KÌ 1: GIỚI THIỆU VỀ TẾ BÀO GỐC
Tác giả: Vương Ngọc Thảo Uyên
SƠ LƯỢC VỀ TẾ BÀO GỐC
Tế bào gốc là những tế bào có hai đặc điểm chính: khả năng tự làm mới và khả năng biệt hoá thành các tế bào có chức năng chuyên biệt. Tự làm mới là khả năng tế bào phân chia mà vẫn giữ khả năng biệt hoá và không bị lão hóa (lão hóa sinh học là hiện tượng ở tế bào đã biệt hóa dần dần không còn tham gia chu kỳ tế bào và phân chia nữa; tế bào gốc không bị lão hóa nên vẫn liên tục phân chia tạo ra các tế bào con). Bên cạnh đó, tự làm mới không có nghĩa là sau mỗi lần phân chia, tế bào gốc mẹ tạo ra hai bản sao chính xác của chính nó mà tế bào con có thể là tế bào gốc hoặc tế bào biệt hóa hơn.
Các tế bào gốc được phân thành 4 nhóm dựa trên tiềm năng biệt hóa: totipotent, pluripotent, multipotent, hoặc unipotent.
● Các tế bào totipotent có khả năng biệt hóa thành tất cả các loại tế bào trong một cơ thể sinh vật trưởng thành, bao gồm các tế bào phôi và cả tế bào ngoài phôi (ví dụ: nhau thai). Từ một tế bào totipotent có thể tạo ra một cá thể trưởng thành hoàn chỉnh(1).
● Các tế bào pluripotent có khả năng biệt hóa thành tất cả các loại tế bào của cả 3 lớp mầm (germ layer): endoderm (nội bì), mesoderm (trung bì) và ectoderm (ngoại bì). Tế bào ở lớp ectoderm có thể trở thành tế bào thần kinh, biểu bì. Tế bào ở lớp mesoderm phát triển thành các tế bào cơ, xương, tế bào máu và tế bào thuộc hệ tiết niệu. Còn tế bào ở lớp endoderm sẽ tạo thành tế bào ở các tạng như phổi, gan, tụy, tuyến giáp(2).
● Các tế bào multipotent chỉ có thể biệt hóa thành các tế bào trong một lớp mầm (germ layer) nhất định.
● Các tế bào unipotent chỉ tạo ra các tế bào thuộc một loại cụ thể. Ví dụ: tế bào gốc tế bào mầm chỉ biệt hóa thành các tế bào phát triển thành trứng hoặc tinh trùng.
Thông thường, tiềm năng của các tế bào được cho là có liên quan đến thời kỳ phát triển phôi của sinh vật. Theo đó, chỉ có một số tế bào được tạo ra từ vài lần phân chia đầu tiên sau quá trình thụ tinh mới được xem là tế bào totipotent. Các tế bào pluripotent bắt nguồn từ khối tế bào bên trong (inner cell mass) của túi phôi (giai đoạn tiền phát triển trong khoảng 7 đến 10 ngày sau khi thụ tinh ở người) hoặc tế bào mầm trong phôi (tế bào mầm là tế bào có thể trở thành trứng hoặc tinh trùng). Các tế bào được nuôi cấy hoặc các dòng tế bào phát triển từ hai cấu trúc trên được gọi là tế bào gốc phôi (embryonic stem cell – ES cell) và tế bào mầm phôi.
Một khi phôi thai có những dấu hiệu phát triển đầu tiên (ngày 10 đến 14 sau thụ tinh ở người) thì hầu hết các tế bào gốc sẽ là multipotent hoặc unipotent. Chúng thường được gọi là tế bào gốc trưởng thành. Các tế bào gốc không thuộc mô sản sinh tế bào mầm có thể được gọi là tế bào gốc soma, bao gồm cả tế bào có nguồn gốc từ dây rốn (tế bào từ dây rốn dễ bị nhầm lẫn thành tế bào gốc phôi).
NGUỒN THU NHẬN TẾ BÀO GỐC
Tế bào gốc có thể được lấy từ phôi và mô sinh dưỡng ở người trưởng thành hoặc khiến một tế bào soma đã biệt hóa trở về trạng thái giống như tế bào gốc phôi.
_ Tế bào gốc phôi thường có nguồn gốc từ túi phôi (7 đến 10 ngày sau thụ tinh). Các kỹ thuật thông dụng nhất để lấy các tế bào gốc phôi thường sẽ làm tổn hại hoặc vỡ túi phôi, vì thế, những cân nhắc về mặt đạo đức đã thúc đẩy nghiên cứu nhằm tìm ra các nguồn tế bào gốc khác.
_ Tế bào gốc trưởng thành có mặt trong hầu hết các mô và tồn tại suốt đời. Các tế bào này là cơ sở cho việc duy trì và đáp ứng với tổn thương của mô. Điều này đặc biệt đúng đối với các mô có mức độ thay thế tế bào cao (cell turnover - quá trình các tế bào già được thay thế bởi các tế bào vừa mới biệt hóa ở một số mô và cơ quan), ví dụ như máu, da và ruột. Người ta cũng tìm thấy bằng chứng về tế bào gốc ở một số mô có mức độ thay thế tế bào thấp hơn (tế bào cơ, não và thận).
_ Tế bào iPS (induced pluripotent stem cells)
Trong một thí nghiệm năm 2006, Shinya Yamanaka và các đồng nghiệp đã lấy các gene có biểu hiện ở tế bào gốc phôi nhưng không biểu hiện ở tế bào trưởng thành để chèn vào các tế bào trưởng thành. Một số lượng nhỏ các tế bào trưởng thành trở lại trạng thái chưa trưởng thành giống như tế bào gốc phôi. Quá trình này được gọi là tái lập trình (reprogramming), đưa tế bào đã biệt hóa trở lại thành tế bào gốc phôi. Công trình này đã được trao giải Nobel năm 2012.
Quá trình tái lập trình tạo tế bào iPS.
Nguồn: ResearchGate. Derivation and application of iPSCs.
Khả năng đưa tế bào đã biệt hóa trở lại thành tế bào gốc phôi đã thay đổi lĩnh vực sinh học tế bào gốc trên những phương diện sau:
● Đầu tiên, điều này chỉ ra rằng trạng thái của một tế bào (mức độ biệt hóa) có thể bị thao túng, dẫn đến sự chuyển đổi mạnh mẽ về chức năng của tế bào. Các tế bào linh hoạt hơn nhiều so với hiểu biết của chúng ta trước đây và có thể được tái lập trình bằng các thao tác cụ thể để đưa các tế bào về các mức độ phát triển khác nhau.
● Thứ hai, một tế bào lấy từ một cá nhân có thể được thay đổi và có khả năng hình thành bất kỳ loại tế bào nào khác trong cơ thể của cá nhân đó. Ví dụ, một mẫu da hoặc máu thu được từ một bệnh nhân bị rối loạn thoái hóa não (degenerative brain disorder) có thể được chuyển đổi thành một tế bào pluripotent. Sau đó, tế bào này có thể được sử dụng làm nguồn để tạo ra các tế bào thần kinh khỏe mạnh cùng loại với tế bào đã bị ảnh hưởng bởi căn bệnh.
● Thứ ba, tế bào iPS từ một cá nhân cụ thể là một nguồn các tế bào có tính cá nhân hóa cao. Hiện nay, người ta đang tìm kiếm các phương pháp để tạo ra tế bào iPS tương thích hoàn toàn về mặt di truyền cho một cá nhân nhất định. Các tế bào như vậy có thể được sử dụng để đánh giá các liệu pháp thuốc 'cá nhân hóa' hoặc có thể là nguồn tạo tế bào tương thích miễn dịch để cấy ghép.
Tư liệu tham khảo:
https://www.uptodate.com/contents/overview-of-stem-cells?search=stem%20cell&source=search_result&selectedTitle=1~150&usage_type=
default&display_rank=1
[1] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3991987/
[2] https://www.amnh.org/calendar/the-science-of-stem-cells-online-course
