KHÁI QUÁT VỀ TẾ BÀO GỐC
DẪN NHẬP
Từ nhiều thế kỷ nay các nhà khoa học đã biết rằng một số loài vật có thể tái tạo các bộ phận đã mất trên cơ thể chúng. Con người chúng ta cũng có chung đặc điểm này, giống như loài sao biển. Mặc dù cơ thể chúng ta không thể tái tạo cả một cẳng chân hay ngón tay bị mất, nhưng tế bào máu, tế bào da hay các tế bào khác vẫn thường xuyên được tái sinh trong cơ thể của chúng ta. Những tế bào “toàn năng” giúp chúng ta tái tạo mô, lần đầu tiên được phát hiện trong quá trình tiến hành thí nghiệm với tủy xương, vào những năm 1950 đã dẫn đến phát hiện về sự tồn tại của TẾ BÀO GỐC[3] trong cơ thể; từ đó phát triển kỹ thuật cấy ghép tủy xương hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong y học. Khám phá về tế bào gốc đã thắp sáng hy vọng về tiềm năng y học của kỹ thuật tái sinh. Lần đầu tiên trong lịch sử, các bác sĩ có thể tái tạo mô bị hủy hoại nhờ một nguồn cung cấp mới mẻ những tế bào khỏe mạnh bằng cách áp dụng khả năng độc nhất vô nhị của tế bào gốc nhằm tạo ra nhiều loại tế bào khác biệt trong cơ thể.
Khi các nhà khoa học nhận ra được tiềm năng y học của kỹ thuật tái tạo thông qua thành tựu cấy ghép tủy xương, họ đã tiếp tục quá trình tìm kiếm những tế bào tương tự trong phôi. Những nghiên cứu ban đầu về quá trình phát triển của con người đã chứng minh được rằng tế bào của phôi có khả năng sản sinh ra mọi loại tế bào trong cơ thể.
How it works from Embryo to Stem cell: (Cách thức tạo tế bào gốc từ phôi)
(1) Embryo: Phôi – Trứng được thụ tinh hoặc nhân bản vô tính để tạo phôi. Phôi bắt đầu phân chia.
(2) 1 To 5 Days: 1 Đến 5 Ngày – Phôi phân chia nhiều lần và có dạng khối cầu được gọi là phôi nang/phôi bào.
(3) 5 To 7 Days: 5 Đến 7 Ngày – Vào thời điểm này, tế bào gốc phôi đã có thể quan sát được và có khả năng phát triển thành bất kỳ loại tế bào nào của cơ thể.
(4) Stem Line: Dòng Tế Bào Gốc – Tế bào gốc được tách ra và phát triển trong đĩa nuôi cấy. Khi chúng phân chia chúng tạo ra dòng tế bào gốc.
(5) Tissue Production: Sản Xuất Tế Bào – Áp dụng nhiều công thức dinh dưỡng phối hợp với các yếu tố khác nhau, các nhà khoa học hy vọng có thể biến đổi tế bào gốc thành hơn 200 loại tế bào khác của cơ thể như:
Pancreatic Islet Cells: Tế Bào Tụy Tạng – Có thể sử dụng điều trị tiểu đường
Muscle Cells: Tế Bào Cơ – Có thể dùng để khôi phục hoặc thay thế tim bị tổn thương
Nerve Cells: Tế Bào Thần Kinh – Có thể được ứng dụng trong điều trị chứng mất trí và bệnh Parkinson cũng như điều trị chấn thương cột sống.
Từ những năm 1980, các nhà khoa học đã tách chiết thành công tế bào gốc phôi của chuột. Nhưng chỉ đến năm 1998, một nhóm các nhà khoa học thuộc đại học Winsconsin tại Madison dưới sự chỉ đạo của giáo sư James Thomson lần đầu tiên đã thành công tách biệt tế bào gốc phôi người. Họ biết họ đã tách được tế bào gốc, là vì những tế bào đó không biệt hóa trong khoảng thời gian dài; chúng cũng vẫn giữ nguyên khả năng có thể biến đổi thành nhiều loại tế bào chuyên biệt trong đó có tế bào cơ, tế bào ruột, tế bào thần kinh và tế bào sụn.
Nhà sinh học kiêm giáo sư ngành giải phẫu học, Prof. James Thomson đã ngưng làm việc với chiếc laptop computer trong văn phòng tại đại học Wisconsin – Madison. Ông đã chỉ đạo nhóm nghiên cứu và tuyên bố tách thành công dòng tế bào phôi của một loài động vật linh trưởng vào năm 1995. Khởi đầu này đã đem đến thành tựu lần đầu tiên tách được dòng tế bào gốc phôi người vào năm 1998.
The Promise of Stem Cell Research: Triển vọng của nghiên cứu tế bào gốc
Drug Development and Toxicity Tests: Nghiên cứu dược phẩm và xét nghiệm độc tính
Experiments to Study Development and Gene Control: Thử nghiệm nhằm phát triển nghiên cứu và kiểm soát gen
Cultured Pluripotent Stem Cells: Tế bào gốc đa năng đang được nuôi dưỡng
Tissues/Cells for Therapy: Tế bào ứng dụng trong điều trị
Bone marrow: Tủy xương
Nerve Cells: Tế bào thần kinh
Heart Muscle Cells: Tế bào cơ tim
Pancreatic Islet Cells: Tế bào tụy tạng
Và thế là nghiên cứu tế bào gốc được nhiều nhà khoa học đeo đuổi với hy vọng đạt được những bước đột phá lớn trong y học. Họ luôn nỗ lực để tìm tòi những liệu pháp khôi phục hoặc thay thế các tế bào tổn thương nhờ những tế bào tạo ra từ tế bào gốc; đồng thời mang hy vọng đến cho những người đang phải chịu đựng căn bệnh ung thư, tiểu đường, các bệnh tim mạch, chấn thương cột sống cũng như các chứng rối loạn khác. Cả tế bào gốc phôi và tế bào gốc trưởng thành đều là những cơ sở để các nhà khoa học phát triển những phương thức mới, có giá trị nhằm sản xuất dược phẩm và xét nghiệm.
The Promise of Stem Cell Research: Triển vọng của nghiên cứu tế bào gốc
Cultured Pluripotent Stem Cells: Tế bào gốc đa năng đang được nuôi dưỡng
Identify drug targets and test potential therapeutics: Xác định mục tiêu dược phẩm và thử nghiệm tiềm năng liệu pháp điều trị
Toxicity Testing: Xét nghiệm độc tính
Study Cell differentiation: Nghiên cứu quá trình biệt hóa của tế bào
Tissues/Cells for Transplantation: Tế bào ứng dụng trong cấy ghép
Understanding, prevention and treatment of birth defects: Tìm hiểu, phòng ngừa và điều trị khiếm khuyết bẩm sinh
Bone marrow for leukemia & chemotherapy: Tủy xương sản xuất bạch cầu và ứng dụng trong hóa học trị liệu
Nerve Cells for Parkinsons & Alzhiemer’s disease: Tế bào thần kinh ứng dụng trong điều trị chứng mất trí và bệnh Parkinson
Heart Muscle Cells for heart disease: Tế bào cơ tim ứng dụng trong điều trị bệnh tim
Pancreatic Islet Cells for diabetes: Tế bào tụy tạng giúp điều trị tiểu đường
Tế bào gốc cũng là công cụ hữu hiệu giúp tiến hành các nghiên cứu sinh học cơ sở, nhằm có được những hiểu biết sâu sắc hơn về cơ thể người. Nhờ vào các chuyên gia khoa học, bác sĩ, các chuyên gia đạo đức sinh học và những người khác nữa, cả Chính phủ cùng với Giáo hội đã nghiên cứu tiềm năng của kỹ thuật tế bào gốc trong y học, đồng thời lập nên một diễn đàn thảo luận ý nghĩa đạo đức cũng như những vướng mắc về mặt đạo đức trong việc nghiên cứu tế bào gốc.
Tế bào gốc là một trong những lĩnh vực sinh học lôi cuốn nhất hiện nay. Nhưng cũng giống như rất nhiều lĩnh vực khoa học đang lớn mạnh, nghiên cứu về tế bào gốc làm nảy sinh những câu hỏi về cả mặt khoa học lẫn mặt đạo đức ngay khi nó đạt được những thành tựu đầu tiên.
1. TẾ BÀO GỐC LÀ GÌ VÀ TẠI SAO TẾ BÀO GỐC LẠI QUAN TRỌNG?
Tế bào gốc là tế bào nền móng của tất cả các tế bào, mô và cơ quan trong cơ thể. Về cơ bản, mọi tế bào trong cơ thể người đều có nguồn gốc từ trứng đã thụ tinh (còn được gọi là hợp tử) – chính là sự kết hợp giữa tinh trùng và trứng.
Fertilised egg: Trứng đã thụ tinh
Totipotent stem cells: Tế bào gốc toàn năng[4]
Blastocyst containing pluripotent stem cells: Phôi nang chứa tế bào gốc đa năng[5]
Isolated pluripotent SCs from inner cell mass: Tế bào gốc đa năng được tách ra từ khối tế bào nội tại
Hematopoeitic SCs: Tế bào gốc máu
Neural SCs: Tế bào gốc thần kinh
Mesenchymal SCs: Tế bào gốc trung mô
Tissue-specific SCs: Tế bào gốc chuyên mô
Cultured pluripotent SCs: Tế bào gốc đa năng được nuôi cấy
Blood cells: Tế bào máu
Cells of nervous system: Tế bào thần kinh
Connective tissue: bones, cartilage, etc.: Mô liên kết: xương, sụn…
1.1. TẾ BÀO GỐC LÀ GÌ?
Tế bào gốc là tế bào có khả năng phân chia vô hạn định, và có khả năng sinh sản và tạo nên các tế bào khác có những chức năng chuyên biệt, một khi nó được cấy vào một môi trường thích hợp. Để cho chúng ta có một khái niệm cụ thể về các chức năng của tế bào gốc, điều tốt nhất là chúng ta thử khảo-sát chúng trong các tiến trình phát triển nơi con người được bắt đầu khi tinh trùng làm cho trứng (noãn) thụ tinh, và sau đó tạo nên một tế bào duy nhất, gọi là hợp-tử, tế bào này có khả năng tự tại phát triển thành một cơ thể (organism). Vì thế, trứng thụ tinh (hợp-tử) còn được coi như là tế bào toàn-năng. Sau khi trứng đã được thụ tinh, chỉ vài tiếng đồng hồ sau (khoảng 4-6 tiếng), hợp tử sẽ tự động phân chia thành nhiều tế bào toàn-năng (totipotent cells), đồng chất thể về mặt di truyền. Vì lý do đó, mà giả thể ta lấy một tế bào toàn-năng (đã được phân chia sau khi trứng đã thụ tinh khoảng 3 ngày) đem cấy vào vách tử cung của người phụ nữ (nếu thành công) thì tế bào này có khả năng phát triển thành bào thai. Từ đó, ta có thể giải thích hiện tượng sinh đôi, là một trứng sau khi đã thụ tinh, tự phân chia làm 2 tế bào toàn-năng riêng biệt và rồi sau đó sẽ tự phát triển thành 2 cá thể riêng rẽ (trong thời hạn 14 ngày, kể từ khi thụ tinh). Do đó, xét về mặt di- truyền thì trẻ em sinh đôi (cùng một trứng) có cùng chung một gien y hệt như nhau.
Khoảng 4 ngày, sau khi trứng đã thụ tinh, hợp-tử sẽ trải qua nhiều chu kỳ phân chia tế bào, gọi là hiện tượng nhân đôi: từ 1 tế bào duy nhất thành 2, điều này diễn ra khoảng 30 tiếng đồng hồ sau khi trứng đã thụ tinh. Sau 40-50 giờ, chúng sẽ tự phân chia thành 4 tế bào, và sau 60 tiếng đồng hồ thành 8 tế bào. Khi trứng đã thụ tinh tiến gần đến lối dẫn vào tử cung, nó phát triển thành 16 tế bào, và người ta gọi nó là phôi dâu (Morula). Sự kiện này diễn ra vào ngày thứ 4 kể từ khi trứng đã thụ tinh. Trong giai đoạn này, chưa có sự tiền định của bất cứ một tế bào nào sẽ trở thành một thực thể (entity) riêng biệt hay là bộ phận của thực thể. Khoảng chừng ngày thứ 6 hoặc ngày thứ 7, hợp tử (tên gọi của trứng sau khi đã thụ tinh) sẽ trở thành phôi bào (Blastocyst) và nó di chuyển đến vách tử cung để bắt đầu tiến trình làm tổ, nếu thành công, việc thụ thai sẽ diễn ra và phôi bào sẽ tiếp tục phát triển. Ở vào thời điểm này, ta có thể phân biệt là phôi bào gồm có hai loại tế bào:
1) Loại tế bào thứ nhất trở thành màng bao bọc phôi bào (tiếng Anh gọi là Trophectodern);
2) Loại thứ hai là các tế bào nội tại (Inner Cell Mass = ICM)
Các tế bào nội tại này sẽ thiết lập hầu hết các mô (tissues) của thân thể. Mặc dầu các tế bào nội tại có thể tạo thành, dường như, tất cả các loại tế bào nơi thân thể con người, nhưng chúng lại không có khả năng để tạo thành một cơ thể (organism). Các tế bào nội tại được coi như là các tế bào đa-năng, vì chúng có khả năng trợ giúp nhiều loại tế bào khác nhau. Các tế bào nội tại có tính đa-năng, tuy nhiên, chúng không phải là các tế bào toàn-năng, vì lý do đó chúng không thể tạo nên một cơ thể, như các tế bào toàn-năng, tỷ dụ như tế bào hợp-tử.
Những tế bào gốc đa-năng (Pluripotent stem cells) tiếp tục trải qua nhiều sự phân-hóa để trở thành những tế bào gốc với chiều hướng nhằm yểm trợ các tế bào mà chúng có những chức-năng hoặc phận-vụ chuyên-biệt. Tỷ dụ như tế bào gốc của máu (Blood stem cells), thì trợ giúp các hồng huyết cầu và bạch huyết cầu. Các tế bào gốc của máu hiện diện trong tủy (của xương – bone marrow) của trẻ em cũng như người lớn, thực vậy, chúng có thể tìm thấy trong máu hiện đang lưu thông nơi các huyết quản. Tế bào gốc của máu nắm giữ một vai trò rất quan trọng, trong công việc cung cấp cho đủ số tế bào máu trong thân thể con người, suốt cả cuộc đời. Các tế bào máu thì gồm có: hồng huyết cầu và bạch huyết cầu. Chúng ta không thể sống sót nếu không có các tế bào gốc của máu.
1.2. TẾ BÀO GỐC LẤY TỪ ĐÂU RA?
Trước đây, ít nhất có 2 phương pháp để có thể lấy được các tế bào gốc đa-năng.
• Cách thứ nhất được thực hiện do Dr. James Thomson, thuộc đại học Wisconsin – Hoa Kỳ.
Các tế bào gốc đa năng được tách rời trực tiếp từ các tế bào nội tại của phôi trong giai đoạn phôi bào (blastocyst). Sau đó đem cấy chúng vào một môi trường thích hợp, với những điều kiện thiết yếu cho việc phát triển, dần dần chúng sẽ sản xuất một loại tế bào gốc đa-năng.
• Cách thứ hai được thực hiện do Dr. John Gearhart, thuộc Đại học Y Khoa – Harvard, Hoa Kỳ.
Ông ta tách biệt các tế bào gốc đa-năng từ các mô của bào thai đã được hủy, vì không muốn tiếp tục cưu mang hoặc vì những lý do khác. Điều này được thực hiện với sự đồng ý của chủ nhân bào thai và vị bác sĩ có trách nhiệm. Ông ta chọn những tế bào thuộc các vùng của bào thai mà biết chắc chắn rằng sau này, chúng sẽ phát triển thành tinh hoàn hoặc buồng trứng.
Mặc dầu có sự khác biệt về hai nguồn cung cấp chất liệu để tạo nên các tế bào gốc đa-năng. Tuy nhiên, kết quả của việc hình thành các tế bào gốc này rất giống nhau.
Một loài tế bào gốc nữa, có tên là “Multipotent Stem Cells”, có thể tìm thấy ở một vài loại mô trưởng thành. Tuy nhiên gần đây, có nhiều dấu chỉ khả quan cho thấy, các chuyên gia nghiên cứu có thể tìm thấy thêm nhiều loại tế bào gốc hiện diện trong các mô trưởng thành. Tỷ dụ trước đây, các chuyên gia nghiên cứu nghĩ rằng: các tế bào gốc dường như không có ở trong hệ thống thần kinh não. Nhưng những năm gần đây, họ đã khám phá ra và họ đã làm các cuộc thí nghiệm và cho thấy là họ có thể tách rời các tế bào gốc thuộc thần kinh (Neuronal Stem Cells) ra khỏi hệ thống thần kinh não của các chú chuột. Điều này đã được thực hiện do các khoa học gia thuộc viện Nghiên Cứu Y Học “The Walter and Eliza Hall” ở vùng Parkville, thuộc tiểu bang Victoria, thành phố Melbourne, Úc Đại Lợi. Họ đã tách biệt được tế bào gốc từ một khu vực của óc gọi là khu vực “Periventricular”. Từ các tế bào gốc này, không những có thể tạo thành tế bào thần kinh, mà còn cả tế bào mô và cơ mới. Cho nên, với những thành công như vậy sẽ thúc đẩy việc nghiên cứu về tế bào gốc đi xa thêm một bước nữa, và hy vọng nó sẽ góp phần sáng chế ra những thứ thuốc giúp cho những người bị chấn thương não sẽ tự phục hồi.
Ngược lại, nơi con người, các tế bào gốc loại này, nếu muốn thâu hoạch, thì chỉ có thể lấy từ các mô của bào thai (fetal tissues). Hẳn nhiên, việc thử nghiệm này đối với con người thì còn rất ư là hạn chế. Tuy nhiên, điều ấy cho thấy là có những dấu chỉ khả thi rằng: không bao lâu nữa thì việc này có thể được áp dụng đối với con người.
Ngoài ra, tế bào gốc còn có thể tìm thấy nơi một số các mô trong cơ thể của em bé cũng như người lớn. Tỷ dụ như tế bào gốc tủy xương, tìm thấy được trong các tủy của xương. Tế bào gốc tủy xương có nhiệm vụ sinh sản các loại tế bào: hồng huyết cầu, bạch cầu và tiểu cầu.
TIN BÀI LIÊN QUAN