CN tế bào gốc

Công nghệ tế bào gốc

PHAN KIM NGOC (Chủ biên) PHẠM VĂN PHÚC - TRƯƠNG ĐỊNH CÔNG NGHỆ

GD

“SN NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM

PHAM VAN PHÚC - TRƯƠNG ĐỊNH

CÔNG NGHỆ

TẾ BÀO GỐC

NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM

Công ti CPDV Xuất bản Giáo đục Gia Định ~ Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam

giữ quyền công bố tác phẩm

CfỦóng tới kÌ niệm 50 năm thành lập Nhà xuất bản Giáo dục (1957 ~ 2007)

và 30 năm thành lập Nhà xuất bản Giáo dục tại TP Hồ Chí Minh (1979 - 2009),

trong thời gian gần dây, bên cạnh việc xuất bản, phát hành kịp thời, đồng bộ sách giảo khoa và các loại sách tham khảo phục vụ giáo dục phổ thông, Nhà xuất bản

Giáo dục còn chú trọng tổ chức biên soạn, xuất bản các bộ sách tham khảo lớn, cỏ

giá trị khoa học và thực tiễn cao, mang ý nghĩa chính trị, văn hoá, giáo dục sâu sắc, được trình bày và ¡in ấn đẹp, gọi là sách tham khảo đặc biệt

Loại sách này được xuất bản nhằm đáp ứng nhu câu học tập, nghiên cứu, giảng

dạy của học sinh, sinh viên, nghiên cứu sinh, giáo viên phổ thông, giảng viên đại

học, cao đẳng, dạy nghề, cán bộ nghiên cứu, cán bộ quản lí giáo dục và đông đảo bạn đọc, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục, dân trí xã hội trong thời kì mới,

giữ gìn, “xây dựng và phát triển nên văn hoá Việt Nam tiên tiến, đậm dà bản sắc

dân tộc” theo tỉnh thân Nghị quyết Hội nghị Trung ương 5 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khoá IX, từng bước đưa giáo dục Việt Nam hoà nhập với thế giới

Tham gia biên soạn mảng sách tham khảo đặc biệt là các nhà khoa học, các nhà giáo, nhà quản li giỏi, nhiều kinh nghiệm thuộc các lĩnh vực khác nhau, có uy

tín đối với độc giả trong và ngoài nước

Cuốn Công nghệ tế bào gốc mà quý độc giả dang có trong tay là một trong những cuốn sách thuộc màng sách tham khảo dặc biệt

Công nghệ tế bào gốc là cuốn sách chuyên sâu về tế bào gốc đầu tiên được xuất bản bằng Tiếng Việt Sách được biên soạn nhằm góp phần phục vụ cho việc giảng dạy, nghiên cứu, học tập và tham khảo của giáo viên và đông đảo học sinh, sinh viên, học viên cùng tất cả những aí quan tâm đến lĩnh vực này Nội dung sách được chia thành 6 phan:

~ Phần 1 : Đại cương về tế bào gốc : giới thiệu về lịch sử phát hiện tế bào gốc

cũng như các khái niệm cơ bản, sự phân loại và gọi tên các tế bào gốc

~ Phần 2 : Tế bào gốc phôi : giới thiệu một cách chỉ tiết và cụ thể về các khía cạnh đặc tính, tiềm năng của tế bào gốc phôi củng như nguồn và phương pháp thu nhận tế bào gốc phôi

- Phân 3 : Tế bào gốc trưởng thành : giới thiệu đặc tính sinh học, phương pháp thu nhận, tăng sinh và tiêm năng ứng dụng của hầu hết các tế bào gốc trưởng thành trong cơ thể như tế bào gốc thần kinh, rìa giác mạc, tuỷ xương, da, gan, phổi, tim, máu cuống rốn, cuống rốn

- Phần 4 : Liệu pháp tế bào gốc : giới thiệu vê những chiến lược và phương pháp trong việc điều trị, tải tạo một số mô cơ quan trong cơ thể như mô thần kinh,

tim mạch, da, tuyến tuy, xương và bệnh tự miễn

- Phần 5 : BảẢo quản tế bào gốc : giới thiệu về các phương pháp bảo quản tế bào gốc Từ những thành tựu về bảo quản tế bào gốc và những ứng dụng của nó

trong y học, ngân hàng tế bào gốc và ngân hàng máu cuống rốn ra đời, Nguyên tắc

xây dựng và hoạt động của các ngân hàng này được trình bày trong phần nay

- Phần 6 : Đạo lí trong nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc Việc nghiên cứu

va ứng dụng tế bào gốc là một vấn đề có liên quan đến các quy định đạo lí và

pháp lí Do đó, việc nghiên cứu và ứng dụng nguồn tế bào này, đặc biệt tế bào gốc

phôi, cần thực hiện đúng và tránh các vi phạm về đạo lí và pháp lí Phần này chỉ gồm 1 chương giới thiệu về các yếu tố đạo lí trong từng thao tác thu nhận, nuôi cấy

và sử dụng tế bào gốc

Xin trân trọng giới thiệu Công nghệ tế bào gốc với quý bạn dọc

NHÀ XUẤT BẦN GIÁO DỤC

Tế bào gốc (Stem cell) đang được cộng đẳng xã hội và các nhà khoa học quan

tâm đặc biệt Với niềm hỉ vọng to lớn, đông đảo công chúng đang dõi theo những kết quả mà các nhà khoa học trong và ngoài nước đã đạt được trong lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng tế bào gốc Tin tức về những đột phá, tiến bộ mới, về những thành tựu trong nghiên cứu tế bào gốc không chỉ xuất hiện trên các tạp chí khoa học chuyên sâu, mà còn xuất hiện trên các báo hàng ngày, trên tỉ vi, đài phát thanh, internet Người ta bàn thảo, tranh luận về tế bào gốc không chỉ trong các phòng nghiên cứu, mọi người cũng thông tin cho nhau, thảo luận sôi nổi về tế bào gốc tại Liên hiệp quốc, trên phố

tài chính Wall, trong nhiều phiên họp của chính phủ, quốc hội Giải thưởng Nobel năm 2007 được trao cho 3 nhà khoa học : Mario Capecchi, Martin Evans va Oliver

Smithies là những người có liên quan mật thiết với lĩnh vực tế bào gốc

Cho đến nay chúng ta có thể khẳng định diện mạo tế bào gốc có những đặc

điểm chính như sau :

e Tế bào gốc là những tế bào có tiểm năng phát triển, tự làm mới và biệt hoá thành nhiều loại tế bào bình thường khác của cơ thể, chúng có thể bù đắp, thay

thế các tế bào bị chết hoặc bị bệnh

e_ Tế bào gốc tạo nên một lĩnh vực khoa học rất đặc biệt, rất chuyên sâu nhưng liên

quan đến hầu hết các lĩnh vực y sinh học ; lĩnh vực này đã biết đến từ lâu nhưng chỉ mới phát triển mạnh gần đây ; tế bào gốc là vấn đề lí luận sinh học nhưng

có tầm ứng dụng rộng lớn ; nghiên cứu tế bào gốc đòi hỏi phải đầu tư nhiều tiền

bạc, sức lực, nhưng hứa hẹn nhiều lợi nhuận

« _ Nghiên cứu tế bào gốc không chỉ là nghiên cứu về sinh học tế bào, việc nghiên cứu này phải kết hợp với nghiên cứu sinh học phân tử, kĩ nghệ di truyền (genetic engineering), thao tác tế bào, chuyển gen Nghiên cứu tế bào gốc cũng đang kết hợp với những nghiên cứu về kĩ nghệ mô (tissue engineering)

e Tinh ứng dụng của tế bào gốc ngày càng rõ rệt Bước đầu đã có một số bệnh

nhân bị liệt tuỷ sống, tiểu đường, động mạch vành, ung thư được điều trị có

kết quả khả quan bằng công nghệ tế bào gốc

e - Nhiều chuyên gia về tế bào gốc hí vọng sẽ có một dự án tế bào gốc toàn cầu theo

kiểu dự án bộ gen người (Human genome project) mà đã được thực hiện thành công.

Ở Việt Nam, một số các nhà khoa học đã và đang bắt tay vào nghiên cứu tế bào gốc Một số nhóm nghiền cứu tế bào gốc đã hình thành Bộ Khoa học Công nghệ đã

quan tâm đến lĩnh vực này và đầu tư cho các nghiên cứu Mặc dù kết quả nghiên cứu

còn khiêm tốn nhưng hi vọng trong tương lai gần, các nhà khoa học Việt Nam có thể đạt

được những thành tựu quan trọng, đặc biệt là trong ứng dụng điều trị một số bệnh

Các sách chuyên đề và thông tin về tế bào gốc ở nước ta còn rất hạn chế

Trên tay của bạn đọc là quyển sách “Công nghệ tế bào gốc” đầu tiên ở Việt

Nam Nhà nghiên cứu Phan Kim Ngọc cùng với các đồng nghiệp trẻ tuổi với nhiệt

huyết và cố gắng, vừa nghiên cứu thực hiện nhiều để tài về tế bào gốc vừa tich luy

kiến thức để biên soạn quyển sách này Đây là quyển sách có nội dung nghiêm túc,

phong phú, khá toàn diện và chuyên sâu, Các tác giả không chỉ đề cập đến khái niệm, lí luận sinh học tế bào gốc, mà còn cung cấp các kĩ thuật cơ bản về thu nhận,

nuôi cấy, biệt hoá tế bào gốc Các tác giả cũng để cập đến các lĩnh vực ứng dụng,

những vấn đề về đạo đức có liên quan khi nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc

Hi vọng quyển sách này sẽ được các nhà khoa học, sinh viên, các nhà hoạch định chính sách, doanh nhân và đông đáo ban đọc đón nhận

Bạn đọc đang có trên tay “Công nghệ tế bào gốc” Xin hãy đọc, và bạn sẽ thấy nhiều điều bổ ích, lí thú, đồng thời cũng sẽ phát hiện những thiếu sót về nội dung

cũng như hình thức của sách và góp ý, trao đổi với các tác giả để khi tái bản, sách

'sẽ hoàn thiện hơn

Rất mong được góp ý và trao đổi

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2008

GS.TS TRƯƠNG ĐÌNH KIỆT

(Trường Đại học Y - Dược TP Hồ Chí Minh)

ĐẠI CƯƠNG

VE TE BAO GOC

Chuong 1

VÀI NÉT VỀ VIỆC NGHIÊN CỨU

VA UNG DUNG TE BAO GỐC

I G NUGC NGOAI

Vào giữa thế kỉ XIX, nhiều nhà khoa học thực nghiệm ở Châu Âu đã nhận

thấy rằng, một số tế bào động vật và với các tác động nào đó, chúng có thể tạo

ra loại tế bào khác trong suốt quá trình phát triển của mình

Vào những năm đầu của thế kỉ XX, té bao géc (stem cell) thật sự đầu tiên được khám phá khi người ta nhận thấy một số tế bào đã có thể tạo ra các tế

bào máu

Lịch sử khoa học tế bào gốc gắn liền với tiến trình các nghiên cứu về tế

bào gốc ở người và ở động vật Dựa vào tiềm năng biét hoa (differentiation

potency) đa dạng của tế bào, các nhà nghiên cứu đã chia tế bào gốc thành

một số loại khác nhau, trong đó được để cập nhiều hơn là dạng tế bào gốc

toàn năng (totipotent), chúng có nhiều trong giai đoạn phát triển phôi sớm, Với tế bào gốc toàn năng, mỗi tế bào ban đầu có thể hình thành hẳn một cơ

thể hoàn chỉnh Trong khi đó, các tế bào gốc có ít tiểm năng hơn thường được thu nhận tại lớp tế bào sinh khối bên trong (Inner Cells Mass ICM) của phôi & giai đoạn phôi nang (blastocyst), chúng được gọi là tế bào gốc (phôi) vạn năng

(pluripotent stem cell) Các tế bào nói trên có thể biệt hoá để hình thành ra

bất kì loại tế bào có chức năng sinh lí nào đó, có trong gần 250 loại tế bào mà một cơ thể con người đã trưởng thành có thể có

Hình 1.1 Phôi người giai đoạn blastocyst (5 ngày tuổi)

Ít tiềm năng hơn nữa là các tế bào gốc đa năng (multipotent), chúng chỉ có khả năng biệt hoá thành một số loại tế bào có chức năng sinh lí nào đó Các

tế bào gốc đa năng có thể được thu nhận từ nhiễu nguôn khác nhau : mô thai,

cuống rốn và cơ thể trưởng thành Mặc dù có giới hạn về khả năng biệt hoá, nhưng gần đây, loại tế bào này cũng đã được y sinh học tập trung khai thác,

và qua đó đã đưa vào ứng dụng rất thành công trong nhiều liệu pháp dựa vào

tế bào gốc (liệu pháp tế bào gốc — stem cell therapy)

Một dấu ấn nổi bật của quá trình nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc là cấy ghép tuỷ xương, thông qua việc sử dụng các tế bào gốc trưởng thành Vào thời

kì đầu của những năm 1900, các bác sĩ đã tiêm tuỷ xương vào bệnh nhân

anemia và leukemia Mặc dù liệu pháp này lúc bấy giờ có vẻ chưa thành công

trên người, nhưng các kết quả trong phòng thí nghiệm đã cho thấy chuột khiếm khuyết tuỷ xương có thể được hồi phục, khi người ta truyền vào máu của chúng

một lượng tuỷ xương được thu nhận từ một con chuột khác lành lặn Điều này

khiến các nhà nghiên cứu tin tưởng rằng, họ có thể sẽ thành công khi thu nhận tuỷ xương từ một người này để cấy ghép vào cơ thể người khác (đồng ghép

~ homograft) Với nhiễu nỗ lực, một vài ca cấy ghép sớm đã được tiến hành ở Pháp, sau khi bệnh nhân bị tai nạn chiếu xạ vào cuối những năm 1950 Tuy

nhiên việc tiến hành các ca cấy ghép nói trên ở người đã không được triển

khai trên diện rộng, khi mà các nhà nghiên cứu ở Pháp bắt đầu phát hiện ra một số vấn để bất lợi nghiêm trọng trong cơ chế miễn dịch của người bệnh

Đúng thế, vào năm 1958, Jean Dausset lần đầu tiên phát hiện các kháng

nguyên tương hợp tổ chức mô ở người (Major Histocompatibility Complex_ MHC) Sau này, những protein MHC đã được thấy tổn tại trên bề mặt của hầu hết các tế bào trong cơ thể trưởng thành, cho dù trước đó (và cả lúc này),

người ta vẫn thường gọi chúng là kháng nguyên tế bào bạch câu người (Human Leukocyte Antigen_HLA) Các phân tử kháng nguyên nói trên sẽ tạo cho hệ

miễn dịch của cơ thể một khả năng xác định : cái nào là của cơ thể và cái

nào không phải của cơ thể Bất cứ khi nào, cơ thể không nhận diện ra kháng

nguyên trên màng tế bào là của bản thân thì chính cơ thể sẽ tạo ra các phân

tử kháng thể, và các chất hỗ trợ khác để tiêu huỷ chính các tế bào “lạ” đó Việc cấy ghép tuỷ xương giữa các trẻ sinh đôi cùng trứng thường đảm bảo

an toàn hơn về sự tương hợp các HLA giữa người cho và người nhận, đó là loại cấy ghép thuận lợi đầu tiên ở người, Đến những năm 1980, các bác sĩ đã có những hiểu biết khá rõ ràng về sự tương hợp HLA, từ đó họ có thể tiến hành

các ca cấy ghép khả thi, giữa những anh em ruột không phải sinh đôi Năm

1973, một nhóm bác sĩ lần đầu tiên đã tiến hành cấy ghép tuỷ xương giữa những người không có quan hệ họ hàng, tuy nhiên dạng cấy ghép này phải sau bầy lần mới thành công,

Các tế bào gốc cũng còn được phát hiện thông qua việc phân tích một kiểu ung thư gọi là teratocarcinoma Năm 1964, các nhà nghiên cứu thông báo rằng, các tế bào đơn trong khối teratocarcinoma có thể được tách ra, và chúng vẫn giữ được trạng thái không biệt hoá trong suốt quá trình nuôi cấy in vitro

Những kiểu tế bào gốc này được biết là tế bào carcinoma phôi, hay tế bào EC

Chương 1 Vài nét về việc nghiên cúu và ứng dụng tế bào gốc 11

(Embryonic Careinoma) Các nghiên cứu sau này còn cho thấy các tế bào mầm

(germ cel]) ở phôi (Embryonic Germ cell EG) cũng có thể được nuôi cấy và kích

thích, hơn nữa, chúng cũng có khả năng biệt hoá hạn chế thành một số kiểu

tế bào nào đó với nhiều chức năng sinh lí khác nhau

Năm 1981, các tế bào gốc phôi (Embryonic Stem cells ES) của động vật có

vú lần đầu tiên đã được thu nhận từ phôi chuột bởi hai nhóm nghiên cứu hoàn

toàn độc lập nhau : một nhóm của Martin Evans và Matthew Kaufman, nhóm

còn lại do Gail R Martin phụ trách Cũng lần đầu tiên, Gail R Martin đã gọi những tế bào này là “tế bào gốc phôi”

Vào những năm 1990, việc cấy ghép tuỷ xương đã

bắt đầu được tiến hành một cách rộng rãi Gho đến nay,

kĩ thuật nói trên đã gặt hái nhiều thành công mĩ mãn

với hơn 16 000 bệnh nhân leukemia và khiếm khuyết

miễn dịch

Rõ ràng, liệu pháp tế bào gốc sẽ còn hứa hẹn nhiều

ứng dụng to lớn hơn thế Những tế bào gốc trưởng thành

mặc dù “vốn liếng có thua chị kém em” nhưng cũng có

những tiểm năng ứng dụng rất lớn trong nhiều lĩnh vực

khác nhau Chúng đã được chứng minh có khả năng biệt

hoá thành nhiều kiểu tế bào có chức năng khác như tế GS Martin Evans bào gan, biểu bì, xương, giác mạc Những tế bào này có (Nobel 2007) thể rất hữu ích trong việc sửa chữa mô, cơ quan bị tổn

thương một cách trực tiếp cho chính bệnh nhân

Hình 1.2

Vào giữa năm 1998, James Thompson (thuộc Đại học Wisconsin — Madison

của Mĩ) đã tách được tế bào gốc phôi người từ lớp ICM của giai đoạn phôi sớm,

và ông đã phát triển chúng thành dòng tế bào gốc phôi người đầu tiên Trong

cùng năm này, John Gearhart (Đại học Johns Hopkins của Mỹ) thu nhận các

tế bào mầm từ tế bào trong mô sinh dục (Primodial germ cell PGC) Các dòng

tế bào gốc vạn năng đã được phát triển từ cả hai nguồn nói trên Những phôi nang sử dụng cho các nghiên cứu tế bào gốc người đã được thu nhận chủ yếu

từ các quy trình thụ tỉnh trong ống nghiệm (ĩn vifro fertilization IVF)

Thang 3/2001, các nhà khoa học đã thu nhận được các tế bào gốc từ tuỷ xương chuột, sau đó tiêm chúng vào tim chuột (đã bị gây tổn thương) Tại các

vị trí này, các tế bào gốc bắt đầu biệt hoá và phát triển thành những cơ từ mới để thay thế Hơn nữa, nhóm tế bào gốc này còn di chuyển vào sâu hơn để sản xuất ra các tế bào mạch máu cần thiết, nhằm cung cấp máu cho chính các

cơ tìm mới được hình thành

Ở thí nghiệm nói trên, trung bình sau 9 ngày, các tế bào cơ mới đã có mặt trong 68% phần cơ tỉm bị hư hại Thành công này vượt quá sự mong đợi của

các nhà khoa học Giáo sư Francis Collins, thành viên của nhóm nghiên cứu

thuộc Viện Nghiên cứu Quốc gia (Mï) về gen người cho biết: “Nghiên cứu này mở ra hi vọng cho một

ngày nào đó, chúng ta có thể khôi phục được những

cơ tim đã bị thương tổn sau một cơn đau tim” Tuy

nhiên, hiện mới có khoảng 40% trường hợp thành

công trong trị liệu Các nhà khoa học hi vọng rằng,

A những thử nghiệm lâm sàng trên người có thể được

kề bắt đầu rộng hơn trong vòng vài ba năm tới Hơn nữa, x} \ thành công này cũng đưa tới hi vọng rằng, những tế

- : bào gốc còn có thể được lấy từ các động vật khác

ngoài phôi người, một vấn để rất nhạy cảm về đạo

_ lí, đang gây tranh cãi trong dư luận

Hình 1.3

GS James Thompson

Tap chi Tissue Engineering số tháng 4/2001 đã cho biết, nhóm chuyên gia

phẫu thuật chỉnh hình thuộc Đại học Pittsburgh (Mĩ) tiến hành rút mỡ và dịch

từ hông, mông và bung cha bệnh nhân trong một số ca mổ hút mỡ Sau đó,

các sinh phẩm này được làm sạch và xử lí bằng enzyme Kết quả cho thấy rất đáng ngạc nhiên : chỉ khoảng 0,24 kg mỡ đã có thể cung cấp tới 50 — 100 triệu

tế bào có tính năng tương tự như tế bào gốc Những tế bào thu được nói trên

đã có thể phát triển bình thường trong xương, mỡ, sụn và cơ của các mô ở cơ

thể trưởng thành Hiện người ta đang thử nghiệm trên chuột nhằm nghiên cứu

khả năng sử dụng chúng để tạo mô xương và mô mỡ của người Tiến sĩ Marc Hedrick, Đại học Pittsburgh cho biết : “Mỡ người là nguồn cung cấp tế bào gốc

lí tưởng, vì nó vừa dễ kiếm lại vừa rẻ, đấy là chưa kể các tác dụng khác trong

thẩm mĩ”

Ngày 30/11/2001, hai nhóm nghiên cứu độc lập tuyên bố lần đầu tiên đã biệt hoá thành công tế bào gốc phôi người thành các tế bào não (neuron) Đây

là một bước nhảy vọt, có ý nghĩa lớn trong việc tìm kiếm các liệu pháp nhằm

chữa trị những tổn thương về hệ thần kinh Hai nhóm nghiên cứu nói trên đã

sử dụng những kĩ thuật khác nhau, nhưng vẫn cho cùng một kết quả Trong cả hai công trình, các tế bào gốc phôi đều được nuôi trên một bề mặt đặc biệt và

chúng được tiếp xúc với các loại phân tử tín hiệu (nhân tố sinh trưởng) khác

nhau, từ đó chúng biệt hoá thành tế bào não Tiếp theo, người ta đã cấy các

tế bào này vào não chuột Trong nghiên cứu đâu tiên, nhóm các nhà khoa học tại bệnh viện Đại học Hadassah ở Jerusalem (Israel) đã biến các tế bào gốc thành tế bào não chỉ trong 6 tuần Sau đó, hợ cấy chúng vào não chuột sơ sinh Các tế bào này đã biệt hoá thành ba loại tế bào não khác nhau : tế bào hình sao, tế bào thần kinh đệm ít gai và các neuron trưởng thành Nhóm thứ hai do

Su-Chun Zhang và cộng sự tại trung tâm Waisman, Đại học Wisconsin, bang Madison (Mĩ) thực hiện cũng có được các thành công tương tự

Chương 1 Vài nét về việc nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc 13

Vào năm 2003, các nhà nghiên cứu ở Viện Whitehead tuyên bố, họ đã thành công trong việc sử dụng các tế bào gốc phôi biệt hoá thành các tế bào đơn bội (n), đó chính là các giao tử (gamete) Họ thấy rằng, các tế bào gốc phôi

bắt đầu biệt hoá thành các tế bào mầm phôi và sau đó chúng tiếp tục biệt hoá

để cho ra các tế bào đơn bội Khi được tiêm vào trứng, những tế bào đơn bội nói trên sẽ kết hợp bộ gen với trứng, sau đó chúng tiếp tục phát triển thành các phôi blastocyst in vifro hoàn chỉnh,

Tháng 4/2004, các nhà khoa học Australia đã phát hiện ra mô răng sữa cũng là một nguồn cung cấp tế bào gốc quý giá, một ngày nào đó, chúng sẽ

được y học sử dụng để chữa trị những căn bệnh hiểm nghèo, hay sửa chữa các

bộ phận quan trọng trong cơ thể người Các nhà khoa học thuộc Viện Hanson,

Bệnh viện Hoàng gia Adelaide còn cho biết thêm, tuỷ răng sữa có nguồn tế bào gốc rất phong phú và việc khai thác chúng cũng dễ dàng hơn nhiều so với

việc chiết xuất, phân lập từ phôi hay bào thai - một vấn để đang tranh cãi,

liên quan đến đạo đức sinh học

Ngày 19/5/2004, ngân hàng tế bào gốc phôi thai đầu tiên trên thế giới

chính thức được khai trương tại Hertfordshire (Anh) Ban đầu, ngân hàng này

chỉ lưu giữ hai dòng tế bào gốc phôi của người, sau đó chúng được các nhóm nghiên cứu thuộc Đại học London và Trung tâm Sự sống ở Newcastle tiếp tục

phát triển

Tháng 8/2004, một hướng đi mới trong việc điều

trị bệnh tiểu đường đã hé mở khi các nhà khoa học

tại Đại học Toronto (Canada) đã phát hiện nguồn các

tế bào gốc trong tuyến tuy của chuột Tế bào gốc có

thể phát triển thành tế bào chức năng có khả năng

sản xuất insulin Theo Simon Smukler, trưởng nhóm

nghiên cứu, các nhà khoa học đã dành nhiều thời gian

và công sức để tìm kiếm tế bào gốc ở các đảo tuy Rõ

ràng việc phát hiện ra các tế bào gốc có trong tuy của

người trưởng thành sẽ rất có ý nghĩa trong tương lai,

đặc biệt với các bệnh nhân tiểu đường type 1

Hình 1.4

Tháng 9/2004, các nhà khoa học đã nghiên cứu Gs Mario R Capecchi trên một nhóm bệnh về mắt gọi là bệnh sắc tố võng (Nobel 2007)

mạc (các tế bào võng mạc theo thời gian bị thoái hoá),

bệnh này làm giảm thị lực và thậm chí gây mù Tỉ lệ ở người mắc bệnh này là 1/3500, và rất tiếc, hiện y học chưa có liệu pháp chữa trị nào tỏ ra hữu hiệu

Martin Friedlander thuộc Viện Nghiên cứu Scripps (tại La Jolla), Califonia và

cs đã khai thác một dòng tế bào gốc từ tuỷ sống chuột trưởng thành, sau đó

họ tiêm chúng vào mắt chuột mới sinh mắc bệnh võng mạc Kết quả là các

tế bào gốc này đã giúp ngăn chặn sự thoái hoá mắt của chuột Các nhà khoa học nhận thấy tế bào gốc đã hình thành nên các tế bào hình nón (loại tế bào

giúp nhận biết màu sắc và tạo thị giác tốt ở động vật có vú) Mắt của những con chuột được chữa trị đã cảm nhận được ánh sáng chiếu vào, trong khi đó, những con chuột khác đối chứng không được chữa trị bằng phương pháp nói

trên thì chúng hoàn toàn bị mù

Tháng 12/2004, lần đầu tiên các nhà khoa học đã phục hồi được khả năng

vận động, đi lại cho Hwang Mi-Soon, một người không may bị bại liệt trong

suốt 20 năm trước đó Một kì tích y học đã diễn ra sau khi họ dùng tế bào

gốc lấy từ máu dây rốn để phục hồi dây thần kinh cột sống bị tổn thương của

bệnh nhân nói trên Các nhà nghiên cứu tại Đại học Chosun đã tách tế bào gốc từ máu dây rốn ngay sau khi thai nhi chào đời Số tế bào gốc này được bảo quần trong hệ thống lạnh sâu và được xử lí, nuôi nhân sinh khối trong một thời gian Sau đó, chúng được tiêm vào bộ phận bị tốn thương trên dây thần kinh cột sống của bệnh nhân Một thời gian không lâu, điều kì diệu đã xảy ra : người phụ nữ này đã hồi phục khả năng vận động, chị đi lại nhanh nhẹn đến

không ngờ,

Vào tháng 3/2005, nhiều nhà khoa học Mĩ đã tìm thấy một nguồn tế bào

gốc rất phong phú, đó chính là các nang tóc của người trưởng thành Lâu nay,

việc khai thác nguồn tế bào gốc vẫn được xem là còn nhiều chướng ngại, đặc

biệt là vấn để đạo đức xung quanh việc người ta phải lấy tế bào gốc từ phôi người Tóc vốn mọc ra từ các nang, và tế bào nang được hình thành từ một túi

tế bào gốc nằm ngay bên cạnh nang Một số nghiên cứu đã gợi ý dùng loại tế bào gốc này để trị bệnh hói Phát hiện mới nhất về tế bào gốc nang tóc là khả năng có thể phát triển chúng thành các tế bào thần kinh Yasuyuki Amoh, Đại học California cho biết các tế bào gốc này có thể sẽ được dùng trong điều trị

các bệnh về thần kinh trong tương lai Amoh và cộng sự còn cho biết thêm các

tế bào gốc từ nang của lông cứng mọc gần mõm của chuột đã tiết ra một chất được gọi là nestin— đây chính là nhân tố thông tin, một hiệu lệnh “sai khiến” buộc tế bào gốc phát triển thành neuron, Khi cấy ghép các tế bào gốc nang tóc nói trên vào phía dưới da chuột, chúng đã phát triển thuận lợi thành các tế bào thần kinh Không những thế, chúng còn trở thành các tế bào da, tế bào cơ trơn và cả tế bào melanocyte

Đến tháng 10/2005, hai phương pháp dưới đây đã được thực hiện thành công trên chuột thí nghiệm khiến các nhà nghiên cứu lạc quan rằng, các quy

trình này có thể sớm được áp dụng để tái tạo các tế bào và mô của con người Trong công trình đầu tiên được công bố chỉ tiết trên tạp chí Nature, các nhà

khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts đã ức chế hoạt động của gen Cdx2

ở phôi chuột Việc làm này làm ngăn cần quá trình hình thành một lớp tế bào

được gọi là trophectoderm (dưỡng bào), và vì vậy ngăn không cho phôi bám

vào thành tử cung và cuối cùng, phôi ấy không thể trở thành những động vật sống Các nhà nghiên cứu đã khẳng định rằng, dù vậy các phôi này vẫn có thể sống và sản xuất những tế bào gốc bình thường

Chương 1 Vài nét về việc nghiên cứu và ứng dụng tế bảo gốc 15

Ở công trình thứ hai, các nhà khoa học đã tiến

hành một nghiên cứu thông qua sinh sản để thu nhận

tế bào giống phôi Phương pháp này giống với quy trình

sinh thiết phôi phục vụ chẩn đoán di truyền ở giai đoạn

tiền làm tổ và được tiến hành trên chuột Đầu tiên,

người ta sinh thiết để thu nhận một tế bào đơn từ phôi

(phân còn lại của phôi được cấy vào tử cung cho phát

triển thành cá thể mới bình thường) Tế bào thu nhận

nói trên được tăng sinh, từ đó sản xuất ra nhiều tế bào

gốc Young Chung, một trong những người phụ trách dự

án cho biết : “Những tế bào gốc được sản xuất theo cách

nói trên có khả năng tạo ra mọi tế bào trong cơ thể, kể GS Oliver Smithies

cả tế bào thần kinh, tế bao xuong va té bao tim ” Ca (Nobel 2007) hai nhóm nghiên cứu nói trên đều khẳng định : những

kĩ thuật thứ nghiệm ở chuột hoàn toàn có thể áp dụng

thuận lợi trên người trong một tương lai gần

Hình 1.5

Tháng 04/2007, nhóm nghiên cứu thuộc Bệnh viện Harefield (Anh) lần

đầu tiên đã phát triển được mô, một phần cúa trái tỉm người từ tế bào gốc Các

cuộc thử nghiệm trên động vật dự kiến được tiến hành trong năm này và sự thành công của chúng sẽ mở ra khả năng sử dụng mô thay thế trong các ca giải phẫu cấy ghép cho người bị bệnh tim có lẽ chỉ trong vòng vài ba năm tới đây

Theo tờ Guardian, nhóm nghiên cứu (do bác sĩ phẫu thuật tìm M.Yacoub đứng

đầu) đã trích xuất tế bào gốc từ tuý xương và nuôi dưỡng chúng thành tế bào van tim Sau đó chúng được đặt vào những “khung” làm bằng collagen, từ đó

hình thành trọn vẹn mô van tim Các nhà nghiên cứu ở Anh nhận thấy van tim

mà họ phát triển được có thể hoạt động bình thường, giống như những van tim người thực thụ Người ta đang hỉ vọng sâu sắc rằng, có thể chế tạo thành công một trái tìm người hoàn chỉnh và khỏe mạnh từ tế bào gốc, chỉ sau khoảng

công với một phụ nữ 28 tuổi vào năm 2006 Người phụ nữ này được ghép một mảnh nhỏ niêm mạc ở bộ phận sinh dục và sau đó, các mô niêm mạc được

hình thành và phát triển thành một âm đạo lành mạnh Bà nhấn mạnh “Điều

mà chúng tôi làm là lấy một mẫu sinh thiết khoảng 0,5 cm từ nơi mà âm đạo

sẽ hình thành, sau đó dũng một enzyme phân giải mẫu sinh thiết này và để các tế bào gốc tự sản sinh ra những mô niêm mạc mới” Cinzia Marchese còn cho biết thêm phải cân khoảng 15 ngày để có được một lớp mô đủ dày, đảm bảo cấy ghép cho bệnh nhân

Tháng 6/2007, các tế bào gốc lấy từ tuỷ xương đàn ông có thể được điều chỉnh thành những yếu tố tương tự như tỉnh trùng chưa trưởng thành Phát hiện

trên sẽ mở ra hướng mới cho việc điều trị vô sinh nam có hiệu quả hơn “Mục

tiêu của chúng tôi là thúc đẩy các tế bào tiền tinh trùng này phát triển thành tỉnh trùng trưởng thành, và điều đó sẽ còn phải mất 3 — 5 năm thí nghiệm

nữa”, Karim Nayernia, trưởng nhóm nghiên cứu tại Đại học Gottingen (CHLB

Đức) phát biểu Trước đây, Nayernia đã nuôi các tế bào tỉnh trùng từ tuỷ xương

chuột và sử dụng chúng để thụ tinh cho trứng Nghiên cứu này đã tạo ra những

con chuột sống Nếu phương pháp nói trên thành công, chúng có thể mang lại khả năng làm cha cho những người đàn ông vô sinh, mà các phương pháp trị

liệu trước đó đã không đem lại hiệu quả

Một nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học Mĩ (tháng 9/2007) cho thấy rằng, tỉnh hoàn của nam giới có thể sản sinh vô số tế bào gốc - đây vốn là những tế bào tiền tinh trùng chưa thuần thục, chúng có thể sẽ được sử dụng

để chữa trị nhiều loại bệnh Shahin Rañi và cộng sự thuộc Đại học Y khoa Weill Cornell ở New York (Mĩ) hi vọng rằng, các tế bào loại này có thể đóng vai trò giống như các tế bào gốc được tạo ra từ phôi người Các thí nghiệm thu

tế bào gốc dạng này đã thành công trên chuột và các nhà khoa học đang xúc tiến những thí nghiệm tương tự trên người Các tác giả của công trình này còn cho biết thêm : “Tất nhiên là vẫn còn không ít khó khăn, chúng tôi phải cế

gắng tìm ra những tế bào gốc như thế ở con người, và đồng thời phải khám phá

được cơ chế của việc tế bào gốc của tinh hoàn trở về trạng thái tế bào gốc của phôi” Theo Seandel, việc khai thác nguôn tế bào gốc dạng phôi từ tỉnh hoàn

là một lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng rất thực tế, vì tỉnh hoàn là cơ quan sản

xuất ra tỉnh trùng và khi tinh trùng gặp trứng chín thì việc thụ tỉnh sẽ xẩy ra,

phôi được hình thành, từ đó tạo nên một cơ thể có đầy đủ các bộ phận hoàn

chỉnh, lành mạnh

Vào cuối năm 2007, hai công trình đặc sắc gần như được đồng thời công bố (online):của các nhà khoa

học Nhật (Shinya Yamanaka) và Mĩ (James Thompson),

về việc tạo ra các dòng tế bào gốc phôi hoàn toàn mới (một cách gọi đại thể là tế bào gốc nhân tạo — Artificial stem cell) Chúng chính là các Tế bào gốc vạn năng cảm ting (induced Pluripotent Stem cells iPS cells) : đây là một thuật ngữ mới để chỉ các tế bào gốc vạn năng được tạo ra nhờ cảm ứng bằng cách chuyển

4 gen kích hoạt (thông qua các vector virus) vào tế bào

soma, và qua đó, các gen lạ bắt chúng phải tái thiết lập

chương trình (Epigenetic reprogramming) dé tao ra loại

tế bào có đặc tính giống với tế bào gốc thu nhận ở phôi

và chúng hơn hẳn các dạng tế bào gốc trưởng thành

Hình 1.6

GS Shinya Yamanaka

Chương 1 Vài nét về việc nghiên cứu va ứng dụng tế bào gốc 17

Với mục đích và ý nghĩa tương tự, vào cuối năm 2008, công tỉ Stem Cell

Sciences plc (AIM : STEM, ASX : STC) đã công bố trên tạp chí PloS Biology

một kĩ thuật mới do Austin Smith va cộng sự (Đại học Cambridge) thực hiện,

nhằm tái thiết lập chương trình tế bào gốc động vật có vú thành tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPS cells) Ở công trình này, các nhà khoa học chỉ sử dụng

2 gen chuyển (thay vì 4 gen như trước đây)

Tiến xa hơn, nhóm nghiên cứu của G8 Rudolf Jaenisch (Phòng thí nghiệm

Whitehead Member Rudolf Jaenisch) tién hanh thao tac dé chuyển chỉ một gen, họ cũng cho kết quả tương tự Tuy hiệu suất chưa mĩ mãn, nhưng để tài này đã gộp cả 4 gen vào làm một nhóm, điều này giúp hạn chế việc sử dụng quá nhiều virus (theo PNAS, online between December 15 and December 19

“Reprogramming of murine and human somatic cells using a single polycistronic

vector”)

Một công trình gần đây (Tạp chí Cell 6/2/2009), cho thấy Hans R Schöler

và cộng sự đã tạo tế bào iPS thành công bằng cách chuyển một gen độc lập (Oct-4) vào tế bào gốc thần kinh Vì tế bào chỉ cần chuyển 1 nhân tố nên gọi

là tế bào gốc vạn năng cảm ứng 1 nhân tố, viét tat 14 1F iPS (1 factor induced

pluripotent stem cell)

Đây là một phát hiện mới rất có ý nghĩa : 1F ¡PS giống hoàn toàn tế bào gốc phôi in vitro và in vivo Nó có thể biệt hoá thành tế bào gốc thần kinh, tế

bào cơ tim, tế bào dòng mầm sinh duc in vitro

Theo Popular Science 10/2008, một công trình độc đáo khác cũng được công bố trong năm 2008 (Tạp chí Nature Medecine) : tái tạo quả tim của chuột

bằng tế bào gốc do Todd McAllister và cộng sự, thuộc công tỉ kĩ thuật tế bào Cytögraft tại California tiến hành Công trình này mang lại niềm vui lớn cho

những bệnh nhân tim mạch và đã được các bác sĩ, các nhà bệnh học đánh giá

cao về khả năng ứng dụng

Người phụ nữ Clombia xinh đẹp, Claudia Castillo 30 tuổi

đã đi vào lịch sử khoa học tế bào gốc khi chị là bệnh

nhân đầu tiên được tái tạo một cơ quan nội tạng hoàn

chỉnh (khí quản) bằng tế bào gốc của chính mình Tạp

chí y học The Lancét ra ngày 19/11/2008 cho biết, những

tháng sau phẫu thuật (tại Bệnh viện Barcelona, Tây Ban

Nha), sức khỏe của Castillo diễn biến khá tốt Chị nói :

“Tôi từng là một phụ nữ bệnh tật, giờ đây tôi đã có thể :

sống một cuộc sống bình thường” Công trình mang tính Hình ¡.7 Bệnh nhân đột phá này được thực hiện bởi nhóm nhiều nhà khoa học Claudia Castillo của Anh, Ý, Tây Ban Nha do bác sĩ Paolo Macchiarini,

trưởng khoa Phẫu thuật ngực đề xuất

2A-TEBAOGOC

Những ca phẫu thuật kiểu này sẽ phổ biến hơn trong tương lai, mở ra cơ

hội cho những người có nhu cầu thay nội tạng mà không phải lo ngại về nguy

cơ thải ghép Các nhà khoa học còn để cập đến khả năng thay thế những cơ

quan phức tạp hơn như tim, gan, thận Hai bệnh nhân khác (một người Đức và

một người M1), hiện đang chờ để được ghép khí quản, song số người sẽ được cứu sống trong tương lai có thể lên đến hàng ngàn Tất cả là nhờ khoa học Tế bào gốc

Theo Time/ Science Daily, trong s6 các sự kiện khoa học công nghệ nổi bật của năm 2008 còn có các công trình : tạo neuron từ tế bào gốc trưởng thành

do các nhà khoa học thuộc hai trường đại học Harvard và Colombia (M]) thực hiện thành công Nghiên cứu này có tính bước ngoặt trong y học, giúp chữa trị hiệu quả cho người mắc bệnh Lou Gehrig (ALS - bệnh làm tê liệt hệ thần kinh

trung ương) trong tương lai

Căn bệnh vẹo xương sống ở trẻ sơ sinh khá phổ biến, nhất là với bé gái, trung bình, cứ 1000 trẻ em thì có từ 3 — 5 trẻ mắc phải Căn bệnh này thường

để lại những hậu quả rất lớn, có thể tác động đến tim, phổi Mới đây các nhà khoa học đã tìm ra phương pháp cho hiệu quả rất cao : sử dụng tế bào gốc tự thân thu từ xương tuỷ để điều trị

Ngày 23/1/2009, tờ Medical News Today dua tin co quan FDA (Food and Drug Administration) cha Mĩ đã chấp nhận cấp giấy phép cho việc thử nghiệm

sử dụng tế bào gốc phôi người trong trị liệu Công tỉ Geron Corporation sẽ thực hiện thử nghiệm này trên 8 — 10 bệnh nhân tổn thương cột sống không thể di lại được Mỗi bệnh nhân sẽ được tiêm các tế bào gốc phôi trong hai tuần Đây

là một sự kiện đặc biệt

Các nhà khoa học Mĩ đang trông đợi nhiều hơn ở Tổng thống Barack Obama, nếu như ông mở rộng hơn nữa các điều luật liên quan đến việc kích lệ

nghiên cứu tế bào gốc phôi, nhằm đưa vào trị liệu tại quốc gia này

Có thể tóm tắt một số thành tựn nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc trên

thế giới như sau :

- Vào những năm 1960, Joseph Altman và Gopadl Das đã đưa ra các bằng chứng về sự phát triển những tế bào thần kinh mới ở người trưởng thành, các tác

giả đề nghị coi đó là sự hoạt động của chính các tế bào gốc trong mô não

- Năm 1963, Mc Culloch va Till đã mô tả sự hiện diện của một loại tế bào

khu trú trong tuỷ xương chuột, đặc điểm của tế bào này là chúng có khỏ năng

tự làm mới

- Năm 1968, tiến hành cấy ghép thành công tuỷ xương giữa các anh chị em

ruột trong điều trị bệnh SCID

- Năm 1978, các tế bào gốc tạo máu lần đâu tiên được phát hiện có trong máu cuống rốn người

2B-TERAOGOC

Chương 1 Vài nét về việc nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc 19

- Năm 1981, các tế bào gốc phôi chuột được thu nhận từ lớp sinh khối bên

trong bởi Martin Evans, Matt Kaufman, va Gail R Martin Gail Martin da gọi các

tế bào đó là “Té bac géc phéi” (Embryonic Stem Cell)

- Nam 1992, cdc tế bào gốc thân kính người được nuôi cấy in vitro thanh

công

- Năm 1997, bệnh Leukemia được biết bắt nguôn từ các tế bào gốc tạo

máu, và qua đó, lần đầu tiên người ta đưa ra bằng chứng trực tiếp về tế bào gốc ung thư

- Năm 1998, lần đầu tiên, James Thomson và cộng sự (Đại học Wisconsin —

Madison) đã thu nhận được dòng tế bào gốc phôi người

~ Vào những năm 2000, nhiều công trình về tính mềm dẻo của tế bào gốc

trưởng thành đã được báo cáo

- Năm 2001, lần đầu tiên, các nhà khoa hoc tai Advanced Cell Technology

đã nhân bản thành công phôi người (tạo phôi giai đoạn 4 - 6 tế bào), nhằm mục đích khai thác tế bào gốc phôi, ứng dụng trong trị liệu

- Năm 2003, Songtao Shi (Viện NIH) phát hiện nguôn tế bào gốc trưởng

thành mới có trong răng sữa của trẻ em

- Năm 2004 - 2005, nhà nghiên cứu Hàn Quốc, Hwang Woo-Suk tuyên bố

đã tạo ra một vài dòng tế bào gốc phôi người từ các trứng người chưa thụ tỉnh

Tuy nhiên, san này, kết quả nói trên của ông bị phủ nhận

- Năm 2005, cúc nhà nghiên cứu ở Đại học Kingston (Anh) đã tuyên bố phát hiện trong máu cuống rốn một loại tế bào gốc giống tế bào gốc phôi, chúng

được thu nhận và gọi là các tế bào GBEs (Gord-Blood-derived Embryonic-like

stem cells) Nhóm nghiên cứu này cũng đã thành công khi thử nghiệm biệt hoá các tế bào gốc nói trên thành các tế bào có chức năng sinh lí trưởng thành

- Tháng 7/2005, Phan Toàn Thắng tại Đại học Quốc gia Singapore đã phát hiện ra một nguôn tế bào gốc mới, thu nhận từ màng lót của dây rốn người Tế bào gốc từ nguồn này có khả năng ứng dụng cao trong điều trị các bệnh như bỏng, loát khó lành, loét tiểu đường

- Tháng 8/2006, tạp chí Cell công bố Kazutoshi Takahashi va Shinya Yamanaka đã cẳm ứng các nguyên bào sợi trưởng thành và nguyên bào sợi ở phôi chuột, bằng các nhân tố xác định thành các tế bào gốc vạn năng, gọi là các tế bào gốc vạn năng cảm ứng (induced pluripotent stem cell_ iPS)

- Tháng 10/2006, các nhà khoa học Anh đã tạo ra tế bào gan đâu tiên từ

các tế bào gốc máu cuống rốn

- Tháng 1/2007, các nhà khoa học ở Đại học Wake Forset (đứng đầu là

Anthony Atala) va Dai hoc Harvard báo cáo phát hiện một kiểu tế bào gốc mới

có trong dịch ối, chúng khác với tế bào gốc phôi, có thể sử dụng chúng trong

nghiên cứu và liệu phúp

- Tháng 6/2007, các nghiên cứu được báo cáo bởi ba nhóm khác nhau cho thấy các tế bào da bình thường có thể tái thiết lập chương trình thành các tế bào giai đoạn phôi ở chuột Trong cùng tháng này, Shoukhrat Mitalipov báo cáo

thành công trong việc tạo ra dòng tế bào gốc linh trưởng, thông qua kĩ thuật

chuyển nhân tế bào sinh đưỡng

- Tháng 10/2007, Mario Capecchi, Martin Evans vd Oliver Smithies đã

nhận giải thưởng Nobel về y sinh hoc cho các thành tựu nghiên cứu về tế bào

gốc phôi trên chuột, khi sử dụng chiến lược nhắm mục tiêu gen (gene targeting)

để cuối cùng, tạo ra các cá thể con biến đổi di truyền mong muốn

- Tháng 11/2007 : cảm ứng tế bào gốc vạn năng từ nguyên bào sợi người

trưởng thành bằng các nhân tố xác định của Shinya Yamanaka và cộng sự (Tạp chí Cell) Cũng thời điểm này James Thompson và cộng sự, Đại học Wisconsin

(Tạp chí Science) tạo ra “dòng tế bào gốc vạn năng được cảm ứng từ tế bào soma của người”,

- Tháng 2/2008, Tạp chí Kĩ thuật Sinh học Tự nhiên thông báo nhóm

nghiên cứu của Emmanuel Paetge, thuộc hãng Novocell (San Diego, Hoa Kì),

biến đổi tế bào gốc phôi người thành tế bào sản xuất insulin, các tế bào này đã được thử nghiệm điêu trị tiểu dường có khả thi trên mô hình chuột bệnh li

- Trong năm 2008, một loạt các công trình về ¡PS được công bố, các

thành tựu này mở ra hướng ứng dụng mới, hiệu quả và ít đụng chạm tới đạo

lí sinh học

- Cuối năm 2008, bệnh nhân đầu tiên trên thế giới được điêu trị thành

công bằng công nghệ cấy ghép mô hoàn chỉnh từ tế bào gốc mà không lo ngại

bị thải loại

ở PT RO»SG NƯỚC

Chỉ trong vòng vài năm tiếp cận và nghiên cứu ứng dụng, với sự cố gắng

lớn lao, các nhà khoa học, các bác sĩ, nhà quản lí, các bệnh viện, cơ quan

thông tấn báo chí và cả các doanh nghiệp Việt Nam, ít nhiều đã chung sức

phác ra đôi nét chấm phá về một nền công nghệ mới, hiện đại và có thể day

năng lực phát triển, ứng dụng tại nước ta

Vốn được coi là một trong các hướng nghiên cứu mũi nhọn, nầy sinh từ trong lòng của một nên Công nghệ Sinh học non trẻ, Công nghệ tế bào gốc hiển nhiên cũng đã chớm được xã hội quan tâm, mặc dù sự quan tâm ấy mới chỉ

bắt đầu, cũng như mới ở một mức độ nhất định

Ngày 22/12/2006, tại Trường Đại học Y - Dược Tp Hồ Chí Minh, dưới

sự chủ trì cúa GS Phạm Mạnh Hùng và GS Trương Đình Kiệt, cuộc hội tháo

đầu tiên về tế bào gốc ở Việt Nam đã diễn ra sôi nổi, với sự có mặt của gần

100 nhà khoa học trên cả nước Với tiêu để “Tế bào gốc - tiềm năng và ứng

Chương 1 Vài nét về việc nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc 21

dụng tại Việt Nam”, hội nghị đã

thể hiện quyết tâm cao trong việc

phát triển công nghệ tế bào gốc ở

nước †a

Việc ghép tế bào tạo máu

tuỷ xương cho bệnh nhân bị bệnh

bạch cẩu dòng tuỷ được thực

hiện lân đầu tiên ở Việt Nam vào

tháng 7/1995, và ghép tế bào gốc

tạo máu ngoại vi điều trị bệnh

nhân bị bạch cầu cấp dòng tuỷ

cũng đã thành công tại Trung tâm

Truyền máu và Huyết học, Tp

Hồ Chí Minh Cho tới nay, việc

ghép tế bào gốc tạo máu từ máu

cuống rốn hiện đã cho kết quả khả

quan ở Thành phố Hồ Chí Minh,

Huế và Hà Nội G§ Trần Văn Bé

là người đầu tiên ở Việt Nam sử

dụng thành công tế bào gốc điều

trị bệnh trên người Với phương

pháp ghóp tuỷ xương, tế bào gốc

máu ngoại vi và máu cuống rốn,

Trung tâm Truyền máu và Huyết

học Tp Hồ Chí Minh (nay là Bệnh

viện Truyền máu - Huyết học) đã

là đơn vị tiên phong trong việc sử

Hình 1.9 TS.BS Lê Văn Đông (người ngồi)

dụng tế bào gốc điều trị các bệnh về máu, đặc biệt là ung thư máu Bệnh viện

Truyển máu - Huyết học Tp Hồ Chí Minh cũng là cơ sở đầu tiên ở Việt Nam

thiết lập ngân hàng máu cuống rốn Với một đội ngũ hùng hậu các chuyên gia giỏi, Bệnh viện Truyền máu - Huyết học Tp Hồ Chí Minh có vai trò như một ngọn cờ về công nghệ tế bào gốc, đặc biệt trong lĩnh vực ứng dụng trị liệu

Năm 1996, Viện Bỏng Quốc gia, Học viện Quân y đã thành công trong việc

cấy ghép tế bào sừng (keratinocyte), tiếp thu và ứng dụng kĩ thuật nuôi cấy tế

bào sợi (nguyên bào sợi - fibroblast) của người Trên các cơ sở đó, Học viện

đã tiến tới tiếp nhận và phát triển công nghệ tạo mô (trong đó có việc làm

da nhân tạo), và dẫn tiến tới công nghệ tạo các cơ quan phục vụ cho ghép

mô, tạng

Tại Học viện Quân y, TS Lê Văn Đông là một

trong số các chuyên gia đóng góp tích cực vào việc

phát triển công nghệ tế bào gốc tại Viện nói riêng,

và Việt Nam nói chung Với vai trò Trưởng phòng

Thi nghiém Protein & Proteomics, Trung tam Nghién

cứu Ứng dụng Sình - Y — Dược học của Học viện

Quân y, ông tham gia đề tài cấp Nhà nước “Xây

dựng ngân hàng tế bào gốc dây rốn khu vực Miễn Nam và ứng dụng điều trị bệnh ở người” với tư cách là Phó Chủ nhiệm Trong đó, TS Lê Văn Đông Hình 1.10 đảm đương phụ trách các lĩnh vực chuyên môn của

@GS Nguyễn Mộng Hùng dự án xây dựng Ngân hàng Tế bào gốc dây rốn tại

Công ti Cổ phần Hoá Dược phẩm Mekophar Tp

Hồ Chí Minh Đề tài đang tiến hành có hiệu quả việc tiếp quản chuyển giao công nghệ phân lập và lưu giữ tế bào gốc tạo máu từ máu dây rốn, và tế bào gốc màng dây rốn Đồng thời, để tài còn tổ chức và thực hiện các nghiên cứu biệt hoá và ứng dụng tế bào gốc trong nghiên cứu phát triển thuốc, đánh giá tác dụng của thuốc và ứng dụng tế bào gốc vào điều trị trên người

Vào năm 2004 — 2005, các nghiên cứu tiếp cận tế bào gốc phôi ở động vật

đi đầu bởi nhóm nghiên cứu của GS Nguyễn Mộng Hùng (Trường Đại học KHTN,

ĐHQG Hà Nội) với công trình “Tạo gà Ác tiểm khảm Lương phượng bằng vi

tiêm tế bào gốc phôi” Các nhà khoa học đã thu nhận các tế bào gốc phôi của

gà Lương nhượng (đã được thụ tinh), sau đó tiêm chúng vào trứng chứa đĩa phôi của gà Ác tiêm Kết quả là những con gà khẩm (chimaera) đã ra đời mang trong

cơ thể chúng hai loại tế bào (của gà Lương phượng và của gà Ác tiểm) Về bên

ngoài, chúng là các con gà Ác tiểm có lông màu Lương phương

Sau đó một năm, GS Nguyễn Mộng Hùng tiếp tục thành công trong việc

sử dụng các tế bào gốc thu nhận từ phôi chuột để điều trị chuột bị chiếu xạ

Thông thường, chuột nhắt bị chiếu xạ với liều 900R sẽ chết nhanh chỉ trong

6 ngày Nhưng nhờ việc tiêm tế bào gốc phôi vào tĩnh mạch đuôi chuột, các con chuột này đã có thể sống đến 1 tháng Trước đó, nhóm nghiên cứu cũng

đã phân lập và nuôi cấy tăng sình tế bào gốc phôi chuột trong thời gian rất dài (4 tuân) Cũng cần nhấn mạnh rằng GS§ Nguyễn Mộng Hùng là nhà khoa học

Việt Nam đầu tiên thực hiện thành công kĩ thuật nhân bản (cloning) động vật biến nhiệt (cá chạch) vào năm 1977 (Tạp chí Nature), tại Cộng hoà Liên bang

Nga (Liên Xô cũ)

Cùng nghiên cứu hướng tế bào gốc phôi động vật còn có các nhà khoa học

thuộc Viện Công nghệ Sinh học, Trung tâm Khoa học và Công nghệ Quốc gia

Đây là một trong các nhóm nghiên cứu mạnh do TS Bùi Xuân Nguyên thằnh

lập và đã thực hiện ca cấy phôi động vật đầu tiên ở Việt Nam vào năm 1978

Chương 1 Vài nét về việc nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc - 23

Sau khi tốt nghiệp tiến sĩ (PhD) tại Đại

học Piere et Marie Curie (Paris), ông tập

trung vào các nghiên cứu chuyển giao

công nghệ phôi vật nuôi vào Việt Nam

với tư cách thành viên của Hội Phôi Quốc

tế Hiện TS Bùi Xuân Nguyên chủ nhiệm

nhiều để tài và dự án hợp tác quốc tế

về nghiên cứu và phát triển công nghệ

phôi công nghệ nhân bản vô tính, cũng Hình 1.11 TS Bùi Xuân Nguyên

và ông Jean Charles Maillard (GD Dy án Biodiva tại Việt Nam)

như công nghệ tế bào gốc trong bảo tổn đa

dạng sinh học, ứng dụng trong chăn nuôi,

trong y sinh

Các nhà nghiên cứu nói trên đã thành

công trong việc nhân bản phôi Sao la,

một động vật quý hiếm Năm 1998, nhóm

nghiên cứu đã giữ lại một số mẫu tế bào từ

một con Sao la được kiểm lâm Vườn Quốc

gia Bạch Mã cứu khói những người săn

trộm Không tìm được Sao la cái để thu

nhận trứng, họ đã lấy trứng bò, tách nhân

và cấy tế bào Sao la vào trứng rỗng Đây

là một sáng tạo của TS Bùi Xuân Nguyên,

và ông đã thành công Qua quá trình sàng

lọc, kích thích, các trứng ghép nói trên đã

phát triển thành phôi Nhóm nghiên cứu

đã tạo ra nhiều phôi Sao la nhân bản và đông lạnh chúng ở -1960C trong các bình chứa nitơ lỏng Trong tương lai, Viện Công nghệ Sinh học còn bảo tổn

nhiều nguồn gen quý hiếm khác, thông qua công nghệ này

GS Nguyễn Văn Thuận, một nhà khoa học Việt Nam giỏi, hiện ông làm việc tại PTN Genomic Reprogramming, thuộc Trung tâm Công nghệ Sinh học

và Phát triển, Viện Lí Hoá Nhận Bản (RIKEN-CBD) Ông cũng đã có nhiều

công trình nổi tiếng về công nghệ tế bào gốc, đặc biệt về khía cạnh biệt hoá

tế bào gốc Genomic Reprogramming, hiểu nghĩa theo tiếng Việt là “tái thiết

lập chương trình bộ gen đã được biệt hoá”, đây chính là một cơ chế của tế bào

có tính “chìa khoá vạn năng” cho công nghệ tế bào gốc Thông thường, một tế

bào gốc được biệt hoá thành một loại tế bào nào đó (như tế bào da, gan, tim,

thân kinh ), và chúng chỉ tạo ra đúng loại tế bào đó mà thôi Nhưng ngày

nay, người ta đã biết một tế bào dù đã biệt hoá, chúng vẫn có thể tái thiết lập

chương trình (reprogramming), để từ đó quay trở lại thành những tế bào gốc Hướng nghiên cứu này rất hấp dẫn các nhà khoa học và các nhà đạo lí sinh học, bởi người ta sẽ không cần phải sử dụng phôi người, hay phôi nhân bản

Hình 1.12 GS Nguyễn Văn Thuận

của người để tạo ra các tế bào gốc Ngoài công tác nghiên cứu, GS§ Nguyễn Văn

Thuận còn là giáo sư thỉnh giảng tại các Đại học Kobe, Đại học Kinki Ông còn

là Chủ tịch Điều hành Hiệp hội Công nghệ Sinh học Sinh sản các nước Á Châu

(ARB) Trong các năm qua, GS TS, Nguyén Văn Thuận còn có trọng trách phần biện cho nhiễu tạp chí khoa học quốc tế có uy tín cao : Biology of Reproduction

(Mi), Reproduction (Mi), Theriogenology (Mi), The Journal of Reproduction and

Development (Nhat) GS Nguyén Van Thuận luôn quan tâm việc phát triển công nghệ tế bào gốc trong nước, thông qua các hợp tác, tư vấn và các hội nghị, ông đã trợ giúp cho không ít các phòng thí nghiệm từ Nam tới Bắc

Năm 2005, một công trình xuất sắc, gây

phấn chấn các nhà khoa học trên thế giới: nguồn

tế bào gốc mới được G§ Phan Toàn Thắng phát

hiện từ màng lót dây cuống rốn đã hứa hẹn nhiều ứng dụng trong trị liệu Việc thu nhận nguồn tế bào gốc này có nhiều thuận lợi : không vi phạm y đức, không gây tổn thương cho cả mẹ và con trong quá trình thu giữ dây rốn Do quy trình thu nhận, lưu giữ báo quản đông lạnh dễ dàng, nên tế bào gốc màng dây

Hình 1.13 GS Phan Toàn Thắng rốn rất thuận lợi và hiệu quả khi sử dụng

(ảnh chụp tại PTN Tế bào gốc, chúng để điều trị cho gia đình và bản thân

ĐH KHTN TPHCM, 7/2008) trong tương lai (như một loại bảo hiểm), với

các loại bệnh như : bỏng, tổn thương da, gãy

xương, teo cơ, tổn thương sụn và gân, liệt tuỷ, tiểu đường, nhồi máu cơ tỉm, tai biến mạch máu não, Parkinson và thậm chí có thể dùng cho thẩm mi Ki thuật nuôi cấy các tế bào gốc màng dây rốn không quá tốn kém, ít phức tạp nên các nước đang phát triển có thể sớm áp dụng công nghệ này

GS Phan Toàn Thắng hiện đang giảng dạy và nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore, ông là nhà nghiên cứu lớn, có tầm cỡ quốc tế về tế bào gốc, một nhà khoa học Việt Nam tài năng, được các đồng nghiệp

và công luận trìu mến gọi là “người cất giữ món quà của

sự sống” Trong nhiều năm qua, GS Phan Toàn Thắng

đã để lại nhiều dấu ấn cho nền công nghệ tế bào gốc

trong nước, thông qua các chương trình trợ giúp đào

tạo, chuyển giao công nghệ và hỗ trợ các chương trình

nghiên cứu lớn

Theo ghi nhận của các nhà khoa học và công luận,

TS.BS Trần Công Toại là nhà khoa học đầu tiên ở Việt

Nam thành công việc điều trị cho bệnh nhân mắt bằng

tế bào gốc tự thân Công trình thao tác /n vifro và ứng Hình 1.14

dụng tế bào gốc người đầu tiên nói trên được tiến hành TS.BS Trần Công Toại

Chương 1 Vài nét về viêc nghiên cứu và ứng dụng tế bảo gốc 25

trong nội dung của một để tài nghiên cứu cấp thành phố (Tp Hồ Chí Minh) và

được thực hiện tại Bệnh viện Mắt Tp Hồ Chí Minh Dé tai này có sự kết hợp

giữa Trung tâm Đào tạo Bồi dưỡng Cán bộ Y tế Tp Hồ Chí Minh, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia ~ Tp Hồ Chí Minh và Bệnh viện

Mắt Tp Hồ Chí Minh

Dưới sự hỗ trợ chuyên môn của ThS.BS Diệp Hữu Thắng, ca ghép tế bào gốc giác mạc đầu tiên diễn ra thành công ngày 19/9/2007, do TS.BS Trần Công Toại trực tiếp tiến hành Bệnh nhân bị chứng bệnh Steven Johnson, cần được điều trị bệnh lí biểu mô giác mạc, bằng phương pháp sử dụng tế bào gốc tự thân, TS.BS Trần Công Toại đã thu nhận các tế bào gốc từ niêm mạc xoang miệng của chính bệnh nhân Các tế bào được kiểm tra, thao tác và nhân sinh khối, sau đó được cấy ghép trở lại cho bệnh nhân Các nhà chuyên môn đã đánh giá cao điểm mốc quan trọng này

Vốn được đào tạo cơ bản tại nhiều trung tâm lớn trên thế giới, TS.BS Trần

Công Toại trở thành một trong số các nhà khoa học ít ồi khai sinh ra nền công

nghệ tế bào gốc tại Việt Nam Với tài năng, sự cần mẫn và tính nghiêm túc, TS.BS Trần Công Toại đã có nhiều để tài khoa học giá trị, được công bố trong

và ngoài nước, đặc biệt những để tài này đã được ứng dụng trực tiếp, có hiệu

quả trên bệnh nhân

Nhóm nghiên cứu của TS.BS Trần Công Toại, thuộc Trung tâm Đào tạo Bồi dưỡng Cán bộ Y tế Tp Hồ Chí Minh (nay là Trường Đại học Y Phạm Ngọc Thạch

Tp Hé Chí Minh) được tổ chức tốt, gồm những cán bộ giỏi, năng động và đã gặt hái được nhiều thành công trong nghiên cứu tế bào gốc và ứng dụng

Ngày 20/4/2007, GS.BS Nguyễn Thị Ngọc Phượng - Tổng giám đốc công

tí Ngọc Tâm (nguyên Giám đốc Bệnh viện Phụ sản Từ Dũ, Tp Hồ Chí Minh)

đã kí kết hợp tác với tổ chức CryoCord (Malaysia) để xây dựng Ngân hàng lưu

trữ Tế bào gốc tại Bệnh viện thuộc công tỉ Ngọc Tâm, Tp Hồ Chí Minh Trong tương lai, khi ngân hàng đi vào hoạt động sẽ có nhiều loại tế bào gốc được nghiên cứu, ứng dụng trong điểu trị bệnh, trong đó tế bào gốc từ máu cuống rốn là loại được ứng dụng nhiều nhất, như : điều trị các bệnh lí về máu, tim mạch, thần kinh, cột sống, tiểu đường Mẫu tế bào gốc máu cuống rốn lưu trữ (lấy từ máu cuống rốn lúc sinh em bé) sẽ được tiêm truyền vào cơ thế người, sau đó tự nó có thể tìm đến cơ quan bị tổn thương giúp hồi phục

MekoStem là Ngân hàng Tế bào gốc do Công ti Cổ phần Hoá Dược phẩm Mekophar (Tp Hồ Chí Minh) xây dựng và đã đi vào vận hànb (khai trương ngày 15/2/2009) Ngân hàng sẽ hoạt động với mục đích “Vì sức khoẻ của con bạn, gìa đình bạn và cộng đồng” Sự ra đời của MekoStem là kết quả của để tài độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu xây dựng ngôn hàng tế bào gốc đây rốn khu vực Miễn Nam và ứng dụng điêu trị bệnh ở người”, được Bộ Khoa học

và Công nghệ giao cho Công ti Cổ phần Hoá Dược phẩm Mekophar chủ tri,

phối hợp với Học viện Quân y và một số đơn vị khác trong cả nước thực hiện MekoStem sẽ thu thập, phân lập, bảo quản, biệt hoá và cung cấp các tế bào

gốc tạo máu từ máu dây rốn và các tế bào gốc biểu mô và tế bào gốc trung mô

từ màng lót dây rốn

MekoStem sử dụng công nghệ được chuyển giao trực tiếp và độc quyền từ nha phat minh 1a Céng ti CellResearch Corporation (Singapore) Là một ngân hàng chính quy và hiện dai theo tiêu chuẩn quốc tế, MekoStem cung cấp dịch

vụ thu thập, xứ lí và bảo quản lâu dài tế bào gốc dây rốn cho các sản phụ có

yêu cầu và trả phí cho dịch vụ này vì tương lai sức khoẻ của bé Các tế bào

gốc lấy ra từ dây rốn của hé có thể dùng ngay để chữa một số bệnh và thương

tật hiểm nghèo cho thành viên trong gia đình, hoặc ai đó trong cộng đẳng có

các chỉ số sinh học phù hợp

Còn nhiều cơ sở nghiên cứu và trì liệu khác, với đội ngũ các bác sĩ, chuyên gia giỏi được đào tạo cơ bán tại nước ngoài đã có hướng tiếp cận hiệu quả

với công nghệ tế bào gốc trong thử nghiệm và trị liệu lâm sàng như Đại học

Y - Dược Tp Hồ Chí Minh, Bệnh viện Đa khoa Huế, Viện Huyết học — Truyền

máu Trung ương, Bệnh viện Trung ương Quân đội 108, Quân Y Viện 103, hay

Bệnh viện Nhi Trung ương với nhóm nghiên cứu của GS Nguyễn Thu Hà Một trong các công trình gây ấn tượng gần đây (2008) ở Việt Nam là các

chuyên gia của Đại học Y Hà Nội phối hợp với Đại học Y Tokyo (Nhật Bản),

sử dụng tế bào gốc trị liệu thành công việc tái tạo hệ mạch

Viện Tim mạch Quốc gia là đơn vị mạnh về nghiên cứu ứng dụng công nghệ tế bào gốc Các nhà khoa học của Viện đã đưa kĩ thuật sử dụng tế bào gốc vào thử nghiệm điểu trị bệnh nhẳồi máu cơ tim trên nhiều bệnh nhân với kết quả rất khả quan Các tế bào gốc này đã được thu nhận từ tuỷ xương của

chính bệnh nhân, sau đó chúng được đưa vào động mạch vành Kết quả tương

đối an toàn, chưa có tác dụng phụ và biến chứng gì nặng nề qua 6 tháng theo đõi Tất cả bệnh nhân đều cải thiện sức co bóp của cơ tim lên 8 —15%

Nhóm nghiên cứu của Trường Dai hoc Y Ha Ndi da chủ trì đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước : “Nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ

tế bào gốc để điểu trị một số bệnh tim mạch, cơ quan tạo máu và thị giác

ở người”, Đây là để tài cấp Nhà nước đầu tiên về ứng dụng tế bào gốc do

GS Dé Doan Lợi làm chủ nhiệm, các GS Tạ Thành Văn và Nguyễn Ngọc Hùng

là phó chủ nhiệm

Để tài gồm có 06 để tài nhánh, kết hợp hài hoà giữa nghiên cứu cơ bản

và nghiên cứu ứng dụng, do vậy đã tập hợp được các nhà nghiên cứu có uy

tín trong lĩnh vực lâm sàng và phòng thí nghiệm Sản phẩm của đề tài khá

Chương 1 Vài nét về việc nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc 27

đa dạng, gồm các quy trình khoa học như : quy trình nhận biết, phân lập, bảo

quản và nuôi cấy ; quy trình biệt hoá tế bào gốc từ các nguồn gốc khác nhau

thành các tế bào đích khác nhau ; quy trình tạo bệnh lí và điều trị thử nghiệm trên động vật thực nghiệm và quy trình điều trị thử nghiệm trên người Đề tài

còn đặt ra mục tiêu cụ thể về số lượng các tấm biểu mô giác mạc được tạo ra,

số trường hợp bệnh nhân mắt, bệnh máu và bénh tim mạch được điều trị Đây

là một để tài với nội dung và quy mô nghiên cứu lớn, liên quan đến nhiều lĩnh

vực khác nhau, qua đó toát lên sự phối hợp, hợp tác nhịp nhàng giữa các nhà

khoa học, các cơ quan

Vào đầu năm 2009, các nhóm nghiên cứu của GS Lê Năm và GS Lê Hữu Trác

(Viện Bỏng Quốc gia) đã mang đến tin vui lớn : các nhà khoa học của Viện vừa

nghiên cứu và ứng dụng thành công công nghệ tế bào gốc trong cơ chế tái tạo

da, qua đó điều trị cho bệnh nhân bị vết loét khó lành Đã có gần 300 bệnh nhân bị các vết thương mãn tính đã được điểu trị bằng công nghệ này với tỉ

lệ khỏi là 98% Viện Bỏng Quốc gia đã có kế hoạch sẽ chuyển giao công nghệ mới này và thương mại hoá các sản phẩm nuôi cấy từ tế bào gốc, điều này rất

có ý nghĩa trong việc phát triển thị trường y sinh ở Việt Nam, đặc biệt là phát triển nền công nghệ tế bào gốc nước nhà

Trong một điều kiện được coi là chín muỗi, ngành

Gông nghệ Sinh học của Trường Đại học Khoa học Tự

nhiên, Đại học Quốc gia TP Hồ Chi Minh đã ra đời vào năm

1998 và tuyển sinh khoá đầu tiên năm 1999 Các “Kiến

trúc sư” của ngành mũi nhọn này, GS Phạm Thành Hổ

và GS Trần Linh Thước đã thể hiện tầm nhìn có tính chiến lược đúng đắn Nhờ vậy, dù chỉ mới mười năm xây dựng và phát triển, ngành Công nghệ Sinh học của Hình 1.15 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia TP

GS Pham Thanh HS 438 Chị Minh đã nhanh chóng trở

thành một trong số các đơn vị mạnh trên cả nước, không chỉ ở hiệu quả trong đào

tạo, mà cả trong các hoạt động nghiên cứu khoa học

công nghệ và ứng dụng, trong đó có công nghệ tế bào

gốc G§ Phạm Thành Hổ còn là “nguồn cảm hứng”

cho sự bùng nổ công nghệ tế bào gốc của ngành học

này tại Trường “Vạn sự khởi đầu nan” đều diễn ra tại

Phòng Thí nghiệm Công nghệ Sinh học phân tử, với > if

sự lãnh đạo và khích lệ tích cực của Trưởng phòng — Hình 1.16

GS Tran Linh Thước GS Trdn Linh Thước

Tại Thành phố Hồ Chí Minh và khu vực phía Nam,

GS Lê Xuân Cương được coi là chuyên gia đầu ngành

của hướng công nghệ tế bào động vật Ông cũng là người

có nhiều đóng góp tích cực vào việc xây dựng ngành công nghệ sinh học động vật của nhiều trường đại học

ở phía Nam

Ngày 13/10/2007, một Hội đồng Khoa học được thành lập (G8 Phạm Mạnh Hùng làm Chủ tịch Hội đồng)

đã thẩm định các công trình bước đầu nghiên cứu về tế

È bào gốc của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Dai

Hình 1.17 học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Trên cơ sở ấy, Phòng

GS Lé Xuân Cương Thí nghiệm Tế bào gốc đầu tiên ở Việt Nam ra đời tại

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia

TP Hồ Chí Minh, với tên gọi chính thức “Phòng Thí

Nghiệm Nghiên cứu và Ứng dụng Tế bào gốc”

Chương 2

TẾ BÀO GỐC : ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI ˆ

Sự sống của một động vật đa bào được bắt đâu bằng tế bào gốc, vậy tế

bào gốc có thể được coi là mầm sống của một cơ thể Tế bào phan chia tao

ra nhiều thế hệ con cháu, trong cơ thể, mỗi con cháu sẽ thực hiện một chức năng sinh lí khác nhau trong hoạt động sống của mình, kể cả việc duy trì nòi giống Tính chất mà một hay nhiều tế bào ban đầu phân chia, tạo ra các tế bào cuối cùng có chức năng sinh lí gọi là tiểm năng hay khả năng (potential)

Tế bào càng có tiềm năng cao thì chúng càng có thể tạo ra nhiều kiểu tế bào

khác nhau Những tế bào có tiềm năng thấp hơn chỉ có thể tạo ra một vài kiểu

tế bào chức năng nhất định Với những tế bào không tiềm năng, chúng không phân chia, không tạo ra bất kì tế bào nào khác, tuy nhiên, các tế bào này vẫn

có chức năng hoạt động sống chuyên biệt trong mô, ví dụ tế bào hồng câu vận

chuyển khí ôxi, cacbonic ; tế bào thân kinh (neurone) đảm trách sự dẫn truyền

xung điện, và tế bào cơ có chức năng co giãn

Khi một tế bào có tiềm năng biến đổi, nhằm tạo thành các tế bào có chức

năng gọi là quá trình biệt hoá hay sự biệt hoá (differentiation), chẳng hạn các

tế bào gốc tạo máu, qua nguyên phân tạo tế bào hồng cầu Quá trình một tế bào có chức năng, sau đó dưới tác động của một nhân tố nào đó, chúng có thể thay đổi căn bản kiểu hình để thực hiện một chức năng khác được gọi là

sự phản biệt hoá, hay biệt hoá ngược (dedifferentiation) Gần đây, một số tế bào gốc trưởng thành cho thấy “tính mêm đảo” (plasticity), nghĩa là tế bào gốc chuyên biệt của một mô nào đó có thể biệt hoá thành tế bào của mô khác gọi

là “chuyển biệt hoá” (transdifferentiation), chẳng hạn tế bào gốc tạo máu có

thể được tác động để biệt hoá thành tế bào cơ tim một mô mới hoàn toàn

khác với mô máu ban đầu

Thuật ngữ “tế bào gốc” (stem cell) đôi khi cũng được các nhà khoa học sử

dụng một cách không nhất thiết chặt chẽ, đặc biệt trong các trường hợp mà họ cho rằng không bắt buộc phải mô tả các marker chuyên biệt của tế bào gốc, hay chỉ cần sự xác nhận tính gốc của tế bào thông qua con đường transcriptome Chẳng hạn, đó là các nghiên cứu nhằm chứng minh khả năng tự làm mới và biệt hoá của những tế bào nhất định nào đó (được gọi tế bào gốc) vừa trong cơ thể (in vivo), vừa trong phòng thí nghiệm (in vitro) Nếu chúng thể hiện các đặc tính riêng biệt thì có thể mặc nhiên thừa nhận đó là tế bào gốc

I ĐỊNH NGHĨA

Tế bào gốc là những tế bào không (hoặc chưa) chuyên hoá trong mô sống, chúng có khả năng trở thành các tế bào chuyên hoá với các chức phận sinh lí Trong điều kiện in vivo hay ín vitro, mỗi tế bào gốc có thể tự làm mới với các

tính năng riêng biệt mới Chẳng hạn, các tế bào gốc tuỷ xương hoàn toàn chưa

được chuyên hoá, chúng có thể biệt hoá thành các tế bào máu chuyên hoá

(chẳng hạn tế bào bạch cầu, tế bào hồng cầu ), và những kiểu tế bào mới này

có các chức năng chuyên biệt, như khả năng sản xuất kháng thể, vận chuyển các chất khí mà trước đó tế bào gốc không hề có Do đó, một kiểu tế bào xuất

thân có nguồn gốc từ một tế bào khác, thì tế bào khác đó cũng có thể được gọi

à “tế bào gốc”

Hầu hết mọi quá trình sửa chữa mô trong động vật có vú là các sự kiện

độc lập, nhằm khử biệt hoá (hay biệt hoá ngược), bởi đã có sự hoạt hoá của các tế bào gốc tiển thân trước đó Theo định nghĩa thì tế bào tiển thân là một đạng trung gian giữa tế bào gốc và tế bào biệt hoá Tuy nhiên, một số động vật

có xương sống có thể tái sinh các phan cơ thể bị mất thông qua sự khử biệt hoá

các tế bào đã chuyên hoá, thành các tế bào tiển thân (tế bào cơ chất) Những

tế bào được khử biệt hoá này, san đó sẽ tăng sinh và hình thành các tế bào

chuyên hoá mới của cơ quan tái sinh Một số động vật không xương sống như Planarian ƒflatworm và thuỷ tức có thể tái sinh mô nhanh và chính xác

Ngày nay, tế bào gốc được tách và thu nhận từ rất nhiều nguồn (phôi giai

đoạn tién làm tổ, thai, cơ thể trưởng thành, sinh phẩm phụ sản ) Dưới các

điều kiện hiện tại, những tế bào gốc chưa biệt hoá có thé van năng (có khả năng biệt hoá thành các tế bào từ ba lá phôi), hay đa năng (chỉ có khả năng biệt hoá thành một số có giới hạn nhất định các tế bào chuyên hoá)

Với một định nghĩa nghiêm khắc nhất, một tế bào gốc đòi hỏi ít nhất phải

có hai đặc tính dưới đây:

- Tinh tu lam mdi (self-renewal): té bao d6 cé kha nang tién hành một

số lượng lớn chu ki phân bào nguyên nhiễm, mà vẫn duy trì trạng thái không

biệt hoá

- Tính tiêm năng không gidi han (unlimited potency): tế bào đó có khả

năng biệt hoá thành bất kì kiểu tế bào trưởng thành nào Trên thực tế, đặc

tính này chỉ đúng với các tế bào gốc toàn năng, hoặc vạn năng, tuy nhiên một

tế bào gốc đa năng (hay tế bào tién thân) cũng nhiều khi được gọi là tế bào

gốc

Những đặc tính nói trên có thể được chứng mình ïn vifro bằng cách sử dụng các phương pháp đặc thù nhất định, chẳng bạn thử nghiệm sự phát sinh

tập đoàn (Glonogenic assay) Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, chính các điều kiện

nuôi cấy in vitro cũng có thể làm thay đổi đặc tính của tế bào, khiến nó sẽ

“cư xử” theo cách tương tự như in vivo

Chương 2 Tế bào gốc : Định nghĩa và phân loai 31

Một cách khái quát rằng, các định nghĩa về tế bào gốc nói trên chú yếu dựa vào sự biểu hiện các tính trạng hoạt động của tế bào, không chú trọng các

đặc thù phân tử

Bởi được quan tâm ở khía cạnh ứng dụng trong lĩnh vực y sinh nhiều hơn,

do vậy Hội nghị Quốc tế đầu tiên về Tế bào gốc (đã diễn ra từ ngày 28 đến

30/10/2003 tại Singapore) đã phát biểu đại ý: “Điểm đặc biệt nhất ở tế bào gốc

là chúng không được lập chương trình từ trước, và do vậy chúng có khả năng

phát triển thành bất kì loại tế bào trưởng thành nào mà một cơ thể can Mục

đích cuối cùng của việc nghiên cứu tế bào gốc là đem lại hi vọng cho những người không may mắc phải các chứng bệnh nan y ”

II PHÂN LOẠI

Với các tác giả khác nhau, có thể có những cách phân loại khác nhau

Vào thời điểm năm 2005 trở về trước, người ta thường chia té bào gốc thành

hai dạng cơ bản: tế bào gốc phôi (phân lập từ phôi) và tế bào gốc trưởng thành (gồm các tế bào gốc của cơ thể trưởng thành và của nhũ nhỉ) Nhưng trong các năm 2005 - 2007, nhiều tác giả đã chính thức thừa nhận loại tế bào gốc nhũ nhi là một nhóm riêng biệt Mặc dù không phải là tế bào gốc phôi, nhưng rõ ràng về giải phẫu học, các tế bào gốc nhũ nhi không được khai thác trong một

cơ thể trưởng thành Hơn nữa, tiểm năng “gốc” của chúng cũng lớn hơn các

tế bào gốc trưởng thành, chưa kể các kĩ thuật thu nhận, thao tác chúng cũng

có điểm khác biệt Một số tác giả khác lại chía tế bào gốc thành bốn loại, bao gồm: tế bào gốc phôi, tế bào gốc thai, tế bào gốc cuống rốn và tế bào gốc

trưởng thành

Nhưng vào thời điểm hiện tại (1/2008), sau khi kết quả các công trình

của Shinya Yamanaka (Đại học Kyoto của Nhật) và James Thompson (Đại học

Wisconsin của Mĩ) được công bố chính thức, cũng như thuyết tế bào gốc ung

thư được nhiều nghiên cứu thẩm định, các tác giả của cuốn sách này tiếp tục

phát triển và đề nghị một cách phân loại khác - chia tế bào gốc thành năm

nhóm chính:

- Tế bào gốc phôi (thu nhận từ phôi giai đoạn tiền làm tổ — Blastocyst)

- Tế bào gốc nhũ nhỉ (thu nhận từ thai, mô cuổng rốn, máu cuống rốn, nhau thai, dịch ối, màng lót dây rốn )

~ Tế bào gốc trưởng thành (thu nhận từ cơ thể trưởng thành)

~ Tế bào gốc vạn nang cam ting (Induced Pluripotent Stem cell iPS), cé thé tạm hiểu là tế bào gốc phôi nhân tạo hay tế bào gốc nhdn igo, ching cé tiém năng như là các tế bào gốc phôi (loại tế bào gốc đã được tạo ra do có sự thao

tac in vitro trên chính bộ gene đã biệt hoá chức năng của chúng)

- Tế bào gốc ung thư (Cancer Stem Cell_CSG), được coi là nguồn gốc của

khối u và chúng chỉ có trong các khối u

Từ năm nhóm phân loại lớn nói trên, người ta có thể chia thành các nhóm nhỏ hay nhóm phụ Một số nhà nghiên cứu nghĩ rằng, các tế bào gốc trưởng thành và thai nhỉ có thể cũng liên quan đến các tế bào gốc phôi Tương tự,

một vài tế bào gốc được quan sát trong cơ thể trưởng thành có thể mang đặc

điểm “tàn dư” của tế bào gốc phôi, chúng được tạo ra để biệt hoá thành các

cơ quan đang phát triển, hay được cất giữ tại những “ổ” (niche) tế bào gốc

trong cơ quan (nơi mà chúng sẽ được sử dụng cho việc sửa chữa khi mô bì tổn

thương) Tất nhiên ngoại trừ các tế bào gốc ung thư, bởi chức năng của chúng

phôi gốc mắm gốc sọ ` sinh sinh ~

= 5

awl

=

Tuy Trung Gan Biéu Than Tao Da Mat

Tay xương Gan Tuy xuong Máu ngoại vi

Hình 2.1 Một số tế bào gốc

1I.1 Tế bào gốc phôi

Tế bào gốc phôi được thu nhận trực tiếp từ phôi (embryo) của người và động vật có vú, chúng có tiểm năng biệt hoá lớn nhất Nhóm này gồm các tế bào được thu nhận từ lớp sinh khối bên trong (ICM), các tế bào mặt trong của

Chương 2 Tế bào gốc : Định nghĩa và phân loại 33

lớp dưỡng bào trophoblast, các tế bào mầm sinh dục (BG) và gần đây, người

ta còn tiến hành thu nhận các tế bào gốc từ phôi sớm (trước blastocyst) Trên thực tế, khi đề cập đến thuật ngữ tế bào gốc phôi (embryonic stem cell_ES),

nhiều người “gán ghép” nó thành tế bào gốc phôi được thu nhận từ lớp ICM

Từ đó, nhiều tài liệu ngâm hiểu rằng, tế bào gốc thu nhận từ lớp ICM mới là

tế bào gốc phôi Hơn nữa, trong các tế bào gốc thu nhận từ phôi, nguồn tế bào gốc thu nhận từ ICM hầu như quan trọng nhất, bởi nó được hiểu rõ nhất do đã

có nhiều nghiên cứu về nó nhất Trong cuốn sách này, thuật ngữ tế bào gốc phôi nhằm chỉ trực tiếp các tế bào gốc được thu nhận từ lớp ICM của phôi giai đoạn phôi nang (blastocyst)

Cần lưu ý sự khác biệt sau: các tế bào mầm sinh dục (EG) được thu nhận

ở giai đoạn phát triển muộn của phôi (ở người phôi khoảng 8 tuần tuổi), trong

khi đó, các tế bào gốc phôi được thu nhận ở giai đoạn phôi nang (phôi chưa làm tổ trong tử cung)

Hầu hết các tế bào thu nhận từ phôi là các tế bào gốc vạn năng (pluripotential), chúng được định nghĩa là những tế bào phải thoả mãn ba điều kiện : l

(1) Khi chúng được tiêm vào khoang của phôi (ở giai đoạn phôi nang),

nhóm tế bào ngoại lai này sẽ tạo nên dạng phôi khẩm

(2) Khi chúng được tiêm dưới da, hay dưới vỏ thận của động vật sống (chẳng hạn chuột hay động vật có vú khác), các tế bào này sẽ hình thành khối

Ngày nay, nhờ sự phát triển một số kĩ thuật, các công cụ kiểm chứng phân

tử dựa vào DNA, RNA hay protein, người ta dễ dàng xác định các marker của

tế bào gốc

Hình 2.2 Tế bào gốc phôi người đang phát triển trên lóp feeder

3A-TEBAOGOC

Nguôn phôi cho thu nhận tế bào gốc hiện tại chủ yếu có từ công nghệ IVF hay ICSI Bằng một trong hai kĩ thuật này, từ các tinh trùng và trứng, nhiều

phòng thí nghiệm có thể tạo ra phôi một cách chủ động Phôi được nuôi, ủ và

thu nhận tế bào gốc ở giai đoạn cần thiết Ngoài nguồn trên, một số trung tâm, phòng thí nghiệm trên thế giới phát triển các nguồn tế bào gốc từ phôi chuyển nhân, chuyển gen, hạy phôi tạo dòng hoặc nhân bản Đây là hướng đi mới để tạo nguồn tế bào gốc phôi sử dụng trong điều trị bệnh

II2 Tế bào gốc nhũ nhi

Tế bào gốc nhũ nhỉ thường được thu nhận từ các mô của thai bỏ, hay các phần phụ của thai nhi sau khi sinh Các nguồn để thu nhận tế bào gốc nhũ nhi

có thể gdm 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

Ở các mô của thai bỏ, người ta có thể thu nhận nhiều kiểu tế bào tiền thân, các tế bào gốc đa năng Chẳng hạn, có thể thu nhận tế bào gốc thần kinh, các tế bào tiền thân thần kinh từ não của thai bỏ Nhìn chung, các tế bào gốc

từ nguồn này có tiểm năng ứng dụng lớn trong cấy ghép điều trị bệnh Tuy nhiên, vấn để đạo lí luôn là cản trở lớn nhất

3B-TEBAOGOC

Chương 2 Tế bào góc - Định nghĩa và phân loại 35

Nguồn tế bào gốc thu từ những phần bỏ sau khi sinh như máu dây rốn, dây

rốn, nước ối hay nhau thai 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

Tương tự tế bào gốc thu nhận từ cơ thể trưởng thành, các tế bào gốc nhũ nhi thường có tiềm năng biệt hoá ở mức độ đa năng, hay vài tiểm năng, hoặc

là các tế bào tiền thân Những tế bào gốc này được xác định không thể có ba đặc tính của tế bào gốc phôi như đã nói ở trên Chính vì đặc điểm hạn chế này mà nhiều tác giả đã xếp các tế bào gốc nhũ nhi chung nhóm phân loại với các tế bào gốc ở cơ thể trưởng thành

11.3 Té bao géc trưởng thành

Tế bào gốc trưởng thành là các tế bao được thu nhận từ cơ thể trưởng thành Khái niệm trưởng thành ở đây chỉ có ý nghĩa tương đối, bởi lẽ tế bào gốc

thu nhận từ một đứa trẻ (sơ sinh) cũng được gọi là tế bào gốc trưởng thành

Ngày càng nhiều ổ tế bào gốc trưởng thành được xác định Các kiến thức

về vị trí của các ổ tế bào gốc ở các cơ quan, mô đã giúp chỉ ra cách thu nhận

và sử dụng chúng trong điểu trị bệnh Trong các ố tế bào gốc trưởng thành, ổ tế bào gốc tuỷ xương được quan tâm và biết rõ hơn cả Đã từ lâu, tuỷ xương được xác định là nơi cư ngụ của nhiều tế bào gốc tạo máu Đó là nguồn tế bào gốc quan trọng trong cơ chế điểu hoà số lượng tế bào máu, chúng được đảm bảo cân bằng trong suốt quá trình sống của cơ thể Ngoài tế bào gốc tạo máu, tuý xương còn được biết như là một trong các mô có chứa nguồn tế bào gốc trung

mô Nguồn tế bào này có tính mềm đẻo cao, chúng có thể biệt hoá, hay chuyển

biệt hoá thành nhiều kiểu tế bào chức năng khác nhau

[I.4 Tế bào gốc nhân tạo (tế bào gốc vạn năng cảm ứng)

Đây là loại tế bào gốc do chính con người tạo ra (Artificial stem cel]), nhờ

kĩ thuật thao tác gen Thuật ngữ chính xác để chỉ loại tế bào này là “tế bào gốc vạn năng cảm ting” (Induced Pluripotent Stem cell_iPS) Về nguyên tắc, bất kì tế bào sinh dưỡng (somatic cell) nào đều có thé tré thanh iPS, nhờ chúng

được cảm ứng bằng phương pháp chuyển gene ín vifro, thông qua một vector

retrovirus Khi được kích hoạt, các tế bào sinh dưỡng sẽ khởi động cơ chế tái thiết lập chương trình bộ gene hay sự khử biệt hoá (epigenetic reprograming,

de—differentiation)

Công luận đã tô ra hồ hởi đón nhận sự ra đời của loại tế bào gốc này Có thể tạm hiểu là tế bào gốc phôi nhân tạo bay tế bào gốc nhân tạo, chúng có tiểm năng như là các tế bào gốc phôi (loại tế bào gốc đã được tạo ra do có sự

thao tác ïn vitro trên chính bộ gene đã biệt hoá chức năng của chúng).

Khái niệm về tế bào gốc nhân tạo được hình thành từ hai công trình gây

chấn động, cùng công bố online ngày 20/11/2007

- “Cảm ứng tế bào gốc vạn năng từ nguyên bào sợi người trưởng thành

bằng các nhân tố xác định” của giáo sư Nhật Shinya Yamanaka và cộng sự - Đại học Kyoto cua Nhật (Tạp chí Cell)

— “Dòng tế bào gốc vạn năng được cảm ứng từ tế bào soma người” của giáo sư

Mi James Thompson va cộng sự ~ Đại học Wisconsin của Mĩ (Tạp chí Science)

~ 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 (khá năng

tăng sinh vô hạn và khả năng biệt hoá)

- 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

- Không cần lượng mẫu lớn trên bệnh nhân

~ Cấy ghép không gây phản ứng miễn dịch

Rõ ràng, chúng có ưu điểm hơn hẳn tế bào gốc phôi và tế bào gốc

trưởng thành

Trên thực tế, những tế bào đã biệt hoá được cảm ứng thành các tế bào gốc mang tính chất của tế bào gốc phôi đã nghiên cứu trước đó rất lâu bằng các kĩ thuật khác như sử dụng dịch chiết hay dung hợp tế bào

Sự ra đời của kĩ thuật chuyển gen cảm ứng để tái thiết lập chương trình đã

bổ sung một phương pháp mới vào công nghệ tái thiết lập chương trình tế bào đích nói chung và chuyển tế bào đã biệt hoá thành tế bào gốc nói riêng

II.5 Tế bào gốc ung thư

Nhiều nghiên cứu tiến hành trong vài thập niên qua cho thấy các đặc tính

hệ thống tế bào gốc, hoặc các đặc tính tế bào gốc chuyên biệt, hay cả hai đã

ít nhiều có sự liên quan đến một số dạng ung thư người,

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 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 Các đặc tính của 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 các đặc tính và chức năng này, được gọi là tế bào gốc ung thư (cancer siem cell) Tế bào gốc ung thư không phải là thuật ngữ mới, vào năm 1978, đã có một bằng sáng chế về các bioassay để phát hiện các tế bào gốc ung thư

Chương 2 Tế bào gốc : Định nghĩa và phản loại 37

Các tế bào gốc ung thư được tạo ra bởi các đột biến từ các tế bào gốc bình thường Tuy nhiên, một vài dòng cho thấy rằng tế bào gốc ung thư cũng tạo ra

từ các tế bào tiển thân bị đột biến Các tế bào tiền thân này (cũng còn gọi là các tế bào khuếch đại chuyển — TAC) có thể có khả năng khuếch đại, nhưng chúng thường không có khả năng tự làm mới như một tế bào gốc Để trở thành

tế bào gốc ung thư, một tế bào tiển thân phải có sự tích tụ các đột biến gây

nên sự lặp lại, tạo đặc tính tự làm mới

Tuy nhiên, các khái niệm ban đầu về tế bào gốc ung thư có thế được trình

bày khác nhau trong các công trình khác nhau Chẳng hạn, có người cho rằng

các tế bào gốc ung thư chính là nguồn gốc của tất cả các tế bào ác tính trong một khối u sơ khởi, chúng có thể hợp thành một nhóm nhỏ các tế bào kháng thuốc, đáp ứng lại hoá liệu pháp, hay chúng sẽ gây ra sự di căn xa

II GỌI TÊN

IIL.1 Theo tiém nang biệt hoá

Tế bào trứng được thụ tỉnh gọi là tế bào toàn năng (totipotent), hay tế bào toan thé (tiéng Latin: totus) Chúng có tiểm năng cao nhất và nhiều nhất để có

thể trở thành tất cả các tế bào của cơ thể Ở động vật có vú trưởng thành (bao

gồm cả người), có chừng hơn 200 loại tế bào thuộc các nhóm: tế bào thần kinh

(neuron), tế bào cơ (myocyte), tế bào biểu mô (epithelial), tế bào máu, tế bào

tạo xương (osteocyte) và tế bào sụn (chondrocyte) Những tế bào khác, bản chất cũng phát triển từ phôi, nhưng không hợp nhất tạo cơ thể gồm : mô ngoài phôi, nhau, dây rốn Các dạng trên được tạo ra từ một tế bào toàn năng Những

tế bào ở giai đoạn phôi sớm đến giai đoạn bÌastomere cũng có tính toàn năng

và cũng có thể tạo ra một cơ thể hoàn chỉnh

Hầu hết các nhà khoa học sử dụng từ đa năng (pluripotent), có người gọi

là vạn năng (tiếng Latin: pÌlures), để mô tả tế bào gốc khi chúng có khá năng biệt hoá thành các tế bào xuất sứ từ ba lớp phôi : trung bì, nội bì và ngoại bì Tất cả các loại tế bào chuyên biệt tạo thành cơ thể đều biệt hoá từ một trong

ba lớp này Theo Viện Sức khỏe Quốc gia của Mi, té bào gốc đa năng là những

tế bào biệt hoá thành hầu hết các mô của một cơ thể, trong khi đó tế bào gốc

toàn năng có khả năng biệt hoá không giới hạn

Thuật ngữ tế bào gốc đa năng (multipotential stem cell) ding dé chi nhitng

tế bào có khả năng biệt hoá thành nhiều tế bào khác Tuy nhiên, nó còn được

sử dụng để chỉ những tế bào gốc thu nhận từ cơ thể trưởng thành Nói cách khác, tế bào gốc đa năng thu nhận từ cơ thể trưởng thành được gọi là những multipotential stem cell; trong khi đó, những tế bào gốc đa năng được thu nhận

từ phôi sớm, gọi là những pluripotential stem cell Một số tác giả cho rằng hai thuật ngữ này hoàn toàn giống nhau, chúng đểu mô tả những tế bào có khả năng biệt hoá thành nhiều kiểu tế bào khác nhan,

Bảng 2.1 Tên gọi tế bào gốc theo tiềm năng biệt hoá

năng

biệt hoá hoàn

toàn (hồng cầu )

Tên gọi Số tế bào Ví dụ Số kiểu tế bào

biệt hoá biệt hoá

Toàn năng Tất cả Hợp tử (trứng Tất cả những tế bào

Vài tiềm năng | Một vài Tế bào tuỷ 5 kiểu tế bào máu :

(Oligopotent) (Myeolid) hồng cầu, monocyte,

macrophage,

eosinophil,

neutrophil

Bốn tiêm năng | Bốn Tế bào tiền thân | Tế bào sụn, tế bào

(Quadripotent) trung mô mỡ, tế bào đệm,

tế bào hình thành

xương

Ba tiém nang | Ba Tế bào tiền thân | Hai kiểu tế bào than (Tripotent) than kinh dém kinh hinh sao va

thân kinh đệm ít gai

Hai tiềm năng | Hai Tế bào cơ chất Tế bào Lympho B

(Bipotent) hai tiểm năng từ và Macrophage

gan thai chuột

Đơn năng Một Cơ chất dưỡng Dưỡng bào

(Unipotent) bao (Mast cell

precursor)

Không tiêm Không Những tế bào đã | Không phân chia

Ghưong £ Tế bào gòc Định nghĩa vá phân loại 39

IH.2 Theo vị trí thu nhận

Ye bac géc phéi (Embryonic stem cell_ES) được thu nhận từ giai đoạn phôi

nang (blastocyst), chúng là khối các tế bào bên trong, còn gọi là lớp sinh khối bên trong (inner mass cell_ICM) của phôi nang Tế bào gốc phôi có khả năng

phân chia vô hạn trong nuôi cấy và biệt hoá thành các tế bào khác nhau từ ba lớp phôi Do vậy, đây là nhóm tế bào vạn năng (pluripotential stem cel])

Tế bào mâm: (tế bào gốc sinh dục; Embryonic germ cell_EG) được thu nhận

từ rãnh sinh dục (genital ridge), chúng có tính vạn năng (pluripotent) Cac EG

có một số khác biệt so với tế bào ES Có ý kiến cho rằng, tế bào mầm được gọi theo kiểu tế bào biệt hoá, nghĩa là chúng sẽ biệt hoá thành các tế bào sinh

dục, chứ không gọi theo nơi thu nhận, Thật vậy, chúng được thu nhận tại vị trí

là tiễn thân của cơ quan sinh dục sau này

Tế bào gốc ung thư biểu mô phôi (Embryonic carcinoma _EO) có bản chất giổng như các tế bào gốc phôi, chúng được thu nhận đầu tiên từ khối u trong tỉnh hoàn và buẳổng trứng ở một số chủng chuột EC có thể biệt hoá thành nhiều kiểu tế bào khác

1ế bào gốc trưởng thành là loại tế bào chưa chuyên hoá, chúng được tìm

thấy ở hầu hết những mô chuyên biệt trong cơ thể trưởng thành (trong tuỷ

xương, máu, giác mạc, võng mạc, tuỷ răng, gan, da, dạ dày và tuy ) Các tế bào

này có thể tự đổi mới và biệt hoá thành những tế bào chuyên biệt Một thuật ngữ khác cũng được dùng, chẳng hạn fế bào gốc tuỷ xương là những tế bào gốc

thu nhận từ tuỷ xương

III.3 Theo kiểu tế bào biệt hoá

Tế bào gốc cũng được gọi tên theo kiểu biệt hoá của nó: tế bào gốc cơ tim sẽ biệt hoá thành tế bào cơ tim, tế bào gốc xương biệt hoá thành tế bào

xudng

Có thể gặp các thuật ngữ kiểu này trong nhiéu bai báo, tài liệu Nhung một số người cho rằng với những tế bào gốc chỉ tạo ra một hay vài tế bào (như cách gọi trên), chỉ là những té bdo tién than (progenitor cell), hay co chdt (precursor cell) Theo đó, các tế bào này không là tế bào gốc bởi chúng chỉ biệt

hoá, mà không tự làm mới (enewal), có nghĩa là chưa đú diéu kiện “gốc” Các

ý kiến khác lại cho rằng, tế bào tiền thân là tế bào ít tiểm năng (nhiều tiểm năng, vài tiểm năng ), nhưng nó vẫn được gọi là tế bào gốc

TẾ BÀO GỐC VÀ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG

Sự hiện diện bất ngờ, đầy kinh ngạc của tế bào gốc đã gợi cho mọi người nghĩ tới những ứng dụng to lớn của chúng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong y sinh học Rõ ràng, với những khả năng kì lạ vốn có của mình, tế bào gốc sẽ là nguyên liệu thần kì, đa năng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau Chẳng hạn, trong điều kiện in vifro, với tốc độ phân chia nhanh, liên tục, với

` khả năng tự làm mới, tế bào gốc được xem là nhà máy sản xuất các loại dược phẩm, hoặc là mô hình cho nhiều thử nghiệm khoa học

I CAY GHEP TE BAO GOC

Liệu pháp thay thế tế bào được xem như là một cách chữa trị tiểm năng cho các bệnh khó chữa trước đây Thông qua liệu pháp tế bào gốc, những căn

bệnh nan y đang được thử nghiệm trị liệu hiệu quả, khả thi hơn trong thập

niên vừa qua Một số thành công đáng chú ý là liệu pháp tái tạo giác mạc, hoặc các sản phẩm tế bào gốc cũng sẵn sàng được thương mại hoá cho mục dich thay thé da va sụn Đã có những tiến bộ mới trong việc sử dụng tế bào gốc thay thế đảo tuy, sự thương mại hoá của liệu pháp máu cuống rốn và tiềm năng thu nhận số lượng lớn các tế bào từ nguồn phôi, thai và cơ thể trưởng thành Những thành tựu nói trên giúp người ta hi vọng rằng, tế bào gốc có thể

là một phương thức chữa trị hiệu quả cho rất nhiều bệnh, bao gồm các bệnh tìm mạch, các khiếm khuyết tích trữ Ìysosome và các khối u di căn Tiềm năng

của tế bào gốc đã đạt tới sự thương mại hoá và nảy sinh các mối quan tâm

khác trong lĩnh vực này

1.1 Cấy ghép tế bào gốc phôi

Điều trị bằng cấy ghép tế bào ES người cũng đã được ghi nhận ở nhiều bệnh, chẳng hạn Parkinson, tiểu đường, các chấn thương cột sống, sự suy thoái

dong té bao purkinje (degeneration), loan du@ng cd Duchenne’s, bénh tim va

sự tạo xương Tuy nhiên, để điều trị cho mỗi loại bệnh, tế bào ES của người

phải được điều khiển để biệt hoá thành các tế bào có chức năng chuyên biệt, trước khi chúng được cấy ghép Các nghiên cứu nói trên chỉ giới hạn ở một số phòng thí nghiệm có giấy phép tiến hành thao tác tế bào ES người