ĐỀ TÀI TẾ BÀO GỐC VÀ ĐẠO LÝ SINH HỌC TRONG NGHIÊN CỨU TẾ BÀO GỐC Trong vài thập kỷ gần đây, chúng ta đã được chứng kiến nhiều thành tựu quan trọng trong nghiên...
Trang 1TIỂU LUẬN
TẾ BÀO GỐC VÀ ĐẠO LÝ SINH HỌC TRONG NGHIÊN
CỨU TẾ BÀO GỐC
PHẠM VĂN THƯƠNG
Trang 2A ĐẶT VẤN ĐỀ 3
B – MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4
C NỘI DUNG 5
I TẾ BÀO GỐC (Stem cells) 5
II TẾ BÀO GỐC VÀ ĐẠO LÝ SINH HỌC (BIOETHICS) 17
D KẾT LUẬN 22
TÀI LIỆU THAM KHẢO 23
Trang 3-A ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong vài thập kỷ gần đây, chúng ta đã được chứng kiến nhiềuthành tựu quan trọng trong nghiên cứu về tế bào gốc cũng như nhữngtranh cãi về tính đạo đức trong nghiên cứu lĩnh vực này Nghiên cứu về
tế bào gốc trang bị cho chúng ta những hiểu biết về quá trình hình thành
cơ thể sinh vật từ một tế bào đơn lẻ và quá trình các tế bào khỏe mạnhthay thế các tế bào bị tổn thương trong các cơ thể trưởng thành, mang lạicho nhân loại hy vọng chữa được nhiều bệnh mãn tính và nan giải màhiện nay chưa có biện pháp điều trị hiệu quả Trong thế kỷ 21, nhân loạiđón đợi liệu pháp điều trị thay thế tế bào hay tế bào gốc trị liệu Cácnghiên cứu thực nghiệm trên động vật đã chứng minh liệu pháp điều trịmới này là có thể và đã có nhiều bằng chứng cho phép chúng ta hy vọngvào triển vọng của tế bào gốc người Tuy nhiên công việc này mới đang
ở giai đoạn đầu tiên và gặp không ít khó khăn về kỹ thuật cũng như cácvấn đề liên quan đến đạo đức và luân lý Vì vậy, tôi đã chọn đề tài: “Tếbào gốc và đạo lý sinh học liên quan” làm đề tài tiểu luận của mình đểtìm hiểu về tế bào gốc cũng như các vấn đề đạo đức liên quan đến tế bàogốc
Trang 4B – MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2 Đối tượng nghiên cứu:
Các loại tài liệu như giáo trình, sách giáo khoa, các bài báo, các trangweb điện tử có liên quan đến tế bào gốc
3 Phương pháp nghiên cứu:
Thu thập các thông tin, đọc các vấn đề có liên quan đến tế bào gốc và đạo lý sinh học trong nghiên cứu tế bào gốc
Trang 5C NỘI DUNG
I TẾ BÀO GỐC (Stem cells)
1 Lịch sử nghiên cứu tế bào gốc [2]
- 1945: Phát hiện ra tế bào gốc tạo máu
- Thập kỷ 1960:
+ Xác định được các tế bào carcinoma phôi chuột là một loại tế bào gốc.+ Khám phá ra trong não trưởng thành có chứa các tế bào gốc có thể biệthóa thanh các tế bào thần kinh
- 1981: Evans và Kaufman và Martin phân lập được tế bào gốc phôi từkhối tế bào bên trong của phôi túi (blastocyst) chuột
- 1995 -1996: Tế bào gốc phôi linh trưởng có nhân lưỡng bội bìnhthường được phân lập từ khối tế bào bên trong của phôi túi và duy trìtrên in vitro
- 1998: Thomson và cộng sự ở đại học Wisconsin-Madison (Mỹ) tạo radòng tế bào gốc phôi người đầu tiên từ khối tế bào bên trong của phôitúi
- 1999: Khẳng định khả năng chuyển biệt hóa (transdifferentiation) haytính mềm dẻo (plasticity) của tế bào gốc trưởng thành
- 2001: Tìm ra một số phương pháp định hướng tế bào gốc biệt hóa trên
in vitro tạo ra các mô có thể dùng cho ghép mô
- 2003: Tạo được noãn bào từ tế bào gốc phôi chuột Điều này gợi ýrằng tế bào gốc phôi có thể có tính toàn năng, bằng thực nghiệm có thểlàm một tế bào “trẻ lại”
- 2005: Phát triển kỹ thuật mới cho phép tách chiết tế bào gốc phôi màkhông làm tổn thương phôi
2 Tế bào gốc: Định nghĩa và phân loại
2.1 Định nghĩa:
Hiện có rất nhiều định nghĩa về tế bào gốc Tuy nhiên, có thể hiểu
tế bào gốc thông qua 1 số định nghĩa sau:
Trang 6- Tế bào gốc là những tế bào có khả năng sinh sản và biệt hóa cho racác tế bào biệt hóa [17, 4]
- Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hoá và chúng có khả năng biệthoá thành các kiểu tế bào chức năng, điều này cho phép chúng có vaitrò như hệ thống sữa chữa mô, tạo những tế bào khác hoạt động bìnhthường trong cơ thể sinh vật [367, 1]
- Tế bào gốc là tế bào có khả năng phát triển thành nhiều loại tế bàokhác nhau trong cơ thể Là một công cụ trong "hệ thống sửa chữa" của
cơ thể, khi được đưa vào các bộ phận khác nhau, tế bào gốc có thểphân chia không giới hạn để lấp đầy những thiếu hụt tế bào của bộphận đó chừng nào cơ thể còn sống Tế bào gốc có thể trở thành tế bào
cơ, hồng huyết cầu, tế bào não [7]
- Tế bào gốc là các tế bào chưa biệt hóa, có thể tự tái tạo (self renew)
và phân chia nhiều lần Trong những điều kiện sinh lý/thực nghiệmnhất định, tế bào gốc có thể cảm ứng biệt hóa thành các tế bào có chứcnăng chuyên biệt như tế bào cơ tim, tế bào tuyến tụy, tế bào bào da, tếbào máu, tế bào thần kinh…[3, 3]
2.2 Phân loại
Thuật ngữ “tế bào gốc” mang tính khái quát chung, hàm nghĩa làmột tế bào có khả năng biệt hóa thành kiểu tế bào chức năng Khó nhậnbiết được tiềm năng của nó như thế nào từ thuật ngữ này Do vậy, tếbào gốc được phân loại và đặt tên dựa vào một trong 2 tiêu chí sau:2.2.1 phân loại theo tiềm năng biệt hóa hay đặc tính
Theo tiềm biệt hoá có thể xếp tế bào gốc thành bốn loại: toànnăng (hay thuỷ tổ), vạn năng, đa năng và đơn năng [1], [3]
a/ Tế bào gốc toàn năng hay tế bào gốc thủy tổ (totipotent stem cells):
Là những tế bào có khả năng biệt hóa thành tất cả các loại tế bào
cơ thể từ một tế bào ban đầu Tế bào toàn năng có khả năng phát triểnthành thai nhi, tạo nên một cơ thể sinh vật hoàn chỉnh Trứng đã thụtinh (hợp tử) và các tế bào được sinh ra từ những lần phân chia đầu tiên
Trang 7của tế bào trứng đã thụ tinh (giai đoạn 2 - 4 tế bào – các blastosomer)
là các tế bào gốc toàn năng, có khả năng phân chia và biệt hóa ra tất cảcác dòng tế bào để tạo nên một cơ thể sinh vật hoàn chỉnh
b/ Tế bào gốc vạn năng (pluripotent stem cells):
Là những tế bào có khả năng biệt hóa thành tất cả các tế bào của
cơ thể có nguồn gốc từ ba lá mầm phôi – lá trong, lá giữa và lá ngoài
Ba lá mầm phôi này là nguồn gốc của tất cả các loại tế bào chuyên biệtkhác nhau của cơ thể Khác với tế bào gốc toàn năng, các tế bào gốcvạn năng không thể phát triển thành thai, không tạo nên được một cơthể sinh vật hoàn chỉnh mà chỉ có thể tạo nên được các tế bào, mô nhất
định Các tế bào gốc phôi lấy từ khối tế bào bên trong (inner cell mass)
là những tế bào gốc vạn năng
c/ Tế bào gốc đa năng (multipotent stem cells):
Là những tế bào có khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào của cơ thể
từ một tế bào ban đầu Các tế bào được tạo thành nằm trong một hệ tế bào cóliên quan mật thiết, ví dụ chỉ tạo nên các tế bào máu (bao gồm hồng cầu, bạchcầu, tiểu cầu lympho…), hoặc chỉ tạo nên các tế bào của hệ thống thần kinh.Thường thì các tế bào gốc trưởng thành như tế bào gốc tạo máu, tế bào gốcthần kinh chỉ có tính đa năng; nhưng trong những điều kiện nhất định, chúngvẫn có thể chuyển biệt hóa và trở nên có tính vạn năng
Trang 8Hình 1 Tế bào gốc toàn năng, vạn năng và đa năng:
d/ Tế bào gốc đơn năng (mono/unipotential progenitor cells):
Tế bào gốc đơn năng, còn gọi là tế bào định hướng đơn dòng hay
tế bào đầu dòng (progenitor cells), là những tế bào gốc chỉ có khả năng
biệt hóa theo một dòng Ví dụ mẫu tiểu cầu, tế bào định hướng dònglympho, tế bào định hướng dòng hồng cầu, dòng bạch cầu Trong điềukiện bình thường, các tế bào gốc trưởng thành trong nhiều tổ chức đãbiệt hóa có tính đơn năng và có thể biệt hóa thành chỉ một dòng tế bào.Khả năng biệt hóa theo dòng này cho phép duy trì trạng thái sẵn sàng tựtái tạo mô, thay thế các tế bào mô chết vì già cỗi bằng các tế bào mômới
2.2.2 Phân loại theo nguồn gốc phân lập
Theo nguồn gốc phân lập có thể xếp loại tế bào gốc làm 3 loại: tếbào gốc phôi (trong đó có tế bào gốc phôi thực thụ và tế bào mầm phôi),
tế bào gốc thai, và tế bào gốc trưởng thành [1], [3]
a/ Tế bào gốc phôi (Embryonic stem cells-ESCs) và tế bào mầm phôi (Embryonic germ cells)
Tế bào gốc phôi là các tế bào gốc vạn năng được lấy từ phôi giaiđoạn sớm (4-7 ngày tuổi) Ở giai đoạn này phôi có hình cầu và được gọi
là phôi túi (blastocyst) Blastocyst có cấu trúc gồm 3 thành phần: Một lớp tế bào bên ngoài (trophoblast), một khoang chứa đầy dịch và một
nhóm có khoảng 30 tế bào vạn năng nằm lệch về một cực gọi là khối tế
bào bên trong (inner cell mass) Dùng một loại enzyme đặc biệt để phân
tách các tế bào của khối này sẽ thu được các tế bào gốc phôi
Tế bào mầm phôi là các tế bào mầm nguyên thủy có tính vạnnăng Đó là các tế bào sẽ hình thành nên giao tử (trứng và tinh trùng) ởngười trưởng thành Các tế bào mầm nguyên thủy này được phân lập từphôi 5-9 tuần tuổi hoặc từ thai nhi So với tế bào gốc phôi, các tế bàomầm phôi khó duy trì dài hạn hơn trong nuôi cấy nhân tạo do chúng ởgiai đoạn biệt hóa cao hơn
Trang 9b/ Tế bào gốc thai (Foetal stem cells):
Là các tế bào vạn năng hoặc đa năng được phân lập từ tổ chức thaisau nạo phá thai hoặc từ máu cuống rốn sau khi sinh Nhiều người chorằng, tế bào gốc thai thuộc loại tế bào gốc trưởng thành ở giai đoạn biệthóa thấp
c/ Tế bào gốc trưởng thành (Adult stem cells/Somatic stem cells):
Còn gọi là tế bào gốc thân Là các tế bào chưa biệt hóa được tìmthấy với một số lượng ít trong các mô của người trưởng thành (máungoại vi, mô não, mô da, mô cơ…) Tuy nhiên, cũng có thể tìm thấy ởtrẻ em, thai nhi và có thể tách chiết từ máu cuống rốn Trong cơ thể, vaitrò chủ yếu của các tế bào gốc trưởng thành là duy trì và sửa chữa tổchức mà ở đó chúng được tìm ra
Bình thường, các tế bào gốc trưởng thành được cho là có tính đanăng, chúng có thể phát triển thành nhóm các tế bào có quan hệ mậtthiết với nhau trong cùng một tổ chức Ví dụ tế bào gốc tạo máu có khảnăng hình thành nên tất cả các loại tế bào máu khác nhau bao gồm hồngcầu, bạch cầu, tiểu cầu, lympho… Tuy nhiên, các bằng chứng gần đâycho thấy một số loại tế bào gốc trưởng thành còn có thể có tính vạnnăng, hoặc ít nhất có khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào khácnhau (tức là có tính mềm dẻo-plasticity)
3 Nguồn lấy tế bào gốc [1], [3]:
3.1 Nguồn lấy tế bào gốc phôi
Tế bào gốc phôi được lấy từ khối tế bào bên trong (inner cell
mass) của phôi túi (blastocyst) phát triển từ:
- Các phôi tạo nên bằng kỹ thuật thụ tinh trong ống nghiệm
- Các phôi nhân bản (cloned embryo) tạo nên bằng tách blastosomer trong giai đoạn phôi 2- 4 tế bào, hoặc bằng phân chia blastocyst.
- Các phôi nhân bản vô tính tạo nên bằng kỹ thuật chuyển nhân tế bàothân
3.2 Nguồn lấy tế bào mầm phôi và tế bào gốc thai
Trang 10Nguồn lấy tế bào mầm phôi và tế bào gốc thai là thai động vậthoặc thai thai nhi nạo bỏ Với thai người nạo bỏ, thường chỉ lấy ở thainhi dưới 6 tuần tuổi (thai sớm, mức độ biệt hóa chưa cao) Tổ chức mầmsinh dục thai là nơi lấy tế bào mầm phôi, các tổ chức khác của thai (não,gan) là nơi lấy tế bào gốc thai.
3.3 Nguồn lấy tế bào gốc trưởng thành
Thường lấy từ các tổ chức trưởng thành như: máu cuống rốn,trung mô cuống rốn, tủy xương, máu ngoại vi, nang lông, tổ chức não…
Hình 2 Các nguồn lấy tế bào gốc
4 Ưu và nhược điểm của các loại tế bào gốc.
4.1 Tế bào gốc phôi
Do có tính vạn năng và dễ tăng sinh khi nuôi cấy labo, tế bào gốcphôi có lẽ thuận lợi hơn cho liệu pháp điều trị bằng tế bào gốc Tuynhiên nếu chỉ đơn thuần tiêm tế bào gốc phôi vào vị trí tổn thương, rất
có khả năng hình thành nên khối u teratoma tại vị trí tiêm Do đó các tếbào gốc cần được định hướng biệt hóa thành các tế bào mong muốntrước khi được tiêm vào vị trí tổn thương Hiện nay có một số kỹ thuậtđược dùng để kiểm soát sự biệt hóa tế bào gốc trên nuôi cấy thựcnghiệm, ví dụ: thay đổi thành phần hóa học của môi trường nuôi cấy,tác động vào bề mặt của đĩa nuôi cấy (tạo các giá thể), hay gài các genđặc hiệu vào những tế bào này
Trang 11Một trở ngại khác có thể có của việc sử dụng các dòng tế bào gốcphôi trong tế bào gốc trị liệu là khi truyền tế bào gốc từ một cơ thể nàyvào một cơ thể khác chúng có thể bị loại bỏ bởi cơ chế miễn dịch vì hệmiễn dịch của cơ thể nhận coi các protein có trên bề mặt tế bào gốctruyền vào như một kháng nguyên lạ.
4.2 Tế bào gốc trưởng thành
Lợi ích của việc sử dụng tế bào gốc trưởng thành lấy từ bệnhnhân là ở chỗ: đó là các tế bào của bản thân bệnh nhân có thể đượcnhân lên trong nuôi cấy, xử lý để biệt hóa thành các tế bào mong muốn,
và rồi đưa trở lại vào bệnh nhân Việc sử dụng tế bào của bản thânbệnh nhân có thể loại bỏ khả năng chúng bị thải loại bởi hệ thống miễndịch Các tế bào gốc trưởng thành về cơ bản là có tính đa năng, tuynhiên cũng có thể có tính vạn năng (nhờ khả năng mềm dẻo) cho phépchúng biệt hóa thành các chủng loại tế bào khác nhau Nhược điểm củaviệc sử dụng tế bào gốc trưởng thành là chúng có rất ít trong các tổchức trưởng thành và khó nhân lên về số lượng trong nuôi cấy hơn sovới các tế bào gốc phôi do chúng ở giai đoạn biệt hóa cao hơn
4.3 So sánh tế bào gốc trưởng thành và tế bào gốc phôi
Tế bào gốc phôi Tế bào gốc trưởng thành
Có ở phôi túi (blastocyst) với số
lượng lớn
Có ở các mô trưởng thành, sốlượng ít
Dễ nuôi cấy nhân tạo Khó nuôi cấy nhân tạo hơn
Có tính vạn năng cao hơn, dễ tăng
sinh trên nuôi cấy in vitro, cho
cao
Ít nguy cơ tạo các khối uteratoma
Trang 12Tế bào gốc phôi Tế bào gốc trưởng thành
Vì thế mà tế bào gốc phôi chưa
được sử dụng trên lâm sàng Để
tránh tạo khối u, cần định hướng
biệt hóa tế bào gốc phôi trước trên
nuôi cấy nhân tạo
Do lấy từ một cơ thể khác nên tế
bào gốc phôi “lạ” với cơ thể nhận
vì thế có nguy cơ gây nên phản ứng
thải ghép
- Không bất đồng miễn dịch,không gây thải ghép nếu là ghép
tự thân
- Nếu ghép cho một ngườikhác thì vẫn bất đồng gây phảnứng thải ghép
Không dùng được cho ghép tự
thân, trừ trường hợp tế bào gốc tạo
ra bằng kỹ thuật nhân bản tạo phôi
vô tính
Các tế bào gốc của bản thân lànguồn tế bào tốt nhất cho ghép
5 Ứng dụng tế bào gốc.
5.1 Ghép tế bào gốc trị liệu (stem cell therapy)
Là dùng tế bào gốc để thay thế, sửa chữa các phần cơ thể bị bệnh
và tổn thương bằng các tế bào mới khỏe mạnh Kỹ thuật này còn được
gọi là kỹ thuật ghép tế bào trị liệu (cell transplantation therapy) hay kỹ thuật thay thế tế bào trị liệu (cell replacement therapy).
Quy trình ứng dụng tế bào gốc trị liệu bao gồm các khâu [7, 3]:
- Sản xuất dòng tế bào gốc:
+ Thu tế bào gốc: từ phôi hoặc từ tổ chức trưởng thành
+ Nuôi cấy các tế bào gốc này trong labo nhằm nhân lên về mặt sốlượng
- Với tế bào gốc phôi, cần nuôi cấy nhân tạo trong các điều kiện môitrường lý hóa thích hợp để định hướng biệt hóa thành các tế bào mongmuốn
Trang 13- Ghép tế bào gốc, đưa các tế bào gốc này vào các khu vực tổn thươngcần sửa chữa.
5.1.1 Ứng dụng tế bào gốc trưởng thành trong điều trị:
Trên lâm sàng, tế bào gốc trưởng thành đã được sử dụng trongđiều trị các bệnh tự miễn, tai biến mạch máu não, suy giảm miễn dịch,thiếu máu, nhiễm Estein-barr virus, tổn thương giác mạc, các bệnh máu
và bệnh gan, tạo xương không hoàn chỉnh, tổn thương tủy sống, liền vếtthương da, điều trị ung thư (kết hợp với hóa chất và tia xạ), u não, unguyên bào võng mạc, ung thư buồng trứng, các khối u đặc, ung thư tinhhoàn, đau tủy, lơ-xê-mi, ung thư vú, u nguyên bào thần kinh, u lymphoNon-Hodgkin, carcinoma tế bào thận, tái tạo cơ tim sau cơn đau tim, đáiđường type I, tổn thương xương và sụn, bệnh Parkinson…
5.1.2 Ứng dụng tế bào gốc phôi trong điều trị
Tuy có nhiều triển vọng, hiện nay các tế bào gốc phôi chưa đượcdùng trong tế bào gốc trị liệu trên người Các bệnh có thể được điều trịbằng ghép các tế bào có nguồn gốc từ tế bào gốc phôi người bao gồmbệnh Parkinson, đái đường, chấn thương tủy sống, suy tim… Vấn đề làkhi điều trị cho các bệnh này yêu cầu các tế bào gốc phôi phải được địnhhướng biệt hóa thành các chủng loại tế bào đặc thù trước khi ghép
Một ưu điểm của dùng tế bào gốc phôi so với tế bào gốc trưởngthành là các tế bào gốc phôi có khả năng tăng sinh không giới hạn trên
in vitro và có khả năng sinh ra nhiều chủng loại tế bào hơn khi đượcđịnh hướng biệt hóa Ưu thế này sẽ tăng lên nếu như trong quá trìnhghép tế bào/mô, các tế bào gốc phôi không gây kích hoạt quá trình thảighép do miễn dịch Có thể tránh tính sinh miễn dịch của các tế bào pháttriển từ tế bào gốc phôi người bằng chuyển gen cơ thể nhận vào các tếbào gốc phôi làm cho chúng mang các phân tử kháng nguyên hòa hợp tổchức (MHC) lớp I của cơ thể nhận, hoặc bằng kỹ thuật chuyển nhân đểtạo ra các tế bào gốc phôi đồng nhất về gen với người nhận mô ghép
