QUÁ TRÌNH BIỆT HÓA TẾ BÀO GỐC TỦY XƯƠNG
Liver: Gan
Brain: Não
CNS stem cells: Tế bào gốc CNS
Skeletal muscle: Cơ xương
Bone: Xương
Blood cell: Tế bào máu
Blood vessel: Mạch máu
Bone marrow stromal cell: tế bào đệm tủy xương
Epithelial cell: Tế bào biểu mô
Neuron: Nơron
Glial cell: Tế bào thần kinh đệm
Fat cell: Tế bào mô mỡ
Cardiac muscle: Cơ tim
Tế bào gốc trưởng thành được lập trình cách đặc trưng để hình thành nên các loại tế bào khác nhau cho mô của chúng. Những tế bào này được gọi là tế bào gốc đa năng (multipotent stem cells). Hiện nay các khoa học gia vẫn chưa xác định được hết mọi tế bào gốc trưởng thành trong các cơ quan quan trọng của cơ thể. Một số mô như não, mặc dù có tế bào gốc tồn tại nhưng chúng lại không hoạt động, do đó chúng không sẵn sàng phản ứng với tế bào bị chấn thương hay tổn hại. Hiện thời các nhà khoa học cũng đang tìm kiếm cách thức kích thích những tế bào gốc đang hiện diện để chúng phát triển và tạo ra đúng loại tế bào cần thiết nhằm thay thế tế bào bị hủy hoại.
TẾ BÀO GỐC CŨNG CÓ THỂ THU HOẠCH ĐƯỢC TỪ NHỮNG NGUỒN NHƯ DÂY RỐN, NHAU THAI CỦA TRẺ SƠ SINH
Fig. 1 The Umbilical Cord Fig. 2 The Amniotic Fluid
Hình 1: Dây rốn Hình 2: Nước ối
Hình 1 và 2: Tế bào gốc cũng có thể thâu hoạch được từ những nguồn như dây rốn, dịch ối hay nhau thai của trẻ sơ sinh.
2. CÁC LOẠI TẾ BÀO GỐC
Trong cơ thể mỗi chúng ta đều có chứa tế bào gốc, từ những giai đoạn phát triển đầu tiên cho đến cuối cuộc đời.
Về cơ bản có 3 loại tế bào gốc: Totipotent stem cell tế bào gốc toàn năng, Pluripotent stem cell tế bào gốc đa năng, và Multipotent stem cell được coi như là một loại tế bào gốc tương tự như tế bào gốc đa năng.[7]
| Loại tế bào gốc | Mô tả | Ví dụ |
| Tế bào gốc toàn năng
(Totipotent stem cell) |
Mỗi tế bào có thể phát triển thành một cá thể mới | Tế bào phôi ở giai đoạn mới phát triển (từ 1 đến 4 ngày) |
| Tế bào gốc đa năng
(Pluripotent stem cell) |
Tế bào có thể hình thành nên bất cứ loại tế bào nào trong cơ thể (trên 220 loại) | Tế bào gốc phôi tìm thấy ở phôi bào (từ 5 đến 14 ngày) |
| Tế bào gốc đa năng
(Multipotent stem cell) |
Tế bào đã được biệt hóa, nhưng vẫn có thể hình thành nên một số loại tế bào khác | Mô bào thai, máu dây rốn và tế bào gốc trưởng thành |
Tất cả các tế bào gốc đều có ích trong nghiên cứu y học, nhưng mỗi loại đều có cả triển vọng cũng như giới hạn riêng. Tế bào gốc phôi được hình thành từ rất sớm trong quá trình phát triển của con người, ví dụ như phôi bào, có tiềm năng tạo ra tất cả các loại tế bào của cơ thể. Tế bào gốc trưởng thành chỉ có trong những loại mô nhất định ở người đã phát triển toàn diện, từ trẻ em thành người lớn, chỉ giới hạn tạo ra một số loại tế bào chuyên biệt nhất định mà thôi.
CÁC NGUỒN KHÁC BIỆT CỦA TẾ BÀO GỐC
Embryonic stem cells: Tế bào gốc phôi
Early human embryo at blastocyst stage: Phôi người ở giai đoạn phôi bào
Adult stem cells: Tế bào gốc trưởng thành
From bone marrow in this example: Lấy từ tủy xương
Totipotent cells: Tế bào gốc toàn năng
Pluripotent cells: Tế bào gốc đa năng
Cultured stem cells: Tế bào gốc được nuôi cấy
Different culture conditions: Điều kiện nuôi cấy khác nhau
Different types of differentiated cells:
Các loại tế bào biệt hóa khác nhau
Liver cells: Tế bào gan
Nerve cells: Tế bào thần kinh
Blood cells: Tế bào máu
3. TẾ BÀO GỐC PHÔI LÀ GÌ?
Tế bào gốc phôi có thể được tạo ra từ quá trình thụ tinh trong ống nghiệm (IVF). Tế bào gốc phôi khởi nguồn từ những tế bào tạo nên khối tế bào nội tại trong phôi bào. Tế bào gốc phôi chuột có khả năng tạo ra bất cứ loại tế bào nào trong cơ thể dưới điều kiện thích hợp. Do đó, tế bào gốc phôi được coi là tế bào toàn năng, có khả năng phân chia không hạn định cho đến khi sinh trưởng và biệt hóa. Tế bào gốc phân chia liên tiếp trong môi trường nuôi cấy mô trong lồng ấp, nhưng cùng lúc duy trì khả năng hình thành nên loại tế bào khác khi được đặt trong môi trường thích hợp để thúc đẩy quá trình biệt hóa.
Stem Cells From In Vitro Fertilization (IVF): Tế bào gốc lấy từ quá trình thụ tinh trong ống nghiệm
Unused, frozen embryo slated to be thrown away: Phôi không sử dụng và đông lạnh bị sa thải
Pluripotent stem cells: Tế bào gốc đa năng
Pancreactic (islet cells): tế bào tụy tạng
Hematopoietic (blood cells): tế bào máu
Cardiomyocytes (heart cells): tế bào tim
Neurons (brain cells): Nơron
Hepatocytes (liver cells): tế bào gan
Các mẫu tế bào gốc phôi người hiện đang được nghiên cứu. Một vài nhóm nghiên cứu đang tìm hiểu liệu tế bào gốc phôi người có sở hữu cùng những đặc tính giống tế bào gốc phôi chuột hay không. Do tế bào gốc phôi người chỉ mới được tách trong thời gian gần đây, do đó vốn hiểu biết của chúng ta còn hạn chế về cách thức phân chia nơi tế bào gốc. Tiến hành nghiên cứu trên hệ thống cơ thể con người cũng khó khăn hơn so với chuột. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã và đang đạt được những tiến bộ đáng kể, hầu có thể tìm ra những liệu pháp nhằm thay thế hoặc khôi phục các mô bị hủy hoại, trong việc sử dụng những tế bào gốc này.
Tế bào gốc phôi người còn có thể được thu hoạch nhờ kỹ thuật chuyển nhân (nuclear transfer). Kỹ thuật chuyển nhân tế bào, tỷ dụ tế bào da cũng là một phương thức có tiềm năng tạo ra tế bào gốc phôi.
How cloning might be used therapeutically: Kỹ thuật nhân bản vô tính được ứng dụng trong điều trị bệnh như thế nào?
Anucleate unfertilized egg from donor: Trứng hiến tặng chưa thụ tinh được tách nhân
Nucleus Transfer: Chuyển nhân tế bào
Adult cell from patient: Tế bào trưởng thành của người bệnh
Ở loài vật, kỹ thuật chuyển nhân được thực hiện bằng cách ghép nhân của tế bào trưởng thành đã biệt hóa, ví dụ tế bào da chẳng hạn, vào trứng đã tách nhân. Trứng đó có chứa chất liệu di truyền của tế bào da, sau đó được kích thích để hình thành phôi bào, rồi sau đó có thể thu hoạch tế bào gốc phôi. Những tế bào gốc được tạo ra theo cách này là những bản sao hay phiên bản vô tính của tế bào trưởng thành ban đầu do ADN[8] trong nhân của chúng giống với ADN của tế bào trưởng thành.
Cho đến mùa hè năm 2006, kỹ thuật chuyển nhân vẫn chưa thành công, nhằm tạo tế bào gốc phôi người, nhưng các tiến bộ đạt được trên nghiên cứu động vật cho ta hy vọng rằng các khoa học gia có thể sử dụng kỹ thuật chuyển nhân này trong việc tạo ra tế bào gốc người trong tương lai.
4. TẾ BÀO GỐC TRƯỞNG THÀNH LÀ GÌ?
Tế bào gốc trưởng thành rất khác với những tế bào tách ra từ phôi hay bào thai và có ở các mô đã phát triển, ví dụ như ở loài vật hay người sau khi được sinh ra. Có thể tách những tế bào này từ rất nhiều mô hoặc cơ quan, trong đó bao gồm cả não.[9] Tuy nhiên nơi phổ biến nhất có thể thu hoạch chúng là từ tủy xương nằm ngay chính giữa các ống xương.
Việc nghiên cứu và thử nghiệm trên tế bào gốc trưởng thành, gần đây đã gây được nhiều sự chú ý. Các nhà khoa học phát hiện sự hiện diện của tế bào gốc trưởng thành ở nhiều mô, so với những gì mà họ hiểu biết trước đây. Ví dụ, tế bào gốc máu thông thường chỉ sản xuất các loại tế bào máu khác nhau. Tuy nhiên nghiên cứu gần đây lại cho thấy một số tế bào gốc trưởng thành có thể dễ dàng thích nghi hơn so với các quan niệm trước đây. Tế bào gốc trưởng thành tách từ chuột có thể phát triển thành tế bào da, cơ và gan. Phát hiện này khiến các nhà khoa học đặt ra câu hỏi liệu tế bào gốc trưởng thành có thể được sử dụng để cấy ghép hay không? Mặc dù kết quả vẫn chưa được chứng minh cũng như chưa được thực hiện với tế bào người. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn đang nỗ lực tìm kiếm một phương pháp kích thích tế bào gốc trưởng thành, hay thậm chí là những loại tế bào trưởng thành khác, để chúng trở nên linh hoạt hơn. Nếu thành công, phương pháp sẽ cung cấp thêm một nguồn tế bào gốc chưa biệt hóa.
Hơn nữa, gần đây một giả thuyết về “sự biệt hóa tế bào gốc” đưa ra luận điểm rằng, một số tế bào gốc trưởng thành có thể có tiềm năng tạo ra các loại tế bào khác, nhiều hơn những gì mọi người vẫn nghĩ trước đây. Điều này có nghĩa là tế bào gốc trong tủy xương, ban đầu được cho là những tế bào chỉ tạo ra máu, có thể góp phần vào việc tái sinh về sự hư hại của gan, thận, tim, phổi và các cơ quan bị hủy hoại khác. Nếu có thể kiểm soát quá trình biệt hóa của tế bào gốc trưởng thành trong phòng thí nghiệm, những tế bào này có thể trở thành nền tảng cho những liệu pháp điều trị nhiều căn bệnh nan y.
Trong những năm vừa qua, việc nghiên cứu trong lãnh vực tế bào gốc trưởng thành đã phát triển vượt bực. Tế bào gốc trưởng thành có thể được phục hồi bởi các mô lấy từ bệnh nhân, nuôi dưỡng trong các dĩa cấy và kích thích để phát triển thành nhiều loại tế bào trưởng thành. Việc sử dụng tế bào gốc cho phương pháp trị liệu, thay vì dùng tế bào gốc phôi, có nhiều thuận lợi và mang một ý nghĩa quan trọng đối với lãnh vực khoa học, luân lý và chính trị.
Tạo tế bào gốc từ chính mô của bệnh nhân có thể loại bỏ hoàn toàn vấn đề hệ thống miễn nhiễm (miễn dịch) không chấp nhận.
1. Tế bào da được lấy từ phần bụng của bện nhân. Nhân có chứa DNA (cấu tử cơ bản di truyền) của người bệnh được lấy từ tế bào da.
2. Nhân của tế bào người bệnh được cấy vào tế bào trứng chưa thụ tinh, sau khi nhân của trứng đã được tách ra khỏi
3. Tế bào trứng sinh sản (theo cấp số nhân bội) và tạo nên các tế bào gốc.
4. Các tế bào gốc được chuyển sang một dĩa nuôi cấy để chúng có thể phát triển thành những loại tế bào mà bệnh nhân cần để chữa trị căn bệnh của ông ta, tỷ dụ như gan, thần kinh, tim, tế bào insulin.
5. Các tế bào được tiêm vào cho bệnh nhân, hầu điều trị căn bệnh cho bệnh nhân. Cơ thể người bệnh sẽ không đào thải các tế bào này, bởi vì chúng chứa DNA của ông ta (nghĩa là các tế bào đó đều có chung một loại DNA giống nhau, lẽ đó hệ thống miễn dịch sẽ chấp nhận).
Tế bào gốc trưởng thành không gây ra khối u ác quái (teratomas). Ứng dụng tế bào gốc trưởng thành trong điều trị gặp phải rất ít những vấn đề về luân lý và cũng hoàn toàn tránh được những tranh luận nóng bỏng về chính trị, liên quan đến việc sử dụng phôi người.[10]
Mặc dù lĩnh vực này đặc biệt hấp dẫn, nhưng nó cũng gây nhiều tranh cãi trong cộng đồng khoa học và đồng thời cần có thêm nhiều nghiên cứu bổ sung kỹ lưỡng để hiểu được toàn bộ tiềm năng của tế bào gốc trưởng thành, đặc biệt là so với tế bào gốc phôi.
Nhưng cơ thể chúng ta có đến hơn 200 loại tế bào khác nhau, chứ không phải chỉ một loại duy nhất. Tất cả những loại tế bào này đều hình thành từ một vốn tế bào gốc ở giai đoạn phát triển sớm nhất của phôi. Trong giai đoạn này, cũng như giai đoạn phát triển sau đó, các loại tế bào gốc đã hình thành nên tế bào chuyên biệt hay biệt hóa để rồi thực hiện các chức năng cụ thể trong cơ thể người; ví dụ như tế bào da, tế bào máu, tế bào cơ và tế bào thần kinh.
Tế bào gốc có một khả năng vô song, đó là chúng có thể phát triển thành nhiều loại tế bào khác trong cơ thể. Đóng vai trò là hệ thống sửa lỗi cho cơ thể, về mặt lý thuyết, chúng có thể phân chia không hạn định để thay thế các tế bào khác, và đồng thời đảm bảo số lượng các loại tế bào trong cơ thể, miễn là con người hay con vật còn sống. Khi một tế bào gốc phân chia, mỗi một tế bào mới vừa có khả năng trở thành tế bào gốc vừa có thể trở thành một loại tế bào khác với chức năng chuyên biệt như tế bào cơ, tế bào hồng cầu hay tế bào não.
Cell Differentiation – Quá trình biệt hóa tế bào
Skin cells of epidermis: Tế bào biểu bì
Neuron of Brain: Nơron trong não
Pigment Cell: Tế bào sắc tố
Ectoderm (External Layer): Ngoại bì (lớp ngoài)
Sperm: Tinh trùng
Egg: Trứng
Germ Cells: Giao tử
Zygote: Hợp tử
Blastocyst: Phôi bào
Gastrula: Phôi dạ
Mesoderm (Middle Layer): Trung bì (Lớp giữa)
Cardiac Muscle: Cơ tim
Skeletal Muscle Cells: Tế bào cơ xương
Tubule Cell of the Kidney: Tế bào ống trong thận
Red Blood Cells: Tế bào hồng cầu
Smooth Muscle (in Gut): Tế bào cơ trơn (trong ruột)
Endoderm (Internal Layer): Nội bì (lớp trong cùng)
Lung Cell (Alveolar Cell): Tế bào phổi (Tế bào túi phổi)
Thyroid Cell: Tế bào tuyến giáp
Pancreatic Cell: Tế bào tụy tạng
TIN BÀI LIÊN QUAN