Tế bào gốc - Sự hình thành phôi người

Tế bào gốc - Sự hình thành phôi người

Ch ươ ng 3 T bào g c ế ố

S hình thành phôi ng ự ườ i

• Each germ layer forms specific

tissues and organs

– Ectoderm (blue) will form skin and nervous system.

muscles, kidneys, connective tissue, and reproductive organs.

– Endoderm (yellow) will form digestive tract, lungs, liver and bladder.

Phôi nang

TBG là gì?

T o 2 TB ch em gi ng nhau ạ ị ố T làm m iự ớ Bi t hóa ệ

Là nh ng TB không chuyên bi t nh ng có kh năng s n sinh ữ ệ ư ả ả

và bi t hóa thành nhi u TB chuyên bi t ệ ề ệ

Các d ng TBG ạ

TBG phôi TBG tr ưở ng thành

Các kh năng c a TBG ả ủ

Pluripotent Multipotent

S khác nhau gi a TBG phôi và TBG ự ữ

tr ưở ng thành

• Có kh năng t làm m i khác nhau:ả ự ớ

– TBG phôi: t làm m i g n nh không gi i h nự ớ ầ ư ớ ạ– TBG trưởng thành: t làm m i có gi i h nự ớ ớ ạ

• Có kh năng bi t hóa khác nhau:ả ệ

– TBG phôi: Bi t hóa thành t t c các d ng TB ệ ấ ả ạtrong 1 sinh v tậ

– TBG trưởng thành: Bi t hóa thành 1 s d ng TB ệ ố ạ

có gi i h n ớ ạ

• Khác nhau trong đáp ng v i các kích thích bên ứ ớ

ngoài:

–TBG phôi s n sàng thay đ i v i nh ng kích thíchẵ ổ ớ ữ–TBG trưởng thành nh n m nh vào tính b n v ng ấ ạ ề ữ

và c n đầ ược ho t hóa b i các tín hi u, ch ng h n ạ ở ệ ẳ ạ

nh nh ng t n thư ữ ổ ương

TBG phôi và th tinh ng nghi m ụ ố ệ

Nghiên c u TBG ứ

Pluripotent

ES cells

Ngu n TBG phôi ồ

L ch s nghiên c u TB phôi ng ị ử ứ ườ i

 1954, John Enders đã nh n đậ ược gi i Nobel y h c ả ọcho công trình nghiên c u s phát tri n polio virus ứ ự ểtrong TB th n phôi ngậ ười

 1998, James Thomson (Đ i h c Wisconsin-Madison) ạ ọ

đã tách được các TB t kh i TB bên trong c a phôi ừ ố ủ

s m và đã phát tri n đớ ể ược các dòng TBG phôi

ngườ ầi đ u tiên

 1998, John Gearhart (Đ i h c Johns Hopkins) đã ạ ọ

tách được TB m m phôi ngầ ườ ừi t các TB trong

mô tuy n sinh d c c a bào thai (TB m m nguyên ế ụ ủ ầ

th y).ủ

TBG phôi người

Phôi bào người

Inner cell mass

Mouse fibroblasts feeder layer

TBG phôi ng ườ i

Blastocyst

Human Embryonic Stem Cells

Chondrocytes

Arthritis

Hepatocytes

Drug Discovery Liver Failure Dendritic Cells

Tolerance Induction Cancer Immunotherapy

Large Characterized cGMP Banks

Therapeutic Cells

TBG tr ưở ng thành (mô)

• Được tìm th y 1 s lấ ố ượng nh mô ho c c quan ỏ ở ặ ơ

c a ngủ ườ ưởi tr ng thành và tr em, bao g m não, t y ẻ ồ ủ

xương, c xơ ương, da

• Nh ng TB này có th t o thành các d ng TB có liên ữ ể ạ ạ

h g n v i mô mà nó đệ ầ ớ ược tìm th y.ấ

• Nh ng TB này cung c p nh ng TB đữ ấ ữ ược bi t hóa ệ

c n cho vi c thay th mô mà nó đầ ệ ế ở ược tìm th y.ấ

S bi t hóa TBG tr ự ệ ưở ng thành

Đ c tính c a TBG tr ặ ủ ưở ng thành

Nh ng thành công ban đ u c a TBG ữ ầ ủ

tr ưở ng thành

• TBG trung mô người đã được kh i đ ng các gen ở ộ

được tìm th y trong xấ ương, s n, mô m , c , các ụ ỡ ơ

TB th n kinh, bi u bì, và TB ch t n n h tr t o ầ ể ấ ề ỗ ợ ạmáu

• TB nguyên th y trủ ưởng thành đa năng bi t hóa ệthành các TB gi ng TB gan ch c năng.ố ứ

• Các TBG th n kinh ngầ ười có th di c r ng kh p ể ư ộ ắtrong não người sau khi tiêm

• TBG trưởng thành được tách ra t d ch i bào thai, ừ ị ốmáu ngo i vi, máu dây r n, mô não, c , gan, t y, ạ ố ơ ụgiác m c, tuy n nạ ế ước b t, da, gân, tim, s n, tuy n ọ ụ ế

c, t y răng, và mô m

TBG có ngu n g c t d ch i ồ ố ừ ị ố

TBG v n năng đ ạ ượ ả ứ c c m ng

Các TBG v n năng đạ ượ ả ức c m ng là TBG trưởng thành mà nó đượ ậc l p trình l i v di truy n đ thành ạ ề ề ể

d ng TB gi ng nh TBG phôiạ ố ư

TB v n năng đ ạ ượ ả ứ c c m ng (induced pluripotent

T i sao iPSC không th thay th nghiên c u TBG phôi? ạ ể ế ứ

1) Nghiên c u TBG phôi là then ch t đ hi u iPSC ứ ố ể ể

2) iPSC là đ ượ ả ứ c c m ng b i các gen ung th nên vi c s ở ư ệ ử

d ng nó cho đi u tr có tr ng i ụ ề ị ở ạ

“Reprogramming”

T ế bào mầ m

Ki m tra và phát tri n thu c ể ể ố

 Dùng mô hình TBG đ ki m tra đ c tính ể ể ộ

c a thu củ ố

 Phát tri n thu c m i d a trên ho t tính ể ố ớ ự ạ

dược h c, dọ ược đ ng h c c a thu c trên ộ ọ ủ ốTBG

Chuy n nhân TB soma ể

• Đ thi t l p mô hình b nh ngể ế ậ ệ ười

• Đ t o ra TB ho c mô đ c hi u cho b nh nhân ể ạ ặ ặ ệ ệ

nh m c y ghép và s a ch a.ằ ấ ử ữ

Chuy n nhân TB soma đ ng v t ể ở ộ ậ

Chuy n nhân TB soma ng ể ở ườ i

?

start with cancer cell

Breast cancer Leukemia Lymphoma Melanoma

Pluripotent Stem Cells

Melanoma Tetraploid Complementation

E9.5

Chuy n nhân TB soma và TB ung th ể ư

• 2001, phôi ngườ ượ ại đ c t o dòng đ u tiên (ch đ n ầ ỉ ếgiai đo n 6 TB) đạ ượ ạc t o ra b i Advanced Cell ở

Technology (USA)

• 2004*, tuyên b phôi bào đố ượ ạc t o dòng c a ngủ ười

đã đượ ạc t o ra và 1 dòng TB đã được thi t l p (Hàn ế ậ

Qu c), nh ng sau đó công trình này đã đố ư ược ch ng ứminh là gi t o ả ạ

Nh ng thành công ban đ u v t o ữ ầ ề ạ

dòng ng ườ i

Neural Retinal

Bone Cartilage Epithelial

*Hwang, W.S., et al 2004 Evidence of a Pluripotent Human Embryonic

Stem Cell Line Derived from a Cloned Blastocyst Science 303: 1669-1674.

Nh ng đi u không bi t trong nghiên c u ữ ề ế ứ

TBG và t o dòng ạ

• Không ch c r ng TBG phôi ngắ ằ ườ in vitro có th t o i ể ạ

ra t t c các d ng TB khác nhau c a c th trấ ả ạ ủ ơ ể ưởng thành

• Không bi t TBG đế ược nuôi c y ấ in vitro (t phôi) có ừ

ch c năng làm vi c nh là nh ng TB t phôi đang ứ ệ ư ữ ừphát tri n.ể

• TBG c n đầ ược bi t hóa thành nh ng d ng TB phù ệ ữ ạ

h p trợ ước khi chúng được dùng trong lâm sàng

• G n đây, nh ng b t thầ ữ ấ ường trong c u trúc và s ấ ốnhi m s c th đã đễ ắ ể ược tìm th y trong 3 dòng TBG ấphôi người

Nh ng thách th c trong nghiên c u TBG ữ ứ ứ

và t o dòng ạ

• S tăng sinh và phát tri n c a TBG ph i đự ể ủ ả ược ki m ểsoát m t khi độ ược đ a vào b nh nhân.ư ệ

• Kh năng lo i th i c a c y ghép TBG các mô là ả ạ ả ủ ấ ở

r t cao.ấ

• Có kh năng nhi m virus, vi khu n, n m và ả ễ ẩ ấ

mycoplasma

• S d ng TB “feeder” chu t đ phát tri n TBG phôi ử ụ ộ ể ể

có th r c r i trong k t qu nghiên c u c y ghép ể ắ ố ế ả ứ ấngo i lai ạ

Differentiation

Therapeutic Cloning: Organogenesis

Human ES Cells: Studying the Cellular and Molecular Mechanisms of Disease Therapeutic cloning: Studying Mechanisms of Diseases

Example: ALS

Các b nh có th đ ệ ể ượ c đi u tr b ng nghiên ề ị ằ

c u TBG M ứ ở ỹ

Cardiovascular diseases 58 Million

-Data from the Patients' Coalition for Urgent Research, Washington,

DC (according to Perry, Ref 267).

Nh ng thách th c v m t khoa h c trong vi c ữ ứ ề ặ ọ ệ

Nh ng thách th c trong li u pháp thay th TB và c y ữ ứ ệ ế ấghép c quan:ơ

• Thi u s bi t hóa đ c hi u cho d ng TBế ự ệ ặ ệ ạ

• Có kh năng hình thành kh i uả ố

• Lo i th i mi n d ch t ngạ ả ễ ị ừ ười nh nậ

• Thách th c đ i v i TBG phôi dùng làm mô hình ứ ố ớnghiên c u các b nh c a ngứ ệ ủ ười.

- Không bi t gen nào ch u trách nhi m cho b nhế ị ệ ệ

- Không th t o ra nh ng đ t bi n tể ạ ữ ộ ế ương ng v i ứ ớ

b nh ngệ ở ười

Đ o lý sinh h c: TBG có gây gi m giá ạ ọ ả

tr cu c s ng c a con ng ị ộ ố ủ ườ i?

Nh ng đi m nóng v đ o lý trong nghiên ữ ể ề ạ

c u TBG ứ

• TBG phôi ngườ ượi đ c tách ra t phôi ngừ ườ ởi giai

đo n phôi bào.ạ

• T o dòng sinh s n b ng phạ ả ằ ương pháp chuy n nhân ể

TB soma là b c mị ấ

• iPSC đượ ạc t o ra t TB da ngừ ười

– B o v nh ng v n đ v con ngả ệ ữ ấ ề ề ười– Được ch p thu nấ ậ

– B o v s đ ng nh t v di truy nả ệ ự ồ ấ ề ề

Các ngu n thông tin h u ích ồ ữ

• National Institute of Health resource for stem

• International Society for Stem Cell Research:

“Guidelines for the Conduct of Human Embryonic Stem Cell Research (www.isscr.org)”

human embryonic stem cell research”

(http://www.nap.edu/openbook.php?isbn=0309096537)