1

Tổng quan về tế bào gốc - bệnh viện 103

1. Lịch sử phát hiện tế bào gốc

Tế bào gốc (SCs) là những tế bào có khả năng tự tái sinh và biệt hoá. Đầu tiên người ta tìm thấy tế bào gốc ở hệ thống tạo máu, sau đó người ta thấy ở hầu hết các mô khác nhau đều có sự hiện diện của tế bào gốc. Ngay từ khi mới được phát hiện, tế bào gốc cùng với vai trò của nó đã thu hút sự quan tâm chú ý của các nhà huyết học, ung thư học, da liễu học, phẫu thuật chỉnh hình.

Những tế bào gốc trưởng thành: da, đường tiêu hoá, tuỷ xương… có vòng sinh sản tế bào nhanh, tuy nhiên đó cũng chỉ là nguồn tế bào có khả năng phát triển ở mức giới hạn khả năng biệt hoá, có vai trò cung cấp cho mô các tế bào mới [1], [2]. Hơn nữa, chúng có khả năng tái định cư tới hoặc cơ quan sau cấy ghép và có khả năng cấy ghép nhiều lần [3].

Dựa theo khả năng biệt hoá, tế bào gốc có thể phân loại thành các loại sau:

  • Totipotent SCs: chỉ thấy ở thời kỳ sớm của phôi thai. Mỗi tế bào có thể tạo thành một cơ thể hoàn chỉnh (ví dụ sinh đôi cùng trứng)
  • Pluripotent SCs: tồn tại dạng không biệt hoá ở lớp tế bào trong của túi phôi, có thể tạo thành hơn 200 loại tế bào khác của cơ thể.
  • Multipotent SCs: có nguồn gốc từ mô của bào thai, máu cuống rốn, và tế bào gốc trưởng thành.

2. Các phân độ chức năng của tế bào gốc

Tất cả các tế bào gốc đều có chức năng chính là có khả năng tự tái sinh và khả năng biệt hoá. Khả năng tự tái sinh là khả năng của tế bào sinh sôi mà không mất khả năng biệt hoá và không bị già yếu đi.

Trước đây, tế bào gốc với chức năng được cho là có liên quan chặt chẽ với thời gian phát triển phôi của cơ thể. Tế bào gốc phát triển từ vài tế bào phân chia đầu tiên trong quá trình sinh trưởng của trứng thường là những tế bào totipotency.

Tế bào pluripotent là những tế bào giới hạn ở lớp trong của túi phôi (inner cell mass of the blastocyst)- thời kỳ phát triển xảy ra 7-10 ngày sau khi thụ tinh hoặc tế bào phôi thai ở thời kỳ phôi. Nuôi cấy tế bào hoặc dòng tế bào thu được từ những cấu trúc trên gọi là tế bào gốc phôi thai (embryonic stem – ES) hoặc tế bào gốc phôi thai. Khi phôi thai phát triển đến 10-14 ngày sau thụ tinh (ở người), hầu hết tế bào gốc lúc đó là loại multipotent hoặc unipotent, chúng được gọi là tế bào gốc trưởng thành.

Tế bào gốc trưởng thành (tế bào gốc soma): là tế bào gốc được tìm thấy trong hầu hết các mô và cơ quan trong cơ thể, và tồn tại trong suốt cuộc đời mỗi cá thể. Chúng có vai trò duy trì các mô và đáp ứng lại tổn thương. Điều này đặc biệt đúng với các mô có vòng đời thay thế tế bào cao, như tế bào máu, da, ruột.

Người ta cũng tìm thấy bằng chứng cho sự tồn tại của quần thể tế bào gốc trong các mô có vòng đời tế bào thấp như: cơ, não, phổi, thận. Trái với tế bào gốc, sự phân chia của tế bào trưởng thành chỉ giới hạn ở một số lần phân chia.

Do đó trong trường hợp tổn thương nặng, mô phụ thuộc chủ yếu tế bào trưởng thành tại chỗ phân chia thay thế tế bào bị tổn thương sẽ ít có khả năng tái sinh hơn là mô phụ thuộc vào tế bào gốc tại chỗ. Giả thuyết này chứng minh cho sự thất bại trong điều trị đái tháo đường typ 1 sử dụng tế bào gốc. Trái lại, tổn thương tế bào máu do dùng hoá chất điều trị ung thư có thể được tái tạo lại hoàn toàn.

3. Tế bào gốc induced pluripotent stem cells (iPS)

Tế bào iPS

Khái niệm về mối liên quan giữa khả năng của tế bào gốc và giai đoạn phát triển của tế bào thực sự thay đổi vào năm 2006, khi Shinya Yamanaka và cộng sự tách chiết gen ở tế bào gốc pluripotent ES, nhưng không có ở tế bào trưởng thành, sau đó cấy vào tế bào trưởng thành. Một số lượng nhỏ tế bào chuyển ngược thành tế bào không trưởng thành giống với tế bào ES. Quá trình này ngày nay được gọi là lạp lại chương trình (reprogramming), tạo ra tế bào ở trạng thái pluripotent trước khi biệt hoá, gọi là tế bào iPS [4].

Khả năng tạo ra tế bào gốc iPS đã thay đổi ngành công nghệ sinh học tế bào gốc theo các cách:

  • Thứ nhất, nó cho thấy thời kỳ của tế bào trước đó có thể được điều khiển, đó là kết quả của việc tác động mạnh đến chức năng của tế bào. Tế bào có đặc tính mềm dẻo và linh hoạt hơn là chúng ta vẫn nghĩ trước đây, và có tính mềm dẻo đó cho phép chúng ta có thể điều khiển bằng một số tác động để đưa tế bào về thời kỳ phát triển trước đó theo ý muốn của mình.
  • Thứ 2, tế bào lấy từ 1 cá thể có thể được biến đổi trở thành loại tế bào đóng vai trò tạo thành bất kỳ loại tế bào nào khác của cơ thể đó. Điều đó có nghĩa là tế bào máu hoặc da từ bệnh nhân có bệnh bại não có thể biến đổi thành tế bào pluripotent. 
  • Thứ 3: kỹ thuật nuôi cấy tế bào iPS có kiểm soát gen có thể sử dụng để phát triển các loại thuốc mang đặc tính cá thể, và có thể là nguồn tế bào miễn dịch để cấy ghép.

Những nghiên cứu phát triển tế bào iPS vẫn đang được quan tâm chú ý. Tuy nhiên, sẽ còn cả một chặng đường dài để áp dụng những tiến bộ đó trong thực tiễn lâm sàng.

4. Ứng dụng lâm sàng của liệu pháp thay thế tế bào

Những tiến bộ trong điều trị tế bào gốc hiện nay là phương tiện thay thế mô bị tổn thương hoặc bị bệnh được phát hiện ở những người nguy cơ nhiễm phóng xạ sau thế chiến 2. Những nghiên cứu đó nhằm giảm bớt tổn thương do phóng xạ dẫn đến việc sử dụng tế bào gốc.

Vào năm 1963, tại Toronto một báo cáo về tế bào gốc tuỷ xương có thể thay thế các thành phần của máu và cứu sống những con vật sắp chết do chiếu xạ bằng cách truyền tế bào máu vật cho sang máu vật nhận [5], nghiên cứu này nhanh chóng được ứng dụng trong các thử nghiệm tiếp sau đó và ứng dụng trong thực tiễn lâm sàng.

Trong vòng 20 năm sau đó, ghép tế bào gốc tạo máu (hematopoietic stem cells) đã trở thành phương pháp điều trị chuẩn được áp dụng cho bệnh nhân ung thư máu, những bệnh nhân suy tuỷ mắc phải, bao gồm cả tổn thương tuỷ do phóng xạ. Năm 1975, người ta đã thành công trong việc nuôi cấy tế bào da, giúp cung cấp một lượng lớn tế bào đủ để cấy ghép tự thân cho bệnh nhân bị bỏng nặng [6].

5. Ứng dụng tiền lâm sàng ở người sử dụng tế bào ES

Tế bào ES đã được thử nghiệm biệt hoá thành công ở in vitro thành nhiều loại tế bào tuỳ theo mục đích sử dụng, bao gồm tế bào thần kinh đệm ít gai, tế bào tuỵ, tế bào cơ tim, tế bào neuron vận động và neuron hệ dopamin, tế bào tiền tạo máu [7]. Ứng dụng giá trị của tế bào gốc đã được chứng minh trong điều trị cho động vật bị mù giác mạc, bệnh nhân Parkinson, Hungtington, tổn thương tuỷ sống, nhồi máu cơ tim, đái tháo đường typ 1.

Đối với bệnh nhân bệnh võng mạc: sau khi tiêm vào trong mắt, những tế bào võng mạc từ tế bào gốc ES di chuyển tới lớp võng mạc và biệt hoá thành tế bào gậy và que[8]. Sau đó, một nghiên cứu ghép tế bào gốc ES vào mắt chuột trưởng thành, chúng biệt hoá trở thành một thể thống nhất, phát triển tạo thành lớp nhận cảm ánh sáng, cải thiện khả năng nhìn của chuột [9].

Với bệnh nhân Parkinson: một lượng lớn tế bào thần kinh não giữa được cấy bởi tế bào ES chuột [10]. Sau đó, chúng tiết ra chất dopamin thể hiện sự hiện diện đáp ứng điện sinh lý và các đặc tính đáp ứng giống tế bào thần kinh não giữa. Đặc biệt sự sống sót của tế bào ES sau cấy ghép ở chuột có biểu hiện bệnh Parkinson và biểu hiện các đặc tính điện sinh lý. Một nghiên cứu khác cũng cho thấy đã có những cải thiện về chức năng của neuron hệ dopamin được ghép tế bào gốc ES trên chuột bị Parkinson [11].

Đối với tổn thương tuỷ sống: nghiên cứu ghép tế bào gốc ES thần kinh đệm ít gai vào chuột trưởng thành 7 ngày sau khi gây tổn thương tuỷ sống có thể giúp làm tăng quá trình tái tạo myelin và khởi động chức năng vận động [12].

Nhồi máu cơ tim và suy tim: nhiều nghiên cứu cho thấy cấy ghép tế bào gốc ES cho cơ tim có thể làm tăng khả năng co bóp của cơ tim chuột sau khi bị nhồi máu. Một nghiên cứu khác khi sử dụng yếu tố làm tăng khả năng sống sót của tế bào ghép và làm giảm nguy cơ chết của tế bào sau ghép ở chuột điều trị với tế bào gốc ES so với nhóm chứng đã làm giảm tỷ lệ suy tim và phục hồi một phần cơ tim (tăng chiều dày của thành tim bị nhồi máu) [13].

Đái tháo đường typ 1: hiện nay chưa có phương pháp nào có thể giúp biệt hoá thành công tế bào gốc thành tế bào tuỵ đảo beta tiết insulin, mặc dù trong phòng thí nghiệm người ta đã thành công nuôi cấy tế bào beta bằng cách chọn lọc sự biểu hiện gen tế bào beta hoặc thay đổi môi trường nuôi cấy [14].

6.Ứng dụng lâm sàng của tế bào ES người

Năm 2012, ứng dụng đầu tiên sử dụng tế bào ES trong điều trị bệnh nhân bệnh võng mạc cho thấy tính an toàn và khả năng dung nạp (1 bệnh nhân có vết phá huỷ võng mạc do khô mắt liên quan với tuổi, 1 bệnh nhân bị bệnh Stargardt’s loạn dưỡng) [15].

Do đã được tiêm 50000 RPE vào vùng dưới võng mạc, tế bào gốc ES người đã biệt hoá hơn 99% thành biểu mô võng mạc đơn thuần (RPE- pure retinal pigment epithelium), những tế bào này sinh trưởng ở lớp dưới võng mạc. Khả năng nhìn của 2 bệnh nhân đều được cải thiện. Nghiên cứu trên cho thấy khả năng thực thi và tính an toàn của phương pháp điều trị tế bào cho bệnh nhân bệnh võng mạc ở người.

7. Ứng dụng tiền lâm sàng tế bào gốc iPS

Kỹ thuật sử dụng tế bào iPS có thể vượt trội hơn so với kỹ thuật sử dụng tế bào ES người do vấn đề thải loại miễn dịch sau ghép và vấn đề đạo đức liên quan với việc sử dụng phôi thai. Cách tiếp cận này rất quan trọng trong điều trị, ở đó tế bào iPS đặc biệt của bệnh nhân có thể được tái sinh, từ đó điều chỉnh những khuyết tật về gen ở những tế bào này, sau đó ghép trở lại. Lĩnh vực này đã nhanh chóng nhận được nhiều sự quan tâm.

Nhiều nghiên cứu sử dụng nguồn tế bào iPS cho liệu pháp thay thế tế bào đã được thực hiện trên chuột. Những nghiên cứu này cho phép kiểm chứng những nguyên lý cơ bản về điều kiện sinh lý và do đó rất hữu ích đặc biệt cho việc gây bệnh có ở người trên mô hình chuột. Đặc biệt bệnh Parkinson [13] và hemophilia A [16].

8. Những áp dụng lâm sàng khác

Disease modifiers: (điều khiển bệnh tật) sử dụng một số tế bào gốc để thay thế bệnh tật, thay thế đáp ứng của tế bào với tổn thương hoặc những bất thường của hệ miễn dịch. Ví dụ tế bào gốc ghép vào có thể gây ra các tín hiệu phức tạp, ảnh hưởng đến kết cục của bệnh tật mà không thay thế trực tiếp tế bào bị tổn thương.

Khả năng của tế bào gốc trung mô tạo thành tế bào cơ dẫn tới những khám phá trong điều trị thiếu máu cơ tim. Một số nghiên cứu cho rằng tế bào gốc trung mô đóng góp trong việc tái sinh các tế bào ở vùng bị tổn thương [17]. Hơn nữa, chúng còn giải phóng các hormon và ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng của tim (và mô khác) với việc thiếu máu [18-20].

Cũng có giả thuyết khác cho rằng quần thể tế bào gốc có khả năng ảnh hưởng tới hệ miễn dịch và do đó thay đổi đáp ứng của tổn thương với việc thiếu máu, hoặc làm giảm bớt hậu quả của bệnh do miễn dịch.

Tuy nhiên, vai trò ảnh hưởng của tế bào và cơ chế hoạt động của tế bào như thế nào vẫn còn đang được bàn cãi. Viễn cảnh về việc tế bào trung mô có khả năng di chuyển tới vùng tổn thương, tạo ra các hormon đáp ứng là vấn đề hấp dẫn và ứng dụng lâm sàng quan trọng trong nghiên cứu sinh học tế bào gốc, nhưng chưa thực sự trở thành một phương pháp điều trị có thể áp dụng trên thực tế.

Một ứng dụng khác của sinh học tế bào gốc trong lĩnh vực gây ung thư. Giả thiết cho rằng có 1 quần thể tế bào ác tính có thể xác định được, có 2 chức năng giống tế bào gốc (tự sinh sản và khả năng biệt hoá). Những tế bào này giống tế bào gốc ở mô lành, có thể thay thế tế bào trưởng thành mà vòng đời của nó bị giới hạn.

Do đó chúng được cho là loại tế bào kích hoạt tính gan lì và có thể sự di căn của khối u. Giả thiết này được chứng minh bằng cách ghép tế bào ung thư người trên chuột đã được bất hoạt miễn dịch [21, 22]. Các nhóm nhỏ tế bào u tìm thấy ở động vật được ghép tế bào u, trong khi đó các loại tế bào khác thì không thấy.

Nguồn: bệnh viện 103

Tổng số điểm của bài viết là: 10 trong 2 đánh giá

Click để đánh giá bài viết
Blog khác của bác sĩ
Tin liên quan

Dr Duy Thành

 

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây