TIEU LUAN TE BAO GOC

Tế bào gốc là tế bào chưa biệt hóa hoàn toàn, có tiềm năng phát triển, tự làm mới và biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác của cơ thể, chúng có thể bù đắp, thay thế các tế bào bị chết hoặc bị bệnh. Tế bào gốc là nhà cung cấp của tế bào mới. Khi tế bào gốc phân ra, nó có thể làm ra thêm tế bào gốc mới, hoặc làm ra những loại tế bào khác. Ví dụ, tế bào gốc của da có thể làm ra thêm những tế bào gốc mới của da, hoặc tạo ra những tế bào với những chức năng đặc biệt, như là giúp cho sắc tố cuả da. Hay nói một cách khác dễ hiểu hơn: Tế bào gốc là tế bào có khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Là một công cụ trong phân chia không giới hạn để lấp đầy những thiếu hụt tế bào của bộ phận đó chừng nào cơ thể còn sống....

Họ Và Tên Lớp MSSV

Gv Ts Từ Bích Thuỷ CHỦ ĐỀ: Tế Bào Gốc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

MÔN: DI TRUYỀN ĐẠI CƯƠNG

CHỦ ĐỀ: TẾ BÀO GỐC GV: TỪ BÍCH THUỶ SV: NGUYỄN PHI KHA – HOÀNG THỊ THANH -Lịch Sử Nghiên Cứu Tế Bào Gốc:

• 1900: Giới khoa học Châu Âu nhận ra rằng mọi tế bào máu bắt nguồn từ 1 tế bào nguyên thủy đặc thù => “ Tế Bào Gốc”.

• 1940: Các nhà nghiên cứu phát hiện ra các dòng tế bào gốc phôi ở chuột.

• T.k 1960: Khám phá trong não trưởng thành có chứa các tế bào gốc có thể biệt hóa thành các

tế bào thần kinh.

• 1981: Gail Martin và Martin Evans lần đầu tiên tách được tế bào gốc từ phôi chuột.

• 1995-1996: Phân lập vitro tế bào gốc phôi linh trưởng từ khối tế bào trong của túi phô

• 1997: Nhóm Lan Wilmut công bố nhân bản thành công động vật có vú đầu tiên – cừu Dolly.

• 1998: Jame.Thomson, Madison và John Gearhart (Mỹ) nuôi cấy thành công tế bào gốc người.

• 1999: Khẳng định khả năng chuyển biệt hóa hay tính mềm dẻo của tế bào gốc trưởng thành

• 2001: Các nhà khoa học tại Anvanced Cell Technology đã nhân bản phôi người thành công đầu tiên (giai đoạn 4-6 tế bào).

• 2003: Tạo được noãn bào từ tế bào gốc phôi chuột Điều này gợi ý rằng tế bào gốc phôi có thể có tính toàn năng

• 2005: Các nhà nghiên cứu ở Đại học Kingston (Anh) đã tuyên bố phát hiện 1 loại tế bào gốc giống tế bào gốc phôi được thu nhận trong máu cuống rốn

• Thánh 10/207: Mario Capecchi, Martin Evans và Oliver Smithies đã nhận giải

thưởng Nobel Y học về các khám phá nền tảng liên quan đến tế bào gốc phôi

chuột

1 Tế bào gốc.

a) Tế bào gốc là gì?

- Tế bào gốc là tế bào chưa biệt hóa hoàn toàn, có tiềm năng phát triển, tự làm mới

và biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác của cơ thể, chúng có thể bù đắp, thay thế các tế bào bị chết hoặc bị bệnh Tế bào gốc là nhà cung cấp của tế bào mới Khi tế bào gốc phân ra, nó có thể làm ra thêm tế bào gốc mới, hoặc làm ra những loại tế bào khác Ví

dụ, tế bào gốc của da có thể làm ra thêm những tế bào gốc mới của da, hoặc tạo ra

những tế bào với những chức năng đặc biệt, như là giúp cho sắc tố cuả da Hay nói một cách khác dễ hiểu hơn: Tế bào gốc là tế bào có khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể Là một công cụ trong phân chia không giới hạn để lấp đầy những thiếu hụt tế bào của bộ phận đó chừng nào cơ thể còn sống

- Cơ thể con người có rất nhiều loại tế bào cần thiết cho sức khỏe hành ngày Những tế bào này giúp cho cơ thể hoạt động bình thường, bao gồm nhịp đập của tim, suy nghĩ của não, thận làm sạch máu và sự thay đổi tế bào mới cho da…

b) Tế bào gốc bắt nguồn từ đâu?

- Tất cả chúng ta đều khởi đầu sự sống từ một tế bào duy nhất, gọi là hợp tử, hình thành sau quá trình thụ tinh Hợp tử phân chia tạo thành hai tế bào; mỗi một tế bào trong đó lại phân chia và cứ tiếp diễn như vậy Chẳng mấy chốc, khoảng 5 ngày sau khi thụ tinh, hợp tử có dạng một quả bóng rỗng, với khoảng 150 tế bào được gọi là phôi bào (blastocyst) Phôi bào thậm chí còn nhỏ hơn một hạt cát, bao gồm 2 nhóm tế bào: nguyên bào nuôi phôi (trophoblast) và khối tế bào nội tại trong phôi bào Tế bào gốc phôi là những tế bào hình thành nên khối tế bào nội tại (inner cell mass)

- Do tế bào gốc phôi có thể hình thành nên bất cứ loại tế bào nào trong cơ thể người trưởng thành nên nó còn được coi là tế bào gốc toàn năng (pluripotent stem cell)

- Tế bào gốc cũng có thể tìm thấy ở một số loại mô nhất định ở người đã phát triển toàn diện, từ trẻ

em đến người trưởng thành, với số lượng rất ít Ví dụ, tế bào gốc tủy xương (tế bào gốc máu) có trong tủy của xương, chúng phát triển thành tất cả các loại tế bào máu chuyên biệt.

c) 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 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.

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

cả các loại tế bào khác trong cơ thể con người Ví dụ, trong lúc tế bào tạo máu chỉ có thể làm ra máu, phôi tế bào gốc có thể làm ra máu, xương, da, não, vv …

- 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.

- Tế bào gốc toàn năng (Totipotent stem cell): Loại tế bào này phát triển sau khi trứng được thụ tinh khoảng 3-4 ngày, chúng hiện diện ở phôi bào (Blastocyst) Nếu các chuyên gia tách một trong các tế bào này và cấy vào tử cung của người phụ nữ thành công Tế bào tổng năng này sẽ phát triển thành một thai nhi.Mỗi tế bào có thể phát triển thành một cá thể mới, ví dụ : Tế bào phôi ở giai đoạn mới phát triển (từ 1 đến 4 ngày).

- Tế bào gốc đa năng (Pluripotent stem cell): Chúng chỉ có khả năng phát triển thành bất kỳ tế bào

nào trong cơ thể, gồm các tế bào có các chức năng chuyên biệt.

Tuy nhiên, chúng không có khả năng để phát triển thành một hữu thể như là tế bào gốc toàn năng (Totipotent Stem Cells).Tế bào có thể hình thành nên bất cứ loại tế bào nào trong cơ thể (trên 220 loại), ví dụ: Tế bào gốc phôi tìm thấy ở phôi bào (từ 5 đến 14

ngày) Đây chính là loại tế bào gốc được ứng dụng trong nhiều ngành về y học và thẩm mỹ

- 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, ví dụ: 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

• Tế bào gốc phôi:

- 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.

- 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.

- 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.

• Tế bào gốc nhũ nhi:

- Tế bào gốc nhũ nhi thường được thu nhận từ các mô của thai bỏ hay các phần phụ của thai nhi sau khi sinh như: máu dây rốn, dây rốn (màng lót quanh mạch máu, lớp Wharton’s jelly, màng lót dây rốn), nước ối, mô nhau thai, máu nhau thai.

- Nguồn tế bào gốc thu từ các phần phụ của thai nhi sau khi sinh chủ yếu là các tế bào gốc tạo máu và các tế bào gốc trung mô Nguồn tế bào gốc từ máu cuống rốn đã được phát hiện tương đối lâu

và đã ứng dụng cứu sống hàng triệu người bệnh trên khắp thế giới.

• 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 Tuy nhiên nơi phổ biến nhất có thể thu hoạch

chúng là từ tủy xương nằm ngay chính giữa các ống xương.

- 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.

• Tế bào gốc nhân tạo:

- Đây là loại tế bào gốc do chính con người tạo ra nhờ kỹ thuật thao tác gen Thuật ngữ chính xác để chỉ loại tế bào này là “tế bào gốc vạn năng cảm ứng” (Induced Pluripotent Stem Cell – iPS) Về nguyên tắc, bất kì tế bào sinh dưỡng nào đều có thể trở thành iPS nhờ chúng được cảm ứng bằng phương pháp chuyển gen in vitro, thông qua một vector retrovirus.

- Tế bào gốc vạn năng cảm ứng có các thế mạnh sau:

- Không vi phạm đạo lí và pháp lí (không cần trứng hay phôi người).

- Các đặc tính sinh học tương đương với tế bào gốc phôi thường (khả năng tăng sinh vô hạn và khả năng biệt hóa).

- Dễ dàng thu nhận (có thể tạo ra từ bất kì mô nào đó của cơ thể).

- Thao tác dễ dàng, ít tốn thời gian.

- Cấy ghép không gây phản ứng miễn dịch.

(Nhà khoa học Shinya Yamanaka tìm ra tế bào gốc vạn năng cảm ứng)

• Tế bào gốc ung thư:

- Các quần thể tế bào phát sinh khối u tương đối hiếm và có nhiều khác biệt được xác định trong ung thư của hệ thống tạo máu, não và vú Các tế bào kiểu này có khả năng tự làm mới và có thể dễ dàng phát triển thành bất kì tế bào nào của quần thể tế bào khối u, chúng có khả năng tăng sinh, hỗ trợ sự tăng sinh tiếp tục của quần thể tế bào ác tính Tế bào phát sinh khối u cũng có hai đặc tính song hành với hai đặc tính của tế bào gốc bình thường Các tế bào khối u với đặc tính và chức năng này được gọi là tế bào gốc ung thư (cancer stem cell).

- Tuy nhiên, các khái niệm ban đầu về tế bào gốc ung thư có thể được trình bày khác nhau trong các công trình khác nhau.

3 Đặc tính của TBG:

- Tế bào gốc là tế bào không chuyên dụng: Một đặc điểm cơ bản của tế bào gốc là nó không chứa một cấu trúc mô đặc biệt nào nên nó cũng không thực hiện một chức năng chuyên dụng nào Tuy nhiên, các tế bào gốc không chuyên dụng này lại có thể biến đổi thành các tế bào chuyên dụng như tế bào cơ tim, tế bào máu, tế bào não…

- Tế bào gốc có thể tự phân chia và tái tạo trong thời gian dài: Không giống như tế bào cơ, tế bào máu hay tế bào não – không thể tự tái tạo, tế bào gốc có thể tự tái tạo và tái tạo nhiều lần Trong các phòng thí nghiệm, một lượng tế bào gốc tương đối có thể tái tạo thành hàng triệu tế bào gốc khác trong thời gian vài tháng Nếu sau một quá trình tái tạo, tế bào gốc vẫn là tế bào không chuyên dụng, có thể coi là tế bào mẹ, thì nó lại tiếp tục tái tạo thành các tế bào mới.

- Tế bào gốc có thể biến đổi thành tế bào chuyên dụng: Rất nhiều thí nghiệm được tiến hành cho thấy một số loại tế bào gốc trưởng thành là tế bào toàn năng Có khả năng biệt hóa thành nhiều loại

tế bào khác được gọi là tính linh hoạt hay sự chuyển biệt hóa Khi tế bào gốc biến đổi thành tế bào chuyên dụng, quá trình này được gọi là sự phân ly.

- Tất cả các loại tế bào gốc, dù bắt nguồn từ đâu, cũng đều có 3 đặc tính chung: chúng có khả năng phân chia và tự tái tạo trong khoảng thời gian dài; chúng không bị biệt hóa; và chúng có thể phát triển thành các loại tế bào chuyên biệt Ở điều kiện thích hợp, tế bào gốc có thể phát triển thành các mô và cơ quan chuyên biệt.

4 Nuôi cấy tế bào gốc:

a) Tạo trực tiếp tế bào gốc thần kinh từ tế bào trưởng thành:

- Nhóm nghiên cứu trường đại học Wisconsin – Madison đã biến đổi tế bào da từ người và khỉ thành tế bào có khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào thần kinh mà không cần trải qua giai đoạn biệt hóa ngược (chuyển biệt hóa thành tế bào induced pluripotent stem cell - iPSC).

- Bỏ qua giai đoạn biệt hóa ngược là ưu điểm nổi bật của nghiên cứu, theo giáo sư Su – Chun Zhang “Tế bào iPSC có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào, những tế bào này có thể gây ra nhiều vấn đề cho liệu pháp tế bào sửa chữa sai hỏng do bệnh hoặc tổn thương trong hệ thống thần kinh.” Đặc biệt, sự vắng mặt tế bào iPSC loại trừ sự hình thành khối u bởi tế bào gốc đa năng (pluripotent cells) ở bệnh nhân được cấy ghép Đây là mối quan tâm chính trong liệu pháp tế bào gốc.

( TBG thần kinh)

- Nhiều nhà nghiên cứu đã bỏ qua giai đoạn biệt hóa ngược thành tế bào iPSC trong quá trình biến đổi tế bào da thành tế bào neuron và các tế bào chuyên biệt khác, giáo sư Zhang cho biết, tuy nhiên nghiên cứu này, được đăng

trên Cell Reports, có một mục đích khác: “Mục tiêu là biến đổi tế bào da thành tế bào gốc thần kinh có biệt hóa

thành nhiều loại tế bào trong mô thần kinh Những tế bào gốc này có thể tăng sinh với số lượng lớn.”

- “Những thí nghiệm này chứng tỏ những tế bào được tái thiết lập chương trình có thể biệt hóa thành nhiều loại

tế bào ở vùng não như tế bào neuron, tế bào astrocyte và tế bào oligodendrocyte”, giáo sư Zhang phát biểu “Bằng chứng của nghiên cứu này nêu bật khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào gốc thần kinh chuyên biệt tương ứng với những bệnh rối loạn thần kinh khác nhau.”

B) Tạo thành công tế bào gốc từ da người:

- Các nhà khoa học Mỹ mới đây thông báo đã tạo được các tế bào gốc phôi thai người từ các tế bào da bằng

kỹ thuật nhân bản vô tính.

- “Những thí nghiệm này chứng tỏ những tế bào được tái thiết lập chương trình có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào ở vùng não như tế bào neuron, tế bào astrocyte và tế bào

oligodendrocyte”, giáo sư Zhang phát biểu “Bằng chứng của nghiên cứu này nêu bật khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào gốc thần kinh chuyên biệt tương ứng với những bệnh rối loạn thần kinh khác nhau.”

- Đây là lần đầu tiên việc tạo ra tế bào gốc được ghi nhận là thành công, sau một loạt các

nỗ lực đầy hứa hẹn trong những năm vừa qua

- Kết quả nghiên cứu kể trên được công bố trên tạp chí Cell

- Việc tế bào gốc có khả năng sinh sản vô hạn khiến cho việc nắm được kỹ thuật tạo ra tế bào này sẽ mang lại tiềm năng trị liệu hết sức to lớn