Công nghệ giúp chấm dứt việc thử thuốc trên động vật

Đầu tuần qua, Bộ trưởng Khoa học Anh công bố một kế hoạch đầy tham vọng - loại bỏ dần việc thử thuốc trên động vật. Lộ trình cụ thể như sau: Từ cuối năm 2026 không thử nghiệm chất gây kích ứng da tiềm ẩn ở động vật; đến năm 2027 chấm dứt thử nghiệm tìm hiểu tác dụng của botox trên chuột, và từ năm 2030, giảm bớt thử nghiệm trên chó, linh trưởng.

7 tháng trước, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) công bố kế hoạch thay thế thử các liệu pháp kháng thể đơn dòng trên động vật bằng mô hình hiệu quả và phù hợp với con người hơn. Vào năm ngoái Ủy ban châu Âu (EC) cũng bắt đầu xây dựng lộ trình loại bỏ dần thử nghiệm trên động vật trong đánh giá mức độ an toàn của hóa chất.

Động vật đã được sử dụng trong nghiên cứu khoa học suốt hàng nghìn năm nay. Thử nghiệm trên động vật đem lại nhiều phát hiện quan trọng về cách thức hoạt động của não bộ và cơ thể của chúng. Vì cơ quan quản lý các nước đều yêu cầu thuốc phải được thử nghiệm trước trên động vật, nên hoạt động này đóng vai trò thiết yếu trong nghiên cứu - phát triển thuốc cho cả con người lẫn động vật khác.

Ngày nay, một số quốc gia như Anh hay Mỹ quản lý việc thử thuốc trên động vật rất chặt chẽ, đòi hỏi giới khoa học phải có giấy phép; đồng thời tuân thủ tất cả quy định về chăm sóc vật thử nghiệm.

Tuy nhiên, hằng năm vẫn có hàng triệu động vật được dùng phục vụ mục đích nghiên cứu. Mặc dù vậy ngày càng nhiều nhà khoa học không muốn duy trì cách thức truyền thống nữa, không ít người đặt nghi vấn liệu thử thuốc trên động vật còn chính đáng hay không, đặc biệt khi khoảng 95% phương pháp điều trị trông khá hứa hẹn ở động vật lại không được đưa ra thị trường.

Vài thập kỷ qua chứng kiến công nghệ tiến bộ vượt bậc, đem lại phương pháp mới để mô hình hóa cơ thể người và kiểm tra hiệu quả của liệu pháp tiềm năng mà chẳng cần thử nghiệm trên động vật lẫn trên người.

Mô hình nội tạng thu nhỏ

Ví dụ tiêu biểu là công nghệ hệ thống vi sinh lý, hay được biết đến với tên gọi “nội tạng trên vi mạch” hay "cơ quan trên con chip" (Organ-on-a-Chip - OoC) dễ hình dung hơn. Giới khoa học tạo ra phiên bản nội tạng người thu nhỏ trên tấm polymer trong suốt, chứa cùng hỗn hợp tế bào với nội tạng thật và nhận được nguồn dinh dưỡng để duy trì sự sống.

Không ít nhóm nghiên cứu đã chế tạo OoC gan, ruột, tim, thận thậm chí não. Mô hình tim được đưa lên vũ trụ để quan sát phản ứng của chúng ở điều kiện trọng lực yếu. FDA từng dùng mô hình phổi đánh giá hiệu quả vắc xin COVID-19. Mô hình ruột phục vụ nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ. Một số nhà khoa học còn nỗ lực kết nối nhiều OoC tạo thành “cơ thể trên vi mạch”, nhưng chưa ai thực sự thành công.

Bên cạnh công nghệ OoC, nuôi cấy các nhóm tế bào trong phòng thí nghiệm cũng cho ra nhiều mô hình nội tạng thậm chí phôi thai 3D nhỏ, giúp giới nghiên cứu xem xét cách từng cơ quan phát triển và hoạt động, hay thử thuốc. Mô hình dạng này còn có thể được cá nhân hóa tùy người cho tế bào. Một số nhóm đã tạo ra cơ quan dạng bào thai đang phát triển.

Trí tuệ nhân tạo

Đặc biệt AI nổi lên như phương pháp đầy triển vọng. Nhiều nhóm rất nhanh chóng sử dụng trí tuệ nhân tạo như công cụ giúp họ hiểu được cơ sở dữ liệu khổng lồ, chẳng hạn tìm ra mối liên hệ giữa gien, protein với bệnh tật. Thậm chí có nhóm dùng AI thiết kế dược phẩm hoàn toàn mới, rút ngắn thời gian đồng thời giảm chi phí nghiên cứu - phát triển.

AI phân tích dữ liệu sinh học để xác định protein, gien hoặc con đường sinh hóa liên quan đến bệnh tật mà con người có thể bỏ sót, đề xuất cấu trúc hóa học đột phá, dự đoán đặc tính quan trọng của thuốc (khả năng hấp thụ, phân bố, chuyển hóa, bài tiết và độc tính) ngay từ giai đoạn lên ý tưởng, tối ưu hóa công thức và cuối cùng thiết kế thử nghiệm lâm sàng, tuyển chọn tình nguyện viên, giám sát phản ứng của thuốc theo thời gian thực.

Thuốc mới có thể được thử nghiệm trên “người ảo”- mô hình kỹ thuật số sống động trên máy tính. Các kỹ sư y sinh tạo ra bản sao kỹ thuật số nội tạng. Hiện đang có thử nghiệm dùng tim kỹ thuật số hướng dẫn bác sĩ phẫu thuật về cách thức cùng vị trí mổ trên tim thật.

Dù khó chấm dứt việc thử nghiệm thuốc trên động vật hoàn toàn vào năm 2030, nhưng đây vẫn sẽ là yêu cầu bắt buộc của cơ quan quản lý dược phẩm các nước. Bên cạnh đó, công nghệ OoC, nuôi cấy phòng thí nghiệm và AI đang không ngừng được hoàn thiện, mở ra hướng sẽ chấm dứt việc thử nghiệm trên động vật trong tương lai.