TẾ BÀO GỐC VÀ Y HỌC TÁI TẠO

PGS. TS. BS Hoàng Thị Lâm

Bệnh viện Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh

Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hóa, hiện diện trong các giai đoạn phôi, bào thai và trưởng thành của cuộc đời và tạo ra các tế bào biệt hóa xây dựng nên các mô và cơ quan. Con người, sau khi sinh và trưởng thành, vẫn có các tế bào gốc đặc hiệu của mô được tìm thấy trong các cơ quan đã biệt hóa và là công cụ giúp sửa chữa các tổn thương của những cơ quan này. Các đặc điểm chính của tế bào gốc là: (1) khả năng tự đổi mới (khả năng sinh sôi rộng rãi), (2) tính vô tính (thường phát sinh từ một tế bào duy nhất) và (3) tiềm năng biệt hóa (khả năng biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau). Những đặc tính này có thể khác nhau giữa các loại tế bào. Ví dụ, tế bào gốc phôi (ESC) có nguồn gốc từ phôi, có khả năng tự đổi mới và hiệu lực cao hơn so với các tế bào gốc được tìm thấy trong mô trưởng thành vì các tế bào gốc ở mô trưởng thành có khả năng tự đổi mới hạn chế và chúng không sinh sôi rộng rãi cũng như chỉ có thể biệt hóa thành các tế bào đặc hiệu của mô.

Cơ thể con người phát triển từ phôi và tạo thành hợp tử, từ đó tế bào gốc phôi (ESC) được phân chia hình thành các lớp mầm nội bì, mầm trung bì và mầm ngoại bì. Các cơ quan cụ thể sẽ được phát sinh từ các lớp mầm này. Một số tế bào tiền thân góp phần hình thành cơ quan không biệt hóa ở giai đoạn cuối và được giữ lại dưới dạng tế bào gốc mô, có thể tìm thấy trong tủy xương, xương, máu, cơ, gan, não, mô mỡ, da và đường tiêu hóa. Các tế bào gốc mô có thể gọi là tế bào tiền thân vì chúng tạo ra các tế bào biệt hóa và chuyên biệt ở giai đoạn cuối của mô hoặc cơ quan. Những tế bào này có thể không hoạt động trong mô nhưng sẽ sinh sôi nảy nở trong trường hợp bị tổn thương và cần tái tạo sửa chữa. Hoạt động của tế bào gốc mô hoặc tế bào tiền thân thay đổi từ mô này sang mô khác; ví dụ, trong tủy xương, gan, phổi hoặc ruột, tế bào gốc thường xuyên sinh sôi để bổ sung cho các tế bào trong quá trình luân chuyển hoặc chấn thương bình thường, trong khi ở tuyến tụy, tim hoặc hệ thần kinh, chúng sinh sôi để thay thế các tế bào bị hư hỏng sau chấn thương.

Ý tưởng về việc chữa lành vết thương và tái tạo các cơ quan cơ thể đã có từ lâu đời của tổ tiên loài người và được phản ánh trong thần thoại Hy Lạp cổ đại về Prometheus, vị thần khổng lồ của Hy Lạp bị thần Zeus trừng phạt vì bất tuân trong việc truyền lửa và kiến thức cho con người. Trong thần thoại này, Prometheus bị trói vào một tảng đá và mỗi ngày một con đại bàng ăn một phần gan của anh ta, ngày hôm sau phần gan này sẽ tái sinh (Hình 1). Trong y học hiện đại, thành công liên quan đến tế bào gốc và tái tạo cơ quan bắt đầu bằng việc cấy ghép tủy xương trên mô hình động vật những năm 1950. E. Donnall Thomas, người được giải Nobel năm 1990, là nhà khoa học tiên phong trong việc sử dụng tế bào gốc tạo máu điều trị bệnh bạch cầu cấp (Hình 2). Những nghiên cứu đầu tiên này đã mở đường cho việc cấy ghép tủy xương ở người, một liệu pháp hiện được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh huyết học khác nhau. Chiến lược điều trị mới này đã khám phá ra sự tồn tại của tế bào gốc và sự tái tạo mô trưởng thành. Hiện nay, y học tái tạo là trọng tâm nghiên cứu không chỉ để tìm ra liệu pháp điều trị mà còn để hiểu sinh học cơ bản và cơ chế bệnh sinh. Mặc dù một số vấn đề đạo đức đã nảy sinh trong nghiên cứu tế bào gốc, những tiến bộ gần đây trong việc phân lập và phát triển tế bào gốc đã giúp các nhà khoa học xác định và phát triển các loại tế bào cụ thể để tái tạo mô trong các bệnh khác nhau như Parkinson, Alzheimer, hoặc các bệnh về tim, cơ, phổi, gan và các cơ quan khác.

 Phân loại tế bào gốc

Dựa vào khả năng biệt hóa, một trong những đặc điểm chính của tế bào gốc, để phân loại tế bào gốc (hình 3) gồm 3 nhóm chính: tế bào gốc toàn năng (totipotent), tế bào gốc vạn năng (pluripotent), tế bào gốc đa năng (multipotent). Có tài liệu chia thành 5 nhóm, ngoài 3 nhóm chính kể trên còn thêm 2 nhóm nữa là tế bào gốc vài tiềm năng (oligopotent) và tế bào gốc đơn năng (unipotent)

Tế bào gốc cũng có thể được phân nhóm dựa trên nguồn gốc: Tế bào gốc phôi, tế bài gốc thai, tế bào gốc người trưởng thành và tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPSC) (Hình 3). Nói chung, tế bào gốc phôi và tế bào gốc vạn năng cảm ứng có tiềm năng cao hơn so với tế bào gốc ở người trưởng thành.

Tế bào gốc trong thực hành lâm sàng và y học tái tạo

Sự đóng góp của tế bào gốc trong y học hiện đại là vô cùng quan trọng, đặc biệt là những ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu cơ bản và cơ hội mà chúng mang lại cho chúng ta để phát triển các chiến lược điều trị mới trong thực hành lâm sàng. Tế bào gốc phôi là công cụ tuyệt vời để hiểu sự phát triển và hình thành cơ quan của con người. Các tế bào gốc vạn năng cảm ứng cũng rất quan trọng trong việc nghiên cứu các liệu pháp mới và an toàn trong điều trị.

Ngoài ra, tế bào gốc có thể thay thế các mô bị tổn thương hoặc thậm chí tái tạo các cơ quan. Tế bào gốc vạn năng cảm ứng mang đến cơ hội thiết lập các mô hình bệnh tật ở người nhằm cải thiện sự hiểu biết về cơ chế gây bệnh và cho phép cải thiện liệu pháp điều trị dựa trên tế bào đối với các rối loạn thoái hóa.

Kết quả đầy hứa hẹn từ các nghiên cứu tiền lâm sàng và thử nghiệm lâm sàng đã được mô tả trong một số bệnh, chẳng hạn như đái tháo đường, bệnh bạch cầu dòng tủy mãn tính, xơ gan, xơ phổi, bệnh Crohn, suy tim, và các rối loạn của hệ thần kinh v.v… Tác dụng điều hòa miễn dịch của tế bào gốc cũng đã đưa ra ích lợi trong một số tình trạng đặc trưng bởi tình trạng viêm chiếm ưu thế.

Tuy vậy, vẫn có những vấn đề cần xem xét trong liệu pháp tế bào và y học tái tạo. Việc loại bỏ miễn dịch trước khi sử dụng tế bào gốc vẫn là một vấn đề cần cân nhắc, mặc dù tế bào gốc trung mô và tế bào gốc thai cũng như tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPSC) có thể giảm thiểu được vấn đề này. Tính ổn định di truyền của tế bào gốc, đặc biệt là tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPSC), vẫn chưa được làm rõ cũng là một điểm trừ của liệu pháp tế bào gốc. Sự mất ổn định di truyền có thể dẫn đến sự hình thành khối u. Thực tế, khả năng tự đổi mới đặc trưng của tế bào gốc có thể dẫn đến tiềm năng gây ung thư trong mô chủ. Trong quá trình sử dụng liệu pháp tế bào (tế bào gốc phôi hoặc tế bào gốc vạn năng cảm ứng), khối u quái thai có thể xuất hiện tự phát. Cuối cùng, đạo đức trong y học vẫn là vấn đề quan ngại, đặc biệt trong việc sử dụng tế bào gốc phôi. Mặc dù vậy, vấn đề này có thể giải quyết bằng việc sử dụng tế bào gốc vạn năng cảm ứng.

Tế bào gốc là một công cụ quan trọng để hiểu được sự hình thành cơ quan và khả năng tái tạo liên tục của cơ thể. Chúng có thể là mô hình để nghiên cứu các cơ chế gây bệnh và có thể hỗ trợ các nhà nghiên cứu tìm hiểu sinh lý bệnh của các bệnh khác nhau. Họ cũng đưa ra khả năng phát triển các mô hình sinh học để nghiên cứu các tác nhân dược lý mới. Tuy nhiên, tiềm năng quan trọng nhất của những tế bào gốc này là thay thế các mô bị tổn thương và thậm chí là tái tạo các cơ quan. Cho đến nay, một số lượng lớn các nghiên cứu về vấn đề này đã được công bố. Mặc dù, một số nghiên cứu lâm sàng đã báo cáo những kết quả đáng khích lệ cho việc phát triển các chiến lược điều trị mới trong y học dựa trên tế bào, nhưng vẫn có một số rủi ro và trở ngại. Cho dù vậy, việc nghiên cứu và phát triển đang diễn ra mang lại cho chúng ta sự lạc quan lớn lao về y học tái tạo.