Tế bào gốc và các ứng dụng trong y học

Tế bào gốc đa tiềm năng Multipotent có khả năng như tế bào gốc đa năng, tuy nhiên nguồn tế bào gốc này xuất phát từ người trưởng thành hoặc máu cuống rốn… Tế bào gốc đơn năng Monopotent

TẾ BÀO GỐC VÀ CÁC ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC

PGS.TS.BS Trần Công Toại

Mục tiêu:

1 Biết được các khái niệm về tế bào gốc

2 Phân loại được một số nhóm tế bào gốc

3 Biết được các nguồn tế bào gốc được thu nhận hiện nay

4 Biết được một số ứng dụng tế bào gốc trong y học

5 Hiểu được tầm quan trọng ứng dụng tế bào gốc trong y học và tiềm năng ứng dụng trong tương lai

I CÁC KHÁI NIỆM

Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hóa, có khả năng phân chia vô hạn trong các tổ chức sống, có nguồn gốc từ phôi, thai hay mô cơ thể trưởng thành Dưới điều kiện thích hợp hay có tín hiệu kích thích, tế bào gốc sẽ biệt hóa thành các tế bào có hình dạng và chức năng chuyên biệt như tế bào cơ tim, tế bào da, tế bào thần kinh, tế bào máu Tế bào gốc đang là nguồn hy vọng của loài người trong việc phát triển liệu pháp tế bào để chế ngự các bệnh hiểm nghèo như ung thư máu, mất trí nhớ (Azheimer), liệt rung (Parkinson), tiểu đường, dị tật tim, bệnh thiểu năng miễn dịch di truyền… Các hoạt động nghiên cứu tế bào gốc đang được tiến hành tại hầu hết các Viện, Trung tâm Sinh học và các Công ty Y sinh trên thế giới Hàng chục ngàn công trình về tế bào gốc đã được công bố bao gồm các lĩnh vực khác nhau như nghiên cứu cơ bản về đặc điểm sinh học và tiềm năng tế bào gốc; nghiên cứu công nghệ phân lập sản xuất tế bào gốc và nghiên cứu ứng dụng lâm sàng

Tế bào gốc được định nghĩa như sau: Tế bào gốc (Stem cell) là những tế bào có khả năng

tự làm mới và biệt hoá tạo thành những tế bào biệt hoá cao Cần phân biệt tế bào gốc (Stem cell)

là loại tế bào có khả năng phân chia và biệt hóa tạo ra các loại tế bào sinh dưỡng như tế bào sừng, tế bào thần kinh, tế bào máu… Một loại tế bào khác có tên là tế bào mầm (Germ cell) là loại tế bào có khả năng phân chia biệt hóa thành tế bào sinh dục như tinh trùng hoặc trứng

Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hóa, không có một chức năng chuyên biệt cụ thể nào Chúng là những tế bào có khả năng biệt hóa cao tùy theo nguồn gốc mà chúng có khả năng biệt hóa thành bất kỳ dòng tê bào mong muốn nào phụ thuộc vào điều kiện của môi trường nuôi cấy

Do có những đặc tính quan trọng này mà tế bào gốc trở thành một lĩnh vực đầy hứa hẹn trong việc cung cấp nguồn tế bào cho điều trị [4-10] Một khi có được các dòng tế bào gốc, chúng ta có thể tiến hành cấy ghép vào mô của người bệnh có sự thiếu hụt hoăc giảm chức năng của dòng tế bào này để tái tạo mới, phục hồi một phần hay hoàn toàn các chức năng bị suy giảm hoặc đã mất Cho đến nay, trên thế giới đã có nhiều mô hình nghiên cứu thành công trên động vật thực nghiệm trong việc sử dụng tế bào gốc điều trị một số bệnh tim mạch [11-18], hệ thống tạo máu [19-26], tiểu đường [27-31] và bệnh lý của hệ thần kinh [32-34] Những phương pháp này đã và đang bước đầu được ứng dụng điều trị trên người Bí quyết then chốt đảm bảo sự thành công, bền vững của hướng điều trị này chính là công nghệ tế bào trong đó các công nghệ: phân lập, nhân khối và bảo quản dài ngày và nghiên cứu tìm ra các điều kiện biệt hóa chuyên biệt đóng vai trò then chốt nhất Bên cạnh đó các kỹ thuật cao nhằm đưa nguồn tế bào gốc đến đúng cơ quan, đúng vị trí thương tổn cần tái tạo, phục hồi cùng với các tiêu chuẩn kỹ thuật nhằm lượng giá hiệu quả điều trị thay thế có vai trò hết sức quan trọng Tất cả các kỹ thuật, công nghệ trên hợp thành một dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh nhằm ứng dụng tế bào gốc vào trong y học lâm sàng Nếu chúng ta kết hợp công nghệ tế bào gốc và công nghệ gien với việc đưa gien lành vào tế bào gốc của người bệnh rồi cấy ghép trở lại cho bệnh nhân thì sự ứng dụng của tế bào gốc lại càng lớn hơn nhiều và có thể nói là không có giới hạn [27]

Về mặt chức năng ta có các loại tế bào gốc:

Tế bào gốc toàn năng (Totipotent) là những tế bào có khả năng phân chia, biệt hóa thành

cá thể mới ví dụ tế bào gốc từ phôi 1-3 ngày sau thụ tinh

Tế bào gốc đa năng (Pluripotent) là những tế bào có khả năng phân chia biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau ví dụ: tế bào gốc từ phôi nang 5-14 ngày sau thụ tinh

Tế bào gốc đa tiềm năng (Multipotent) có khả năng như tế bào gốc đa năng, tuy nhiên nguồn tế bào gốc này xuất phát từ người trưởng thành hoặc máu cuống rốn…

Tế bào gốc đơn năng (Monopotent) là tế bào gốc chỉ phân chia biệt hóa tạo ra một loại tế bào biệt hóa cao như tế bào sừng ở da, tế bào rìa giác mạc…

Về nguồn gốc tế bào có hai loại tế bào gốc hiện nay đang được ứng dụng: 1 Tế bào gốc từ người trưởng thành (Adult stem cell) là những tế bào chưa biệt hoá được tìm thấy trong các mô

đã biệt hoá, có khả năng tái tạo và biệt hoá thành các mô này; 2 Tế bào gốc từ phôi (Embryonic stem cells = ES) là tế bào nguyên phát từ phôi, có khả năng biệt hoá thành nhiều loại tế bào khác nhau Trong 2-3 năm gần đây, một số tác giả đã chứng minh không có sự khác nhau về chức năng giữa hai loại tế bào này

Lĩnh vực tạo ra cấu trúc thay thế một phần cơ thể có rất sớm khi khám phá sự phát triển mô như một qui luật Việc tái cấu trúc một mô sống bao gồm cả da, mạch máu gồm ba loại tế bào, tuyến giáp, tế bào mỡ và những mô khác đã được báo cáo từ năm 1979-1986 do E Bell và cộng

sự Trước thời kỳ đó các mô ghép được lấy từ ngân hàng mô, các mô ghép đồng loại sống cần có tương hợp mô hoặc ức chế miễn dịch sau ghép để chống thải ghép

Hiện nay một số loại tế bào được chú ý nhiều nhất là các tế bào gốc từ người Vào năm

1998 các nhà nghiên cứu đã cải tiến kỹ thuật nuôi cấy tế bào gốc phôi (ES=Embryonic Stem Cell) người trong ống nghiệm Tập thể các nhà nghiên cứu chỉ rõ, ngày nay có thể nuôi tế bào ES người trên môi trường huyết thanh tự do trên các lớp mỏng dinh dưỡng Nuôi cấy dài ngày tế bào

ES người có hoạt tính telomerase và giữ được độ dài của telomere, dấu hiệu khác của tăng sinh

tế bào

Tổng quát, các tế bào đa tiềm năng có thể được biệt hoá in vitro từ tế bào ES và EG (Embryonic Germ Cell = Tế bào mầm từ phôi) người không tương đương nhau về khả năng tăng sinh và biệt hoá (tế bào ES thu nhận từ khối tế bào lớp trong của túi phôi sau 5 ngày thụ tinh, tế bào EG thu nhận từ tế bào sinh dục sơ khai 5-10 tuần sau thụ tinh) Tế bào ES có khả năng tăng sinh trên 300 quần thể kép trong khi các tế bào thu nhận từ thể phôi-sinh ra từ EG-đạt tối đa 70-

80 quần thể

Các nhà khoa học mới bắt đầu tìm hiểu sinh học của tế bào ES và có nhiều câu hỏi then chốt vẫn chưa thể trả lời hoặc chỉ trả lời được một phần Ví dụ như tinh chế và cải tiến hệ thống nuôi cấy tế bào ES thì điều quan trọng là các nhà khoa học cần xác định cơ chế cho phép tế bào

ES người trong ống nghiệm tăng sinh mà không biệt hoá Cơ chế điều hoà sự tăng sinh của tế bào ES người đã được biết, nó có thể áp dụng sự hiểu biết này để cải tiến những khó khăn đã tồn tại từ lâu về khả năng tự thay mới trong ống nghiệm của tế bào trưởng thành

Cũng sẽ rất quan trọng để xác định đặc tính di truyền của tế bào ES, nó đóng vai trò quan trọng trong việc giữ lại tế bào và điều khiển sự biệt hoá của chúng hoặc xác định khả năng của chúng trong các cơ quan Một trong những tác động của tăng trưởng túi phôi chuột trong nuôi cấy là sự thay đổi nhờ sự methyl hoá các gen chuyên biệt kiểm soát sự tăng trưởng và phát triển của phôi Có hay không sự thay đổi tương tự trong các mẫu gen xảy ra ở tế bào ES hoặc phôi nang (Blastocyte) Nếu cũng có như vậy thì những tác động trong sự phát triển in vitro và trong các tế bào biệt hoá-thu nhận từ tế bào ES, là gì?

Vậy có thể có khả năng rằng tế bào ES người trong in vitro tồn tại ở trạng thái biệt hoá một phần hay không? Và nếu điều đó xảy ra thì làm thế nào để cố gắng tác động điều khiển sự biệt hoá của chúng hoặc giữ lại các tế bào trong trạng thái tăng sinh

Các nhà khoa học cần xác định tín hiệu của những con đường tải nạp phải được hoạt hoá

để cảm ứng tế bào ES biệt hoá theo con đường đặc biệt Điều này bao gồm sự hiểu biết về sự tương tác Ligand-Receptor và các thành phần tương tác của hệ thống tín hiệu, cũng tốt như việc xác định gen nào hoạt động hoặc không hoạt động khi có sự biệt hoá các loại tế bào chuyên biệt

Xác định các trạng thái trung gian của quá trình biệt hoá tế bào ES cũng rất quan trọng Như tế bào ES người biệt hoá in vitro đã hình thành tế bào tiền thân và tế bào nguyên thủy thì có thể xác định và tách chiết được hay không? Nếu các tế bào ES hình thành các loại tế bào trung gian, sau đó có thể giữ lại và mở rộng được hay không? Các tế bào tiền thân và tế bào nguyên thuỷ sẽ được sử dụng cho liệu pháp cấy ghép? Cuối cùng các nhà khoa học cần xác định những giai đoạn biệt hóa nào của tế bào ES là tốt nhất cho những ứng dụng khác nhau Chẳng hạn như giai đoạn nào của tế bào ES sẽ tốt nhất cho sàng lọc thuốc hoặc độc tố hoặc phân phối khả năng trị liệu của thuốc.

Một khái niệm khác cũng cần lưu ý là sinh sản vô tính (cloning) là hình thức hình thành các thể mới với chất liệu di truyền từ một tế bào sinh dưỡng

Về mặt nguồn gốc có thể phân chia các tế bào gốc như: 1.1 Tế bào gốc phôi (Embryonic Stem Cells – ESCs)

Đây là các tế bào được thu nhận từ khối tế bào bên trong của phôi đang làm tổ trong suốt giai đoạn phôi nang Chúng có khả năng biệt hóa thành hầu như tất cả các loại tế bào của cơ thể và được xem như là các tế bào gốc vạn tiềm năng Chúng cũng có khả năng tăng sinh với một trạng thái chưa biệt hóa, nghĩa là có khả năng tự đổi mới Ngoài các tế bào gốc được thu nhân có nguồn gốc từ phôi nang còn có các dòng tế bào gốc khác cũng được thu nhận từ phôi, chúng được gọi là các tế bào gốc mầm phôi hay tế bào mầm phôi thai (Embryonic Germ Cells – EGCs) Đây là những tế bào được thu nhận từ mầm sinh dục của thai trong khoảng từ 5 đến 10 tuần tuổi

và đây là những tế bào mầm nguyên thủy sẽ phát triển thành trứng hoặc tinh trùng ở cơ thể trưởng thành

Mặc dù các TBG thường được sử dụng để sửa chữa các tế bào bị tổn thương trong cơ thể trưởng thành nhưng có nhiều loại TBG được tìm thấy trong phôi giai đoạn sớm Tương tự như vậy, hiện tại có những bằng chứng mới cho thấy có nhiều lợi ích sau khi ghép TBG phôi người

có nguồn gốc từ tế bào thần kinh và tế bào mô cơ tim vào các mô hình động vật của bệnh Parkinson và tổn thương cơ tim (Ben-Hur et al, 2004: Kofidis et al, 2006; Singh và Williams, 2008; Liu et al, 2008) Trong mô hình chuột thí nghhiệm, người ta sử dụng các mô có nguồn gốc

từ TBG phôi để điều trị các mô hình bệnh tiểu đường, bệnh parkinson (Frenck et al, 1998; Singh

và Williams, 2008; Serra et al, 2002), nhồi máu cơ tim (Rufer et al, 1999), chấn thương cột sống (Reyes et al, 2001) và một số bệnh liên quan đến các rối loạn miễn dịch di truyền (Abdelkrim et

al, 2009)

Đã có nhiều thí nghiệm với TBG phôi chuột trong nhiều năm qua và đạt được nhiều kết quả đáng khích lệ Đối với việc biệt hóa TBG phôi thành hầu hết các loại tế bào quan tâm thì điều này vẫn chưa thực sự khả thi, mặc dù trong một số quần thể tế bào (như tế bào tiền thân thần kinh) có thể thường xuyên thu được từ việc nuôi cấy các TBG phôi, có thể nhân lên về số lượng

và biệt hóa thành các tế bào trưởng thành Đối với các bệnh thoái hóa thần kinh, tốt hơn là ghép

tế bào thần kinh tiền thân hoặc tế bào thần kinh hoàn toàn trưởng thành Ngược lại, gần đây có một số nghiên cứu cho rằng ngay cả khi ở trạng thái chưa biệt hóa các TBG phôi người biểu hiện mức thấp của kháng nguyên HLA lớp I sau đó tăng lên khi tế bào dần trưởng thành (Martin et al, 2005; Bajada et al, 2008) TBG phôi là những TBG đa tiềm năng có thể phát triển thành tất cả các loại tế bào có nguồn gốc từ 3 lớp mầm phôi Do đặc tính này, các TBG phôi có tiềm năng vô cùng lớn cho liệu pháp ghép tế bào đặc hiệu cho từng người bệnh

1.2 Tế bào gốc đa năng cảm ứng (Induced Pluripotent Stem Cells – iPS Cells)

Các tế bào iPS là kết quả của sự chuyển đổi từ một tế bào trưởng thành (tế bào sinh dưỡng) thông qua quá trình tái lập trình thành tế bào gốc đa năng Mặc dù có tính đa tiềm năng, nhưng các tế bào này không được xem xét như các tế bào gốc phôi mặc dù chúng có tiềm năng giống nhau Việc tái lập trình ban đầu được thực hiện bằng việc chuyển nạp với retrovirus Hiện tại có nhiều nỗ lực trong quá trình thực hiện tái lập trình mà không cần dùng vector chuyển là retrovirus do các nghi ngờ có hại từ phương pháp này mang lại

1.3 Tế bào gốc trưởng thành (Adult Stem Cells – ASCs)

Quần thể tế bào gốc trưởng thành đã được tìm thấy trong nhiều loại mô của cơ thể trưởng thành Chúng được cho là rất quan trọng đối với cơ chế sửa chữa nội tại với nhiều loại mô và cơ quan của cơ thể Nói chung, đây là các tế bào gốc khá đặc biệt Một trong những loại tế bào gốc trưởng thành được sử dụng khá phổ biến hiện tại đó là tế bào gốc trung mô (Mesenchymal Stem Cells) Đây là loại tế bào gốc trưởng thành có mặt ở nhiều loại mô khác nhau trong cơ thể mà phổ biến nhất là trong chất nền của tủy xương hay trong mô mỡ Trong thực tế, việc ghép tủy

xương có thể được xem là trường hợp ứng dụng liệu pháp tế bào sớm nhất Trong nuôi cấy in vitro các ASC có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau Do đó các tế bào gốc này cũng

được xem có tính đa năng nhưng không phải là đa tiềm năng hay vạn tiềm năng Các tế bào này cũng có khả năng tự đổi mới như ESCs, có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau

Như vậy, còn rất nhiều việc cần phải làm để hiểu rõ được đặc điểm của các loại tế bào gốc khác nhau và các yếu tố liên quan trong quá trình biệt hóa thành một loại tế bào khác của các tế bào gốc Điều này cho thấy các phân tử hòa tan, các tương tác giữa tế bào – tế bào và tế bào với môi trường ngoại bào (vi môi trường) nơi mà các tế bào gốc hoạt động tác động lên rất nhiều đến các hoạt động của tế bào gốc, giúp chúng tăng sinh, biệt hóa hay duy trì trạng thái không biệt hóa của mình trong thời gian dài để hoạt động trở lại sau đó

Hình: Sơ đồ phân loại tế bào gốc (Nguồn: V Ramakrishna, P B Janardhan and L

Sudarsanareddy (2011), Stem Cells and Regenerative Medicine – A Review, Annual Review & Research in Biology, 1(4): 79-110)

Quần thể TBG trưởng thành đã được miêu tả rất chi tiết trong tủy xương ở chuột và người, nơi chúng luôn biệt hóa để thay thế các tế bào máu ngoại vi bị mất đi Từ các nghiên cứu về hệ thống tạo máu đã xác định một quần thể TBG có khả năng tự đổi mới và tạo ra nhiều loại tế bào của các dòng tế bào khác nhau mà ngày nay được biết đến như là các TBG tạo máu Khả năng của các TBG tạo máu bên trong tủy xương phát triển thành tất cả các thành phần tế bào của máu

đã được khai thác rộng rãi trong lâm sàng để ghép tủy xương và ghép tế bào gốc tạo máu Một số báo cáo gần đây cho thấy các TBG này có thể biệt hóa thành các tế bào khác với loại mô mà TBG được thu nhận (chuyển biệt hóa) Ngoài các TBG tạo máu ra, hiện tại các loại TBG trưởng

thành có thể được tìm thấy trong nhiều loại mô khác nhau Như trong hai loại mô cơ và mô thần cũng là nguồn cung cấp TBG trưởng thành (Jackson et al, 1999; Galli et al, 2000; Ma et al, 2008), trong khi đó tủy xương được xem như là nhà máy sản xuất ra các tế bào tiền thân của mô

cơ (Ferrari et al, 1998) Ngoài ra, chất nền tủy xương có chứa các TBG trung mô (Liechty et al, 2000; Abdelkrim et al, 2009) cũng có thể phát triển thành tế bào bào thần kinh và thần kinh đệm (Mezey et al, 2000; Woodbury et al, 2000; Ma et al, 2008) cũng như biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác, thậm chí là chúng có khả năng chuyển biệt hóa (khả năng biệt hóa thành các loại tế bào khác với nguồn gốc lá mầm phôi) Thật vậy, khả năng phát triển thành nhiều dòng tế bào khác nhau của các TBG trung mô và TBG tạo máu bên trong tủy xương là đối tượng được nghiên cứu rất nhiều và thảo luận rất sôi nổi (Liechty et al, 2000; Weissman, 2000; Gardner, 2007; Gorden, 2008; Bajada et al, 2008)

4 Tế bào gốc từ tế bào phôi chuyển gien: Tế bào trứng được loại bỏ nhân và sau đó được chuyển nhân của một tế bào trưởng thành đã biệt hóa bất kỳ Tế bào trứng được chuyển nhân sẽ phân chia và phát triển như một trứng đã được thụ tinh Các tế bào gốc phôi chuyển gien là các tế bào toàn năng, giống hệt như tế bào gốc phôi được tạo ra do thụ tinh Đây là cách mà các nhà khoa học tạo ra tế bào phôi song tránh được sự trở ngại của vấn đề đạo đức kỹ thuật này tạo ra một bước đột phá trong việc tạo tế bào gốc phôi toàn năng Tuy nhiên, do trở ngại về kỹ thuật làm cho nghiên cứu này có nhiều hạn chế [35]

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC

Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hóa, có khả năng phân chia vô hạn trong các tổ chức sống, có nguồn gốc từ phôi, thai hay mô cơ thể trưởng thành Dưới điều kiện thích hợp hay có tín hiệu kích thích, tế bào gốc sẽ biệt hóa thành các tế bào có hình dạng và chức năng chuyên biệt như tế bào cơ tim, tế bào da, tế bào thần kinh, tế bào máu Tế bào gốc đang là nguồn hy vọng của loài người trong việc phát triển liệu pháp tế bào để chế ngự các bệnh hiểm nghèo như ung thư u, mất trí nhớ (Azheimer), liệt rung (Parkinson), tiểu đường, dị tật tim, bệnh thiểu năng miễn dịch

di truyền và nhiều bệnh khác Các hoạt động nghiên cứu tế bào gốc đang được tiến hành tại hầu hết các Viện, Trung tâm Sinh học và các Công ty Y sinh trên thế giới Hàng chục ngàn công trình về tế bào gốc đã được công bố bao gồm các lĩnh vực khác nhau như nghiên cứu cơ bản về đặc điểm sinh học và tiềm năng tế bào gốc; nghiên cứu công nghệ phân lập sản xuất tế bào gốc

và nghiên cứu ứng dụng lâm sàng

Với những hiểu biết đã tích lũy, tần số nghiên cứu và đầu tư hiện nay, có thể nói công nghệ

tế bào gốc đang ở ngưỡng hình thành một cuộc cách mạng mới trong Y học tái tạo trong những năm đầu của thế kỷ 21

- Năm 1968, ca ghép tủy xương đầu tiên (tế bào gốc trưởng thành) đã thành công trong việc chữa trị bệnh khiếm khuyết miễn dịch kết hợp trầm trọng (Severe Combined Immunodeficiency Disorder - SCID)

- Từ năm 1970, các tế bào gốc trưởng thành đã được sử dụng thành công để điều trị bệnh khiếm khuyết miễn dịch và leukemia

- Trong nhiều năm, tế bào phôi người đã được sử dụng để nuôi cấy virus trong các nghiên cứu vaccin và thuốc để chữa bệnh cho người Năm 1954, John Enders lần đầu tiên đã sử dụng các tế bào phôi để nuôi virus Polio

- Năm 1998, lần đầu tiên đã phân lập được tế bào gốc phôi người James Thomson (Đại học Wisconson - Madison) đã phân lập các tế bào từ khối tế bào bên trong của phôi nang và đã phát triển các dòng tế bào gốc phôi người đầu tiên John Gearhart (Đại học Johns Hopkins) đã thu được tế bào gốc phôi người từ các tế bào mô sinh dục của thai

- Năm 2000, Pera, Trounson và Bongso (Singapore và Úc) đã biệt hóa tế bào gốc phôi người từ khối tế bào bên trong của phôi nang Tế bào gốc phôi phát triển nhanh chóng trong điều

kiện nuôi cấy in vitro, duy trì kiểu nhân bình thường, có khả năng biệt hóa thành các dòng tế bào

khác nhau thu từ ba lớp phôi

- Năm 2001, tiếp tục nghiên cứu biệt hóa tế bào mầm phôi người thành các dòng tế bào khác nhau, nhiều nhóm nghiên cứu đã báo cáo các phương pháp để định hướng sự biệt hóa tế

bào gốc phôi trong điều kiện nuôi cấy in vitro, bao gồm những tế bào tụy tạng, tế bào thần kinh,

tế bào cơ tim

- Tháng 5 năm 2004, A Melton và cộng sự đã biệt hóa 17 loại tế bào khác nhau từ tế bào gốc phôi thu nhận từ khối tế bào bên trong của blastocyst người

Riêng về lãnh vực ứng dụng tế bào gốc trong điều trị tổn thương bề mặt nhãn cầu, nhiều công trình nghiên cứu đã được công bố

- Năm 2000, Koizumi NJ và cộng sự đã nuôi cấy tế bào rìa giác mạc và ghép tự thân trên thỏ Cùng năm này, Chen HJ và cộng sự cũng đã thành công trong sử dụng màng ối ghép điều trị loét giác mạc nặng Một nhóm nghiên cứu của tác giả Tsai RJ đã báo cáo thành công trong nghiên cứu tái tạo giác mạc tổn thương bằng ghép tế bào biểu mô limbal tự thân

- Năm 2002, Jun Shimazaki đã nuôi cấy tế bào vùng rìa giác mạc người trên màng ối để điều trị các bệnh lí bề mặt nhãn cầu

- Năm 2005, Ang và cộng sự đã báo cáo nuôi cấy tế bào biểu mô kết mạc trên màng ối Sau đó tiến hành ghép trên 22 bệnh nhân Kết quả cho thấy tất cả bệnh nhân đã hồi phục sau 14 tháng điều trị

- Gần đây, năm 2007 Kazunari Higa và cộng sự đã tạo được tấm biểu mô giác mạc trên màng ối và ghép điều trị trên thỏ Kết quả cho thấy tấm biểu mô giác mạc vẫn duy trì được tính gốc của tế bào sau khi ghép

Nhận định chung về tình hình nghiên cứu và triển khai ứng dụng tế bào gốc trên thế giới

- Đầu tư trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tế bào gốc đang liên tục tăng lên, cuộc cạnh tranh nhằm giành vị trí dẫn đầu thế giới về tế bào gốc đang diễn ra gay gắt giữa các nước, đặc biệt làn sóng nghiên cứu về tế bào gốc phôi nguời đã nhanh chóng lan tỏa từ Châu Âu sang Châu Á với những cải tiến đáng ghi nhận

- Năm 2004, Nhật Bản đã khánh thành các phòng thí nghiệm hiện đại nhất thế giới với các chương trình nghiên cứu cơ bản mô hình tế bào gốc tại Viện Sinh học phát triển Riken Trong 2 năm qua, chính phủ Hàn Quốc đã đầu tư 27 triệu đô la cho vấn đề tế bào gốc Tại Singapore, chính phủ đã đầu tư mạnh mẽ cho nghiên cứu tế bào gốc, trong đó có tổ hợp phòng thí nghiệm Biopolis rộng 18.000m2 và đã đầu tư 22 triệu đô la cho Công ty ES Cell International, công ty đang sở hữu 6 dòng tế bào gốc và đang tập trung nghiên cứu ứng dụng chúng trong điều trị bệnh tiểu đường Australia, Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Thái Lan,… cũng coi nghiên cứu tế bào gốc là một đòn bẩy của công nghệ sinh học

- Những đầu tư và chương trình nghiên cứu này cho thấy tầm quan trọng của nghiên cứu

cơ sở khoa học công nghệ làm nền tảng cho việc phát triển liệu pháp tế bào gốc trong điều trị

- “ Liệu pháp tế bào gốc sẽ vẫn là một giấc mơ nếu chúng ta không thể hiểu và kiểm soát các tiến trình kích thích tế bào gốc, biến chúng thành những loại tế bào chuyên biệt.” (Theo GS Julia Goodfellow, giám đốc điều hành BBSRC (Hội đồng nghiên cứu công nghệ sinh học và khoa học sinh học Anh)

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

Nghiên cứu về tế bào gốc là một lãnh vực mới mẻ ở nước ta, chỉ mới bắt đầu tiến hành trong vòng 1 thập niên trở lại đây, rất ít công trình được đăng tải, đặc biệt là những công trình ứng dụng tế bào gốc vào mục đích điều trị và các mục đích thực tế khác Ngoại trừ một số đề tài nghiên cứu về tế bào gốc phôi động vật (Nguyễn Mộng Hùng và CS năm 2004, Đỗ Khắc Hiếu

và CS năm 2005) hầu hết các nghiên cứu đều tập trung vào tế bào gốc người trưởng thành hoặc

tế bào gốc từ máu cuống rốn

- Nghiên cứu qui trình nuôi cấy tế bào sừng tự thân trên màng nền collagen để điều trị bỏng sâu và các vết thương mất da, đề tài nghiên cứu cấp nhà nước do Viện Bỏng quốc gia thực hiện

Tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, các nghiên cứu về tế bào gốc đã tiến hành từ nhiều năm qua Các nghiên cứu đã bắt đầu tiếp cận đến việc nuôi cấy và ứng dụng tế bào gốc từ nhiều nguồn khác nhau bao gồm: tế bào gốc thu nhận từ

phôi, tế bào gốc thu nhận từ thai và tế bào gốc trưởng thành trên hai đối tượng chuột và người Một số dòng tế bào đã thu nhận như tế bào gốc phôi thu nhận từ blastocyst chuột, tế bào mầm thu nhận từ cầu sinh dục chuột, tế bào gốc trung mô từ tuỷ xương chuột, nguyên bào sợi thu nhận

từ da quy đầu người, màng ối người…Phan Kim Ngọc và CS (2,5,6,7,11,12,18) đã nghiên cứu

có kết quả việc thu nhận, nuôi cấy và đánh giá tính gốc của tế bào gốc từ máu cuống rốn Một số nghiên cứu về biệt hóa tế bào gốc thành tế bào thần kinh, tế bào sợi, tế bào mỡ, tế bào cơ tim, tế bào tiết insulin đã cho kết quả bước đầu, làm nền tảng cho những nghiên cứu hoàn chỉnh, kĩ thuật có thể ứng dụng sau này (Phạm Văn Phúc và CS, năm 2008) Trần Lê Bảo Hà (2007) đã bước đầu nghiên cứu thiết kế vi môi trường làm giá thể thu nhận tế bào gốc người

Tại Trường Đại học y khoa Phạm Ngọc Thạch TPHCM, nhóm nghiên cứu của Trần Công Toại đã quan tâm nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc, tế bào sừng vào thực tế điều trị một số bệnh (bỏng, bệnh lí giác mạc)

Bệnh viện truyền máu huyết học TPHCM là một trong những cơ sở đi tiên phong trong lãnh vực nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc (tế bào gốc máu cuống rốn) Trần Văn Bé, Nguyễn Tấn Bỉnh, Huỳnh Nghĩa và CS đã có nhiều công trình được đăng tải về phân lập, nuôi cấy, ghép tế bào gốc máu cuống rốn trên các bệnh nhân bị các bệnh máu ác tính (20, 24, 25, 28, 30, 31,32)

Gần đây, Bộ khoa học và công nghệ cũng như một số trường đại học, viện nghiên cứu, bệnh viện đã quan tâm nhiều hơn đến lĩnh vực nghiên cứu tế bào gốc Dần dần ở nước ta đã hình thành một số phòng thí nghiệm và một số nhóm nghiên cứu về tế bào gốc ở Đại học quốc gia TPHCM, Trường Đại học Y khoa Phạm Ngọc Thạch, Trường Đại học Y Hà Nội, Bệnh viện 108, Bệnh viện truyền máu huyết học TPHCM…Một số đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước đang được triển khai, đạt được một số kết quả bước đầu khả quan Tại công ty dược Mekophar

đã xây dựng ngân hàng máu cuống rốn và tế bào biểu mô bọc cuống rốn Ngân hàng đang đi vào hoạt động và có thể hỗ trợ cho các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc vào điều trị

Tại TPHCM, việc Bộ khoa học công nghệ và Sở khoa học công nghệ đã đầu tư xây dựng phòng thí nghiệm trọng điểm chuyên về nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc là một tín hiệu đáng mừng Chắc chắn phòng thí nghiệm này sẽ là một trong những chỗ dựa giúp các nhà khoa học tại TPHCM và trong cả nước đẩy mạnh nghiên cứu tế bào gốc đạt hiệu quả tốt hơn

Năm 2007 Sở khoa học công nghệ TPHCM đã phê duyệt và cấp kinh phí thực hiện đề tài:

“ Nghiên cứu ứng dụng tế bào vùng rìa giác mạc và bước đầu biệt hóa tế bào gốc máu cuống rốn người” do Trần Công Toại và Phan Kim Ngọc làm chủ nhiệm (∗) Trong khuôn khổ đề tài này,

20 bệnh nhân bị các bệnh lí về giác mạc (hội chứng Steven-Johnson, sẹo giác mạc, mộng thịt, )

đã được điều trị bằng phương pháp tế bào gốc và đã đạt hiệu quả tốt Như vậy, đề tài do Sở khoa học công nghệ TPHCM quản lí này có một số nội dung tương tự với đề tài độc lập cấp nhà nước

“Nghiên cứu quy trình sử dụng tế bào gốc để điều trị một số bệnh lí bề mặt nhãn cầu” Đăng kí thực hiện đề tài cấp nhà nước này là rất cần thiết cho sự phát triển sự nghiệp nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc vào điều trị các bệnh lí ở người Đây cũng là cơ hội để nhóm nghiên cứu chúng tôi tiếp tục hoàn thiện các kĩ thuật về tế bào gốc phục vụ điều trị các bệnh lí giác mạc Cụ thể là: hoàn thiện quy trình phân lập nuôi cấy, xác định tính gốc, biệt hóa tế bào gốc biểu mô vùng rìa giác mạc và biểu mô niêm mạc miệng; so sánh hiệu quả và chất lượng của tế bào gốc vùng rìa giác mạc và tế bào gốc biểu mô niêm mạc miệng; hoàn thiện quy trình kĩ thuật ghép; đánh giá hiệu quả và tiêu tốn (cost-benefit); đào tạo và hình thành đội ngũ các nhà khoa học và kĩ thuật viên có thể duy trì và phát triển các nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc trong y học tái tạo

II CÁC NGUỒN THU NHẬN TÊ BÀO GỐC

(∗) Trần Công Toại, Phan Kim Ngọc Nghiên cứu ứng dụng tế bào vùng rìa giác mạc và bước đầu biệt

hóa tế bào gốc máu cuống rốn người Đề tài nghiên cứu Sở Khoa học Công nghệ TP.HCM 2007– 2009

Dựa trên các giai đoạn phát triển từ trứng thụ tinh cho đến giai đoạn phát triển thành các thể hoàn chỉnh mà có thể thu nhận tế bào gốc.

Tùy thuộc vào nguồn thu nhận mà chúng ta có thể đạt được nguồn tế bào gốc phôi hoặc tế bào gốc người trưởng thành và từ nguồn gốc tế bào này mà có thể nuôi cấy, biệt hóa tạo những dòng tế bào và hoặc mô tương ứng

Do thời lượng có hạn xin giới thiệu một loại tế bào gốc dễ thu nhận và hiện có nhiều tính năng ưu việt đó là tế bào gốc máu cuống rốn người

Từ thập niên 70 của thế kỷ trước, máu cuống rốn người bắt được được lưu ý vì mang một

số đặc tính tiềm năng, nguồn cung cấp tế bào gốc dồi dào với số lượng không nhỏ nếu biết tận dụng Vì vậy, máu cuống rốn dược xem như nguồn tế bào gốc dự trữ tối ưu

Nguồn gốc tế bào máu cuống rốn

Sự hình thành tế bào máu xuất phát từ trung bì phôi thai Những tế bào non sơ khai của dòng hồng cầu và những tế bào tạo máu mang CD34+ được tìm thấy đầu tiên ở túi nõan hòang sau 18,5 ngày thụ tinh Những tế bào tiềm năng của hai dạng lympho và dạng tủy được tìm thấy

ở vùng động mạch chủ-tuyến sinh dục-trung thận vào ngày 24-34 sau thụ tinh Màng nội mạch

có khả năng tạo máu nằm ở mặt lưng động mạch chủ cũng có nguồn gốc động mạch chủ-tuyến sinh dục-trung thận Có mối liên quan chặt chẽ giữa tạo máu và tạo mạch, vì chúng cùng được tạo ra từ 1 loại tế bào gốc Những tế bào gốc di chuyển khắp cơ thể theo dòng máu do đó những

tế bào tạo máu từ túi nõan hòang hay vùng động mạch chủ-tuyến sinh dục-trung thận đến gan Vào tuần thứ 7 của sự phát triển phôi, gan là cơ quan chính của sự tạo máu của thai, sau đó các tế bào gốc từ gan sẽ di chuyển vào tủy xương thành cơ quan tạo máu vào tháng 4-5 của thai Từ tháng thứ 6, tủy xương là cơ quan đảm nhận tạo máu chính thức mặc dù sự tạo máu vẫn còn ở gan và lách đến sau sanh 1 tuần

Cấu trúc và sự phát triển của cuống rốn, máu cuống rốn

Cuống rốn tạo sự liên kết giữa mẹ và thai nhi Cuống rốn cấu tạo gồm một tĩnh mạch rốn

và 2 động mạch rốn được bao quanh bởi lớp thạch mô nhầy Wharton và bên ngòai là màng ối Ở mặt cắt ngang cuống rốn, cho thấy 3 vùng phân biệt giữa tế bào đệm và chất nền gồm: lớp dưới màng ối, lớp thạch Wharton lớp áo giữa và lớp ngoại mạc bao quanh các mạch máu

Vùng mô nhầy Wharton dồi dào với các phân tử của chất nền đệm như collagen loại I, III, VI, lamina, heparin sulfate proteoglycan Mô nhầy được bao quanh bởi các tế bào đệm, là những tế bào mảnh mai có hình dạng như sợi cơ Những sợi cơ này gồm vimentin và actin giống desmin Vào giai đoạn đầu cuống rốn chỉ được cấu tạo vimentin và desmin Cấu trúc và thành phần của máu cuống rốn là mô đệm có tính đàn hồi cao giúp bảo vệ mạch máu khỏi áp lực và dễ dàng cho sự trao đổi chất giữa máu cuống rốn và dịch ối.

Cuống rốn có nguồn gốc từ lớp trung bì ngòai phôi Sau giai đoạn phôi nang, khối tế bào bên trong sẽ tạo thành thượng bì phôi Các tế bào thượng bì phôi sẽ đi qua đường nguyên thủy tạo nên trung bì Trung bì ngoài phôi sẽ tăng sau vài giai đoạn tạo phôi tạo thành trung bì lá nuôi, trung bì ối và cuống phôi Chính vì vậy lớp trung bì ngoài phôi cấu tạo nên màng đệm, màng ối, túi noãn hoàng và cả cuống rốn

Phân loại tế bào máu cuông rốn

 Tế bào gốc tạo máu

Các marker bề mặt tế bào được sử dụng để xác định dạng tế bào và giai đoạn phát triển Kháng nguyên CD34 là glycoprotein biểu hiện dạng tế bào gốc tạo máu và tế bào đầu dòng khác âm tính đối với kháng nguyên CD34 Trong máu cuống rốn trưởng thành,

tế bào CD34 chiếm 1% số tế bào có nhân tương tự như trong tủy xương Tuy nhiên, đối với tuổi thai nhỏ số lượng tế bào CD34 lên tới 11% sau đó số lượng tế bào giảm dần khi tuổi thai tăng Marker CD34 không thể phân biệt giữa tế bào gốc và tế bào đầu dòng, do

đó phải sử dụng kết hợp nhiều marker khác nhau Tế bào gốc tạo máu trong máu cuống rốn: tế bào hình thành dòng bạch cầu hạt và đại thực bào, tế bào đầu dòng hồng cầu, tế bào đầu dòng tiểu cầu

 Tế bào trung mô

Có thể biệt hóa thành: xương, sụn, gân, mỡ, mô liên kết hỗ trợ cho tế bào gốc tạo máu biệt hóa Phân lập tế bào trung mô chính dựa vào những tế bào bám trên chai nuôi và phát triển trong điều kiện đặc biệt hoặc sử dụng các marker tương ứng

 Tế bào gốc sinh dưỡng không giới hạn:

Gần đây Kogler và cộng sự đã xác định một số ít tế bào gốc mà tính CD45 và HLA lớp II trong máu cuống rốn, tế bào này không biệt hóa trong điều kiện bình thường nhưng trong những điều kiện đặc biệt nó tăng sinh rất mạnh có thể biệt hóa thành những dòng tế bào của ngoại bì, trung bì và nội bì

 Tế bào gốc giống tế bào gốc phôi trong máu cuống rốn

Theo báo cáo của McGuckin và cộng sự trong số những tế bào bám của máu cuống rốn, có một số tế bào gốc phôi và các phản ứng miễn dịch cũng cho thấy giống tế bào gốc phôi Những tế bào này có thể biệt hóa thành tế bào thần kinh, gan, tụy, xương,

mỡ, mạch máu

 Tế bào đầu dòng đa tiềm năng từ máu cuống rốn

Có những đặc điểm khác với tế bào gốc tạo máu và tế bào trung mô Sau khi cấy 3-4 tuần, những tế bào này tạo thành lớp đơn, hình dạng đồng nhất giống nguyên bào sợi Những tế bào này có khả năng biệt hóa thành tạo cốt bào, tế bào nội mô, gan và thần kinh Tế bào biệt hóa thành tế bào thần kinh có marker tyrosin hydroxylase, acetylcholinesterase và glutamate decarboxylase

Số lượng các loại tế bào đầu dòng trong 1ml máu cuống rốn

 8000 tế bào hồng cầu đầu dòng

 13000-24000 tế bào đầu dòng tủy

 1000-10000 tế bào đa năngTrong các loại tế bào gốc trưởng thành, tế bào gốc tạo máu được nghiên cứu ứng dụng nhiều nhất Tế bào gốc tạo máu đã được nghiên cứu từ những thập niên 60 Từ sự phát triển này dẫn đến ghép tế bào máu cuống rốn đã được ứng dụng trong điều trị các bệnh máu ác tính tại các nước trên thế giới cũng như tại Việt Nam

Đặc điểm sinh học của tế bào gốc từ máu cuống rốn

Trong các nghiên cứu cho thấy thời gian sống và tăng sinh trung bình khoảng 3 tháng

So với tế bào gốc từ tủy xương, tế bào gốc từ máu cuống rốn có khả năng tăng sinh mạnh hơn 8 lần, số lượng tế bào CD34+ hơn 4 lần, có chiều dài gen telomerase dài hơn Do tế bào gốc trong máu cuống rốn chưa trưởng thành nên phản ứng miễn dịch đối với sự thải ghép giảm

Máu cuống rốn có thể bảo quản lạnh trữ trong nhiều năm mà không mất khả năng sống

Ứng dụng của tế bào MCR

Tế bào máu cuống rốn là nguồn tế bào đa tiềm năng trong sửa chữa và tái tạo mô

Máu cuống rốn đã được báo cáo là nguồn tế bào gốc tạo máu, tế bào nội mô đầu dòng, tế bào trung mô và nhiều dòng tế bào khác Những dòng tế bào đa tiềm năng này có khả năng biệt hóa thành những tế bào của nhiều loại mô Trên thế giới mỗi năm có hơn 100 triệu trẻ ra đời, máu cuống rốn là nguồn tế bào lớn trong điều trị Một điều thuận lợi rất lớn là tế bào máu cuống rốn phát triển rất mạnh và chưa tiếp xúc với các yếu tồ miễn dịch

Bốn lĩnh vực ứng dụng mạnh tế bào trung mô trong máu cuống rốn là: ghép tại chỗ, ghép toàn thân, kết hợp điều trị tế bào gốc với liệu pháp gien và sử dụng trong công nghệ mô

• Ghép tại chỗ: tiêm tại chỗ tế bào trung mô tự thân ở những bệnh nhân khiếm khuyết xương lớn cho thấy lành chỗ khuyết xương Các báo cáo khác được thực hiện với khiếm khuyết sụn, bệnh động mạch vành và các vết thương da mạn tính Tế bào được tiêm đã dung nạp rất tốt và các kết quả đạt được khá ngoạn mục Tuy nhiên, các kết quả này nên được củng cố bằng các thử nghiệm lâm sàng với số lượng bệnh nhân thích hợp

• Ghép toàn thân: đã có một số thử nghiệm sử dụng tế bào trung mô đồng loại ghép trên trẻ em bị bệnh tạo xương bất toàn nhưng hiện tại kết quả vẫn chưa rõ ràng

• Kết hợp tế bào gốc và liệu pháp gien: sự biến đổi gien của tế bào gốc là mục tiêu hấp dẫn trong liệu pháp gien vì khả năng tăng sinh mạnh mẽ và thời gian sống dài hơn so với tế bào sinh dưỡng Tế bào trung mô có thể biểu hiện các protein ngoại sinh có thể duy trì khả năng này nên ứng dụng điều trị theo phương pháp này khả thi

• Công nghệ mô: cung cấp các giải pháp thay thế để có được các mô và cơ quan cần cho việc ghép vì các cơ quan của người hiến rất hạn chế và bị thải ghép Công nghệ mô cho phép nhận được tế bào của chính bệnh nhân, nuôi chúng trên giá ghép để hình thành những mô đặc biệt và những mô này có thể sửa chữa mô khiếm khuyết do bệnh hoặc do chấn thương Tế bào

trung mô là loại tế bào tốt để sử dụng trong công nghệ mô vì chúng có thể được nuôi cấy in vitro

có khả năng tăng sinh và biệt hóa rất tốt Một vài loại giá thể hiện tại đang được sử dụng từ vật liệu sinh học hoặc có nguồn gốc polymer được phân lập từ chất nền ngoại bào, collagen loại I hoặc fibronectin… Đã có vài thử nghiệm được thực hiện trên động vật và ứng dụng trên người

sẽ được thực hiện trong một tương lai rất gần

Ưu điểm của nguồn tế bào gốc máu cuống rốn

Tế bào gốc có thể được phân lập từ phôi, mô thai, dịch ối, máu cuống rốn và từ nguồn

mô trưởng thành Tế bào gốc từ mô trưởng thành có ở nhiều cơ quan trong cơ thể như: mắt, não,

mô mỡ, mầm răng, gan, tụy, da, tủy xương, ống tiêu hóa

Hiện nay, các nhà khoa học tập trung mối quan tâm sang tế bào gốc từ máu cuống rốn, trong đó có tế bào gốc trung mô từ máu cuống rốn do các đặc điểm sau:

 Không vi phạm y đức và tín ngưỡng tôn giáo về việc sử dụng nguồn tế bào này, không gây ảnh hưởng đến mẹ và con trong quá trình thu nhận máu cuống rốn

 Nguồn cung cấp máu cuống rốn là vô tận

 Máu cuống rốn dễ thu nhận, có thể lưu trữ lâu dài và sẵn sàng sử dụng nhanh chóng khi cần

 Ít gây phản ứng thải ghép khi cấy ghép

 Các tế bào từ cơ thể mới sinh thường ít mang các mầm bệnh

 Máu cuống rốn là chất liệu tốt nhất để chuyển gen lành tính cho bệnh nhân mắc các bệnh lí di truyền

 Tiềm năng tăng sinh và biệt hóa của tế bào gốc máu cuống rốn cao hơn tủy xương và máu ngoại vi

Các phương pháp thu nhận máu cuống rốn

Máu cuống rốn có thể thu thập trong tử cung trước khi xổ nhau hoặc ngoài tử cung sau khi xổ nhau sau sanh thường hoặc sanh mổ Thu thập trong tử cung thường được thực hiện bởi bác sĩ sản khoa hoặc nữ hộ sinh Cho đến nay chưa có báo cáo về những bất lợi trầm trọng trong

cả 2 phương pháp trên vì không ảnh hưởng đến sinh lý của quá trình xổ nhau tự nhiên Một số nghiên cứu đã thực hiện việc thu thập máu cuống rốn bằng cả 2 phương pháp trên và họ thấy rằng không có sự khác biệt về thể tích máu thu được, số lượng tế bào CD34+ cũng như số lượng

tế bào có nhân Tuy nhiên một nghiên cứu khác lại thấy rằng khi thu thập máu cuống rốn trong

tử cung sẽ thu được thể tích máu và số lượng tế bào nhiều hơn đối với sanh thường và mổ lấy thai

Phương pháp tách tế bào có nhân từ máu cuống rốn

Ly tâm theo sự khác biệt tỉ trọng với Ficoll

Lúc đầu khi li tâm máu cuống rốn sử dụng li tâm theo nồng độ, người ta thấy rằng đã làm mất đáng kể tế bào có nhân và tế bào đầu dòng trong máu cuống rốn Sau đó người ta tìm ra Ficoll và nhận thấy rằng thu được lượng tế bào có nhân nhiều hơn và tốn ít thời gian hơn Ficoll được cho vào ống li tâm sau đó cho máu lên trên, tiến hành quay li tâm Hồng cầu và bạch cầu hạt sẽ lắng ở đáy của ống li tâm, lớp tế bào có nhân thu được nằm giữa lớp Ficoll và huyết thanh Máu có chất chống đông đặt trên Ficoll, quay li tâm, sự di chuyển khác nhau trong quá trình li tâm, tạo nên các lớp tế bào chứa các loại tế bào khác nhau

Gelatin

Máu cuống rốn và Gelatin 3% trộn với tỉ lệ 1:1 trong ống li tâm, hồng cầu lắng xuống đáy Khi hematocrit của dịch nổi trong ống li tâm đạt 5-7,5% (sử dụng COBE spectra biểu đồ màu tế bào bạch cầu), hút 5-7 ml dịch nổi cho vào ống li tâm 50ml và cho vào thể tích gelatin 3% bằng thể tích máu cuống rốn Chờ lắng xuống hút dich nổi, lập lại 4 lần Dịch thu được cuối cùng pha loãng tỉ lệ 1:1 với Hanks’ balanced salt solution chứa 10U heparin, 24U Dnase/ml và kháng sinh sau đó li tâm thu cặn lắng tế bào Tế bào thu được rửa lại 3 lần, tỉ lệ tế bào sống thu được từ 94-100%

Ly giải hồng cầu

Phương pháp này sử dụng dung dịch đệm có tính phá hủy màng hồng cầu nhằm thu nhận những tế bào máu còn lại Để chuẩn bị dung dịch ly giải hồng cầu, các hóa chất cần chuẩn

bị gồm ammonium chloride 89,9g, KHCO3 10g, EDTA 0,37g

Hiện tại phương pháp này vẫn còn ít được áp dụng trong các công trình nghiên cứu về

tế bào do phương pháp này thu được cả hỗn hợp tế bào máu trừ hồng cầu, không thể thu nhận từng loại tế bào máu mà ta mong muốn Ưu điểm của dung dịch ly giải hồng cầu là giá thành hóa chất rẻ so với các hóa chất dùng trong các phương pháp khác

Hydroxyethyl starch (HES)

Sử dụng HES 6% gây hủy hồng cầu bằng cách trộn HES máu với tỉ lệ 1:5 Sau đó quay

li tâm 50 vòng trong 5 phút ở 100C Huyết tương giàu tế bào lympho và ít hồng cầu được loại bỏ sau đó tiếp tục li tâm 6000 vòng trong 15 phút ở 100C, hút bỏ dịch nổi Thu thập tế bào có nhân còn lại

Đếm dòng chảy tế bào dưới kính hiển vi quang học

Máy đếm dòng chảy tế bào có thể nhận dạng các loại tế bào khác nhau qua tia tán xạ hay ánh sáng huỳnh quang chúng phát ra khi chảy qua 1 chùm tia laser như vậy máy này cũng có thể chọn ra các tế bào chuyên biệt trong 1 hỗn hợp

III CÁC ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU TRỊ

Có thể ứng dụng tế bào trong trong lĩnh vực điều trị trực tiếp như cấy ghép vào cơ thể hoặc gián tiếp như sử dụng các tế bào nuôi cấy thử thuốc, thử độc tố một số loại mầm bệnh để ra

giải pháp phòng tránh trị liệu…ví dụ tạo dòng nguyên bào sợi, nguyên bào xương, nuôi cấy trên giá thể san hô hoặc tơ đem ghép lại cho bệnh nhân Các ứng dụng nuôi cấy tạo da trong điều trị các vết thương mất da, khởi đầu các tác giả nuôi cấy tế bào sừng và dần dần cả những tế bào sắc

tố, tế bào Langerhans… tạo thành biểu mô da hoàn chỉnh ghép cho bệnh nhân

Việc cấy ghép tế bào và mô thay thế các bộ phận hư hoại của cơ thể là ước muốn của y học

có từ rất lâu Tuy vậy, các ứng dụng này cũng chỉ áp dụng vào cuối thế kỷ 20 này Các tế bào được cấy ghép vào trong cơ thể như:

Điều trị ung thư máu, một bệnh lý gây “suy tủy” là ức chế phát triển một số dòng tế bào

Vì vậy cách điều trị là dùng hoá chất tiêu diệt các tế bào ung thư kể cả những tế bào gốc và sau

đó sử dụng tế bào gốc tủy xương đồng loại ghép vào, với nguồn gốc từ tế bào tuỷ xương hoặc tế bào gốc máu ngoại biên người cho hoặc có thể sử dụng tế bào gốc từ máu cuống rốn bé ngay sau sinh;

Điều trị tổn thương các tế bào thần kinh do chấn thương hoặc do bệnh lý thoái hoá

Điều trị các bệnh lý bề mặt nhãn cầu

Điều trị các bệnh lý tim mạch

Điều trị các bệnh lý cơ, da…

Liệu pháp gen có thể được phát huy bằng cách sử dụng tế bào gốc biến đổi di truyền như một vector mang gen chuyển Hai khiếm khuyết lớn của liệu pháp gen:

(1) Các rủi ro do hệ thống mang gen có thể gây ra

(2) Sự đáp ứng thải loại miễn dịch

Sử dụng tế bào gốc đưa gen vào cơ thể, theo lý thuyết sẽ khắc phục hai khó khăn trên, bởi chúng là của bản thân (my stem cell), nghĩa la thu nhận tế bào sinh dưỡng trưởng thành của cơ thể dùng để cho nhân, nhân này được chuyển vào tế bào trứng loại bỏ nhân và sau đó tế bào này sẽ phát triển tạo thành phôi mới Ở giai đoạn blastocyst, các tế bào gốc ở lớp ICM được thu nhận, chúng được gọi là các my stem cell (myES)

Không giống như hệ thống mang gen của virus tiềm ẩn nhiều rủi ro, các myES hầu như an toàn, do bộ gen la của cơ thể chủ và vì vậy, các tế bào này khó bị thải loại

IV CÁC XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Các nhà khoa học đang nghiên cứu nhiều dòng, nhiều chủng loại tế bào sử dụng trong y học nhất là trong lĩnh vực ghép với nhu cầu ngày càng tăng trong chẩn đoán và điều trị Một cách đơn giản dùng phương pháp phân lập, bảo quản và đem ghép cho bệnh nhận, ví dụ như bảo quản tế bào gốc tuỷ xương từ máu ngoại biên hoặc từ máu cuốn rốn và ghép lại khi cần, bảo quản tinh trùng và trứng hoặc phôi ở giai đoạn sớm Cao cấp hơn các tác giả hoàn thiện dần nuôi cấy tế bào và ghép như ghép tế bào bêta tuỵ trong điều trị bệnh nhân đái tháo đường phụ thuộc insulin, nguyên bào sợi, nguyên bào xương, tế bào sụn…trên môi trường nuôi cấy thông thường hoặc trên các giá thể san hô, sợi, titanium… giúp ngày càng nâng cao chất lượng điều trị

Một quan điểm khác mà các nhà khoa học cũng rất quan tâm là lĩnh vực sinh sản vô tính, hoặc các mô bằng các phương pháp nuôi cấy…

Nhiều tiềm năng ứng dụng tế bào ES đã được đề nghị, không liên quan đến ghép cơ quan

Ví dụ như: tế bào ES người có thể được dùng nghiên cứu các sự kiện sớm trong sự phát triển của người Những sự kiện vẫn chưa được giải thích trong giai đoạn đầu của sự phát triển người có thể là kết quả trong thiếu hụt bẩm sinh, quái thai, mà dẫn đầu là sự xảy thai tự phát Bằng nghiên cứu tế bào ES người trong ống nghiệm, có thể xác định các sự kiên về di truyền phân tử, và các vấn đề có liên quan gây ảnh hưởng xấu đến tình trạng sức khoẻ để tìm ra phương pháp ngăn chăn chúng

Các tế bào cũng có thể được dùng để thăm dò tác động của các nhiễm sắc thể bất thường trong sự phát triển sớm Điều này bao gồm khả năng kiểm soát sự phát triển của các mô ung thư giai đoạn sớm Tế bào ES người cũng được dùng để kiểm tra thuốc trị bệnh mới Hiện nay trước khi thuốc mới được kiểm tra trên những người tình nguyện, chúng được đưa vào một loạt các kiểm tra khởi đầu Điều đó bao gồm sàng lọc thuốc trên mô hình động vật ví dụ như kiểm tra in vitro mà nó liên quan đến việc đưa thuốc vào một con vật để đánh giá mức độ an toàn của thuốc

Mặc dù kiểm tra mô hình động vật là phương pháp chính của các nghiên cứu về sử dụng thuốc nhưng nó không thể luôn luôn dự đoán được những tác động của thuốc có thể có trong tế bào người Vì lý do này, tế bào người nuôi cấy luôn được dùng cho bước kiểm tra khởi đầu.

Với những hiểu biết đã tích lũy, tần số nghiên cứu và đầu tư hiện nay, có thể nói cộng nghệ

tế bào gốc đang ở ngưỡng hình thành một cuộc cách mạng mới trong Y học điều trị trong những năm đầu của thế kỷ 21

Tài liệu tham khảo

1 Trần Văn Bé Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật xử lí và trữ tế bào gốc máu cuống rốn Đề tài cấp

bộ, Bộ Y tế Việt Nam 2000: 29-33, 34-41.

2 Trần Văn Bé Nghiên cứu hoàn thiện kỹ thuật chiết tách tế bào gốc tạo máu từ máu cuống rốn

để điều trị bệnh lí về máu Đề tài cấp sở, Sở khoa học công nghệ TPHồ Chí Minh 2004: 11-14.

3 Nguyễn Trí Dũng Sinh học phân tử tế bào 2008; 1: 274-276.

4 Nguyễn Trí Dũng Phôi thai học người 2005: 5-7

5 Ngô Quang Hưng, Nguyễn Hoàng Viễn Thanh Nghiên cứu phân lập tế bào gốc máu cuống rốn

ứng dụng trong nuôi cấy biệt hóa Luận văn tốt nghiệp bác sĩ y khoa 2007.

6 Huỳnh Nghĩa Nghiên cứu ứng dụng quy trình xử lí tế bào gốc máu cuống rốn Luận án tiến sĩ

9 Phan Việt Xuân Thu nhận và nuôi cấy tế bào máu cuống rốn trên màng ối người Khóa luận

cử nhân khoa học-Chuyên ngành sinh học 2007: 43-44.

10 Erices A, Conget P, Minguell JJ Mesenchymal progenitor cells in human umbilical cord

12 B Assmus, V Schachinger, C Teupe, RLehmann M Britten, N Transplantation of

progenitor cells and regeneration enhancement in acute myocardial infarction Circulation 2002;

106: 3009-3017.

13 E V Badiavas, V Falanga: T Arch Treatment of chronic wounds with bone marrow-derived

cells Dermatol 2003; 139: 510-516.

14 Strauer BE, Bremh M Repair of infracted myocardium by autologous intracoronary

mononuclear bone marrow cell transplantation in human Circulation 2002; 106: 1913-1918.

15 Vacanti CA, Vacanti JP Bone and cartilage reconstruction with tissue engineering

approaches Otolaryngol Clin North Am 1994; 27: 263-276.

16 Damien CJ, Parsons JR Bone graft and bone graft substitutes: a review of current technology

and applications J Appl Biomater 1991; 2: 187-208.

17 Orlic D Adult bone marrow stem cells regenerate myocardium in ischemic heart disease Ann

N Y Acad Sci 2003; 996.

18 MD Daniel V Surbek, Eva Visca Umbilical cord blood collection before placental delivery during cesarean delivery increases cord blood volume and nucleated cell number available for

transplantation Am J Obstet Gynecol 2000; 183: 218-222.

19 D R Diduch, L C Jordan, C M Mierisch & G Balian Marrow stromal cells embedded in

alginate for repair of osteochondral defects Arthroscopy 2000; 16: 571-577.