TÌM HIỂU VỀ TẾ BÀO GỐC (Phần 3)

8.407

Tác giả: Tiến sĩ Trần Mạnh Hùng, M.A., S.T.D
Nguyên tác Anh Ngữ

II. NGHIÊN CỨU TẾ BÀO GỐC

1. Tế bào gốc bắt nguồn từ đâu?

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

Tế bào gốc cũng có thể tìm thấy ở một số loại mô nhất định ở người đã phát triển toàn diện, từ trẻ em đến người trưởng thành, với số lượng rất ít. Ví dụ, tế bào gốc tủy xương (tế bào gốc máu) có trong tủy của xương, chúng phát triển thành tất cả các loại tế bào máu chuyên biệt.

1. Fertilization: Sự thụ tinh
2. 8-Cell embryo: Phôi gồm có 8 tế bào. Trong giai đoạn phát triển này, tế bào gốc phôi được coi là tế bào gốc tổng năng (Totipotent stem cells); mỗi tế bào này có tiềm năng phát triển thành một con người.
3. Blastocyst: Phôi bào. Trong giai đoạn phát triển này, tế bào gốc phôi được coi là tế bào gốc toàn năng (Pluripotent stem cells); mỗi tế bào này có tiềm năng phát triển thành bất kỳ tế bào nào trong cơ thể.
4. Fetus: Bào thai. Trong giai đoạn phát triển này, tế bào gốc phôi được coi là tế bào gốc toàn năng (Pluripotent stem cells); mỗi tế bào này có tiềm năng phát triển thành bất kỳ tế bào nào trong cơ thể.
5. Tế bào gốc cũng tìm thấy nơi cơ thể trưởng thành. Chúng duy trì và chữa trị cơ thể. Chúng được định vị tại nhiều tế bào trong cơ thể. Các tế bào gốc trưởng thành có tiềm năng nhận lấy những tính chất riêng biệt, hầu có thể tạo nên các tế bào có số lượng hạn định trong các mô. Chúng được coi như là các tế bào gốc đa năng (Multipotent stem cells).

QUÁ TRÌNH BIỆT HÓA TẾ BÀO GỐC TỦY XƯƠNG

Liver: Gan
Brain: Não
CNS stem cells: Tế bào gốc CNS
Skeletal muscle: Cơ xương
Bone: Xương
Blood cell: Tế bào máu
Blood vessel: Mạch máu
Bone marrow stromal cell: tế bào đệm tủy xương
Epithelial cell: Tế bào biểu mô
Neuron: Nơron
Glial cell: Tế bào thần kinh đệm
Fat cell: Tế bào mô mỡ
Cardiac muscle: Cơ tim

Tế bào gốc trưởng thành được lập trình cách đặc trưng để hình thành nên các loại tế bào khác nhau cho mô của chúng. Những tế bào này được gọi là tế bào gốc đa năng (multipotent stem cells). Hiện nay các khoa học gia vẫn chưa xác định được hết mọi tế bào gốc trưởng thành trong các cơ quan quan trọng của cơ thể. Một số mô như não, mặc dù có tế bào gốc tồn tại nhưng chúng lại không hoạt động, do đó chúng không sẵn sàng phản ứng với tế bào bị chấn thương hay tổn hại. Hiện thời các nhà khoa học cũng đang tìm kiếm cách thức kích thích những tế bào gốc đang hiện diện để chúng phát triển và tạo ra đúng loại tế bào cần thiết nhằm thay thế tế bào bị hủy hoại.

TẾ BÀO GỐC CŨNG CÓ THỂ THU HOẠCH ĐƯỢC TỪ NHỮNG NGUỒN NHƯ DÂY RỐN, NHAU THAI CỦA TRẺ SƠ SINH

Fig. 1 The Umbilical Cord: Dây rốn

Fig. 2 The Amniotic Fluid: Nước ối

Hình 1 và 2: Tế bào gốc cũng có thể thu hoạch được từ những nguồn như dây rốn, dịch ối hay nhau thai của trẻ sơ sinh.

Đây là nguồn tế bào gốc có thế tiếp cận được, so với mô não hay tủy xương trưởng thành. Mặc dù các nhà khoa học có thể tạo những tế bào này trên đĩa nuôi cấy nhưng rất giới hạn. Mới đây, các nhà khoa học đã khám phá sự tồn tại của tế bào gốc trong răng sữa của trẻ em và nước ối bao xung quanh thai nhi. Những tế bào này cũng có thể có tiềm năng hình thành nên nhiều loại tế bào khác. Nghiên cứu tìm hiểu đặc điểm những tế bào này rất hứa hẹn, nhưng mới chỉ được thực hiện ở giai đoạn đầu.

2. Các loại tế bào gốc

Trong cơ thể mỗi chúng ta đều có chứa tế bào gốc, từ những giai đoạn phát triển đầu tiên cho đến cuối cuộc đời.

Về cơ bản có 3 loại tế bào gốc: tế bào gốc tổng năng, tế bào gốc toàn năng và tế bào gốc đa năng.

CÁC LOẠI TẾ BÀO GỐC

Loại tế bào gốc	Mô tả	Ví dụ
Tế bào gốc tổng năng	Mỗi tế bào có thể phát triển thành một cá thể mới	Tế bào phôi ở giai đoạn mới phát triển (từ 1 đến 3 ngày)
Tế bào gốc toàn năng	Tế bào có thể hình thành nên bất cứ loại tế bào nào trong cơ thể (trên 200 loại)	Tế bào gốc phôi tìm thấy ở phôi bào (từ 5 đến 14 ngày)
Tế bào gốc đa năng	Tế bào đã được biệt hóa, nhưng vẫn có thể hình thành nên một số loại tế bào khác	Mô bào thai, máu dây rốn và tế bào gốc trưởng thành

Tất cả các tế bào gốc đều có ích trong nghiên cứu y học, nhưng mỗi loại đều có cả triển vọng cũng như giới hạn riêng. Tế bào gốc phôi được hình thành từ rất sớm trong quá trình phát triển của con người, ví dụ như phôi bào, có tiềm năng tạo ra tất cả các loại tế bào của cơ thể. Tế bào gốc trưởng thành chỉ có trong những loại mô nhất định ở người đã phát triển toàn diện, từ trẻ em thành người lớn, chỉ giới hạn tạo ra một số loại tế bào chuyên biệt nhất định mà thôi.

CÁC NGUỒN KHÁC BIỆT CỦA TẾ BÀO GỐC

Embryonic stem cells: Tế bào gốc phôi
Early human embryo at blastocyst stage: Phôi người ở giai đoạn phôi bào
Adult stem cells: Tế bào gốc trưởng thành
From bone marrow in this example: Lấy từ tủy xương
Totipotent cells: Tế bào gốc tổng năng
Pluripotent cells: Tế bào gốc toàn năng
Cultured stem cells: Tế bào gốc được nuôi cấy
Different culture conditions: Điều kiện nuôi cấy khác nhau
Different types of differentiated cells: Các loại tế bào biệt hóa khác nhau
Liver cells: Tế bào gan
Nerve cells: Tế bào thần kinh
Blood cells: Tế bào máu

3. Tế bào gốc phôi là gì?

Tế bào gốc phôi có thể được tạo ra từ quá trình thụ tinh trong ống nghiệm (IVF). Tế bào gốc phôi khởi nguồn từ những tế bào tạo nên khối tế bào nội tại trong phôi bào. Tế bào gốc phôi chuột có khả năng tạo ra bất cứ loại tế bào nào trong cơ thể dưới điều kiện thích hợp. Do đó, tế bào gốc phôi được coi là tế bào toàn năng, có khả năng phân chia không hạn định cho đến khi sinh trưởng và biệt hóa. Tế bào gốc phân chia liên tiếp trong môi trường nuôi cấy mô trong lồng ấp, nhưng cùng lúc duy trì khả năng hình thành nên loại tế bào khác khi được đặt trong môi trường thích hợp để thúc đẩy quá trình biệt hóa.

Stem Cells From In Vitro Fertilization (IVF): Tế bào gốc lấy từ quá trình thụ tinh trong ống nghiệm
Unused, frozen embryo slated to be thrown away: Phôi không sử dụng và đông lạnh bị sa thải
Pluripotent stem cells: Tế bào gốc toàn năng
Pancreactic (islet cells): tế bào tụy tạng
Hematopoietic (blood cells): tế bào máu
Cardiomyocytes (heart cells): tế bào tim
Neurons (brain cells): Nơron
Hepatocytes (liver cells): tế bào gan

Các mẫu tế bào gốc phôi người hiện đang được nghiên cứu. Một vài nhóm nghiên cứu đang tìm hiểu liệu tế bào gốc phôi người có sở hữu cùng những đặc tính giống tế bào gốc phôi chuột hay không. Do tế bào gốc phôi người chỉ mới được tách trong thời gian gần đây, do đó vốn hiểu biết của chúng ta còn hạn chế về cách thức phân chia nơi tế bào gốc. Tiến hành nghiên cứu trên hệ thống cơ thể con người cũng khó khăn hơn so với chuột. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã và đang đạt được những tiến bộ đáng kể, hầu có thể tìm ra những liệu pháp nhằm thay thế hoặc khôi phục các mô bị hủy hoại, trong việc sử dụng những tế bào gốc này.

How cloning might be used therapeutically:
Kỹ thuật nhân bản vô tính được ứng dụng trong điều trị bệnh như thế nào?
Anucleate unfertilized egg from donor:
Trứng hiến tặng chưa thụ tinh được tách nhân
Nucleus Transfer: Chuyển nhân tế bào
Adult cell from patient: Tế bào trưởng thành của người bệnh

Tế bào gốc phôi người còn có thể được thu hoạch nhờ kỹ thuật chuyển nhân (nuclear transfer). Kỹ thuật chuyển nhân tế bào, tỷ dụ tế bào da cũng là một phương thức có tiềm năng tạo ra tế bào gốc phôi.

Ở loài vật, kỹ thuật chuyển nhân được thực hiện bằng cách ghép nhân của tế bào trưởng thành đã biệt hóa, ví dụ tế bào da chẳng hạn, vào trứng đã tách nhân. Trứng đó có chứa chất liệu di truyền của tế bào da, sau đó được kích thích để hình thành phôi bào, rồi sau đó có thể thu hoạch tế bào gốc phôi. Những tế bào gốc được tạo ra theo cách này là những bản sao hay phiên bản vô tính của tế bào trưởng thành ban đầu do ADN⁴ trong nhân của chúng giống với ADN của tế bào trưởng thành.

Cho đến mùa hè năm 2006, kỹ thuật chuyển nhân vẫn chưa thành công, nhằm tạo tế bào gốc phôi người, nhưng các tiến bộ đạt được trên nghiên cứu động vật cho ta hy vọng rằng các khoa học gia có thể sử dụng kỹ thuật chuyển nhân này trong việc tạo ra tế bào gốc người trong tương lai.

Chú thích:

⁴. ADN viết tắt của cụm từ - Acid Deoxyribonucleic. The genetic material found in all living things; contains the inherited characteristics of every living organism – Cấu tử cơ bản di truyền.

--Phần 1--Phần 2--Phần 4--Phần 5--Phần 6--

(Còn nữa)