần, khi các tế bào mới đẩy lớp cũ ra ngoài để hình thành một “lá chắn” tươi mới trước môi trường.
Hệ tiêu hóa còn hoạt động nhanh hơn, thay mới toàn bộ tế bào chỉ trong vòng chưa đến một tuần do tiếp xúc liên tục với acid và thực phẩm. Ngay cả xương cũng không ngừng biến đổi.
Quá trình tái cấu trúc xương giúp bộ khung người lớn được “làm mới” gần như hoàn toàn sau mỗi 10 năm. Gan, cơ quan giải độc tự nhiên, tạo ra tế bào mới trong khoảng từ 5 tháng đến hơn 1 năm rưỡi. Đặc biệt, nếu ngưng uống rượu, quá trình phục hồi gan có thể bắt đầu chỉ sau vài tuần, giúp cải thiện rõ rệt chức năng trong vòng vài tháng.
Vì sao sự tái tạo không luôn thành công?
Theo GS Sumeet Pal Singh, cựu sinh viên Viện Công nghệ Ấn Độ ở Kanpur, hiện là Trưởng phòng thí nghiệm Singh Lab, tái tạo là một quá trình sinh học được điều khiển rất chính xác, không hề ngẫu nhiên. Các cơ quan đều có khả năng cảm nhận tổn thương. Những tín hiệu như viêm, chết tế bào hoặc tổn thương cơ học sẽ báo động mô xung quanh để khởi động phản ứng.
Phản ứng này thường dẫn tới 2 kịch bản chính: Hoặc sản sinh tế bào mới thay thế phần bị tổn thương (gọi là tăng sinh tế bào), hoặc hình thành sẹo, tức mô liên kết lấp đầy vùng hư hại nhưng không phục hồi được chức năng ban đầu.
Chính sẹo là một trong những rào cản lớn nhất với khả năng tái tạo hiệu quả. Theo GS Sumeet Pal Singh, “mô sẹo không chỉ chiếm không gian vốn dành cho mô mới mà còn cản trở các tín hiệu phức tạp giữa tế bào, vốn rất cần thiết để dẫn dắt quá trình hồi phục đúng hướng”.
Da và gan là 2 cơ quan có khả năng tái tạo mạnh mẽ, nhưng trái tim và hệ thần kinh trung ương lại thiên về tạo sẹo – đồng nghĩa với việc mất dần chức năng. Sự khác biệt này là kết quả của những đánh đổi tiến hóa, trong đó mỗi cơ quan có mức ưu tiên khác nhau giữa phục hồi nhanh và phục hồi toàn diện. Bên cạnh đó, yếu tố môi trường cũng đóng vai trò không nhỏ. Lạm dụng rượu bia cũng gây ra tình trạng xơ hóa gan, dần làm suy giảm khả năng tái tạo.
Những yếu tố cản trở sự phục hồi
Khả năng tái tạo không đồng đều ở tất cả mọi người. Di truyền, tuổi tác và lối sống ảnh hưởng lớn đến quá trình này. Người trẻ thường phục hồi nhanh và người lớn tuổi chậm hơn nhiều. Một số người có gen hỗ trợ tái tạo tốt nhưng người khác lại mang biến thể làm chậm hoặc hạn chế khả năng hồi phục.
Các yếu tố như ô nhiễm, chế độ ăn nghèo nàn, mất ngủ, hoặc căng thẳng kéo dài đều có thể làm suy yếu hệ miễn dịch và cản trở sự thay thế tế bào. Ngược lại, giấc ngủ tốt, dinh dưỡng hợp lý và tâm trạng tích cực lại giúp cải thiện miễn dịch và khả năng tái tạo mô.
Theo ông Sighn, gan là một ví dụ điển hình. Nó có khả năng tái tạo mạnh mẽ, nhưng điều này có thể suy giảm do tuổi tác hoặc do tổn thương lặp đi lặp lại. Các tình trạng như tiểu đường và viêm mãn tính cũng khiến quá trình hồi phục bị cản trở.
Một người có gan khỏe mạnh vẫn có thể mắc các bệnh liên quan đến tuổi tác. Tuy nhiên, việc duy trì “tuổi thọ khỏe mạnh”, số năm sống trong tình trạng tốt, lại phụ thuộc trực tiếp hơn vào thói quen như luyện tập thể thao hay kiểm soát căng thẳng.
Vận động hỗ trợ tái tạo ở nhiều cơ quan như cơ, gan, thậm chí là não. Chế độ ăn hạn chế calo, trong các nghiên cứu trên động vật, cũng cho thấy có thể kéo dài tuổi thọ nhờ giảm stress chuyển hóa và tổn thương tế bào. Tại Mỹ, hơn 129 triệu người đang sống với ít nhất một bệnh mãn tính, dù cơ thể con người có khả năng tự chữa lành đáng kinh ngạc. Điều gì đang diễn ra?
Theo ông Singh, vấn đề nằm ở tốc độ tổn thương vượt quá khả năng phục hồi. Khi tổn thương xảy ra nhanh hơn khả năng tái tạo, cơ thể buộc phải sửa chữa bằng cách tạo sẹo – một giải pháp tạm thời nhưng không hiệu quả về lâu dài.
Mô sẹo không chỉ lấp vào chỗ trống mà còn cản trở sự di chuyển và liên lạc giữa các tế bào, khiến việc phục hồi toàn diện trở nên bất khả thi. Thêm vào đó là các giới hạn sinh học: Telomere, phần cuối của nhiễm sắc thể, rút ngắn dần theo mỗi lần phân chia tế bào, đột biến tích tụ theo thời gian, và tế bào gốc cũng không thể chia mãi mãi.
Giải pháp ở công nghệ sinh học mới
Tại Mỹ, Trung tâm Nghiên cứu Chan Zuckerberg Biohub Chicago do bà Shana O. Kelley đứng đầu đang dẫn đầu nhiều dự án nghiên cứu tiên tiến về tái tạo mô và giám sát viêm nhiễm trong cơ thể sống. Bà Kelley cho rằng tế bào miễn dịch đóng vai trò then chốt trong sửa chữa mô, vì vậy khi điều chỉnh chúng, ta phải cân nhắc kỹ đến chức năng tự nhiên của chúng.
Bệnh viêm mãn tính là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu thế giới hiện nay, liên quan tới hơn 50% số ca tử vong toàn cầu, gồm các bệnh như tim mạch, đột quỵ, ung thư, tiểu đường, tự miễn và thoái hóa thần kinh. Tháng 12/2024, nhóm của bà công bố trên tạp chí Science một hệ thống cảm biến siêu nhỏ có thể theo dõi viêm nhiễm trong thời gian thực.
“Nếu có thể đo lường chính xác quá trình viêm từ sớm, chúng ta sẽ có cơ hội can thiệp sớm – thậm chí ngăn chặn hoàn toàn nhiều bệnh mãn tính”, bà Kelley chia sẻ và cho biết, hiện chưa có công nghệ nào theo dõi viêm nhiễm ở cấp độ phân tử trong mô sống 3D.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đang phát triển các đầu dò và vi cảm biến nhằm hiện thực hóa điều này, mở ra hy vọng kiểm soát hoặc ngăn ngừa các bệnh như tim mạch, đột quỵ, tiểu đường và bệnh thoái hóa thần kinh.
