Công nghệ tế bào gốc


gốc
1. Tế bào gốc (stem cell) là gì?

Tế bào gốc là những tế bào không (hoặc chưa) chuyên hóa trong mô sống, chúng có
khả năngtrở thành các tế bào chuyên hóa với các chức phận sinh lí. Trong điều kiện
in vivo hay in vitro, mỗi tế bào gốc có thể tự làm mới với các tính năng riêng biệt
mới.


o
Tính tự làm mới (self-renewal): tế bào đó có khả năng tiến hành một số lượng lớn chu
kì phân bào nguyên nhiễm, mà vẫn duy trì trạng thái không biệt hóa.
o
Tính tiềm năng không giới hạn (unlimited potency): tế bào đó có khả năng biệt hóa
thành bất kì kiểu tế bào trưởng thành nào. Trên thực tế đặc tính này chỉ đúng với các
tế bào gốc toàn năng, tuy nhiên một tế bào gốc đa năng (hay tế bào tiền thân) cũng
nhiều khi được gọi là tế bào gốc.
Introduction to stem cell
!"#

Vào thời điểm tháng 1/2008, sau khi kết quả các công trình của Shinya
Yamanaka (ĐH Tokyo của Nhật Bản) và James Thompson (ĐH Wisconsin của
Mĩ) được công bố chính thức, cũng như thuyết tế bào gốc ung thư được nhiều
nghiên cứu thẩm định –chia tế bào gốc thành 5 nhóm chính:

tế bào gốc phôi (thu nhận từ phôi giai đoạn tiền làm tổ-Blastocyst)

tế bào gốc nhũ nhi (thu nhận từ thai, mô cuống rốn, máu cuốn 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 năng cảm ứng (Induced Pluripotent stem cell iPS) có thể tạm
hiểu là tế bào gốc phôi nhân tạo hay tế bào gốc nhân tạo

Tế bào gốc ung thư (Cancer Stem cell_CSC) được coi là nguồn gốc của các
khối u và chúng chỉ có trong các khối u.
$%& '

()* '+,
Toàn năng (totipotent) Tất cả Hợp tử (trứng được thụ tinh) hay blastomere Tất cả những tb trong cơ thể
Vạn năng (pluripotent) Tất cả trừ
những tế bào
màng phôi
Những tế bào thu nhận từ lớp ICM Những tb thu nhận từ lớp phôi
Đa năng (multipotent) Nhiều Tế bào gốc tạo máu (Hematopoietic cell) Tb cơ tim, cơ, xương, tb gan và tất cả tb máu
Vài tiềm năng
(oligopotent)
Một vài Tế bào tủy (myeolid) Năm kiểu tb máu: hồng cầu, monocyte, macraphage,
eosinophil, neutrophil.
Bốn tiềm năng
(quadripotent)
4 Tế bào tiền thân trung mô Tb sụn, tb mỡ, tb đệm, tb hình thành xương
Ba tiềm năng
(tripotent)
3 Tế bào tiền thân thần kinh đệm Hai kiều tb tầhn kinh hình sao và thần kinh đệm ít gai
Hai tiềm năng
(bipotent)
2 Tế bào cơ chất hai tiềm năng từ gan thai chuột Tb lympho B và macrphage
Đơn năng (unipotent) 1 Cơ chất dưỡng bào (mast cell precursor) Dưỡng bào

Không tiềm năng 0 Những tế bào đã biệt hóa hoàn toàn (hồng cầu ) Không phân chia
Tên gọi tế bào gốc theo tiềm năng biệt hóa
$ /0
Phôi Nhũ nhi Trưởng thành
Tbg nhân tạo
Tbg ung
thư
morul
a
Tbg phôi
morula
blastocyst
Tbg
phôi
Rãnh sinh dục
Tb mầm
phôi
Thai
bỏ
Nước
ối
Dây
rốn
Tbg
thai
Màng lót
Wharton jelly
máu
Dòng mầm
Tb sinh

tinh
Tb sinh
trứng
Tụy
Trung mô Gan Biểu mô Thần kinh Tạo máu Dạ dày Mắt
Tủy xương Gan
Tủy xương
Máu ngoại vi
Dòng soma
Tế bào gốc phôi (embryonic stem cell_ES)

Tế bào gốc phôi được thu nhận trực tiếp từ phôi (embryo) của người và động vật có
vú, chúng có khả năng phân chia vô hạn trong nuôi cấy và biệt hóa thành các tế bào
khác nhau từ ba lớp phôi, chúng tiềm năng biệt hóa lớn nhất.

Nhóm này gồm các tế bào được thu nhận từ lớp sinh khối bên trong(ICM_nguồn tb
quan trọng nhất vì nó được hiểu rõ nhất), các tế bào mặt trong của lớp dưỡng bào
tropholast, các tb mầm sinh dục (EG), từ phôi sớm ( trước blastocyst). Do vậy, đây là
nhóm tb vạn năng.
$12345232""67'8

Hầu hết các tế bào thu nhận từ phôi là các tế bào gố vạn năng( pluripotential), chúng
được định nghĩa là những tế bào phải thỏa mãn 9,+sau đây:
1. Khi chúng được tiêm vào khoang của phôi (ở giai đoạn phôi nang), nhóm tb ngoại lai
này sẽ tạo nên dạng phôi khảm.
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 tb nay sẽ hình thành khối u quái.
3. Khi nhận các tác nhân kích thích phù hợp, chúng có khả năng biệt hóa thành các kiểu
tb có nguồn gốc phát triển từ ba lá phôi.

.
Dựa vào tính chất trên người ta có thể kiểm tra tính vạn năng của các tb.
$12345232""67')

Nguồn phôi cho thu nhận tb gốc hiện tại chủ yếu có từ công nghệ IVF hay
ICSC. Bằng một trong hai kỹ 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 tb gốc ở giai đoạn cần thiết.

Ngoài ra còn phát triển các nguồn tb gốc từ phôi chuyển nhân, chuyển gen
hay phôi tạo dòng hoặc nhân bản. đây là hướng đi mới để tạo nguồn tb gốc
phôi sử dụng trong điều trị bệnh.
:

Thường được thu nhận ở các mô của thai bỏ, hay các phần phụ của thai nhi
sau khi sinh. Gồm 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.

Có thể thu nhận tbg thần kinh, các tb tiền thân thần kinh từ não của thai bỏ
=> các tb này có tiềm năng ứng dụng lớn trong cấy ghép điều trị bệnh, tuy
nhiên vấn đề đạo lý luôn là cản trở lớn nhất.

Nguồn tbg thu từ những phần bỏ sau khi sinh chủ yếu là các tbg tạo máu, tbg
trung mô => ứng dụng cứu sống hàng trăm triệu người bệnh trên khắp thế
giới.
Cơ xương
Tb mỡ
Cơ tim
não TBG CNS
Tủy xương

xương
Tb nền tủy xương
Tb biểu mô
Tb thần kinh
';<4=>
4=>

Là các tb được thu nhận từ cơ thể trưởng thành; tbg thu nhận từ một đứa trẻ
(sơ sinh) cũng được gọi là tbg trưởng thành.

Ngày càng nhiều ổ tbg trưởng thành được xác định. tuy nhiên ổ tbg tủy xương
được quan tâm và biết rõ hơn cả. Tủy xương là nơi cư ngụ của nhiều tbg tạo
máu, đó là nguồn tb quan trọng trong cơ chế điều hòa số lượng tb máu, chúng
được đảm bảo cân bằng trong suốt quá trình sống của cơ thể, nó còn được
xem là mô chứa tbg trung mô=> nguồn tb có tính mềm dẻo cao, có thể biệt
hóa , hay chuyển biệt hóa thành nhiều kiểu tb chức năng khác nhau.
!#1?#@3A6B4C"
232""8

Đây là loại tbg do chính con người tạo ra nhờ kỹ thuật thao tác gen.Chúng có
các ưu điểm hơn hẳn tbg phôi và tbg phôi trưởng thành:

không vi phạm đạo lý và pháp lý ( không cần trứng hay phôi người)

các đặc tính sinh học tương đương với tbg phôi thường (khả năng tăng sinh vô
hạn và khả năng biệt hóa)

dễ dàng thu nhận ( có thể tạo ra từ bất kỳ 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.
=

Các tbg ung thư được tạo ra bởi các đột biến từ các tbg bình thường; từ
các tb tiền thân bị đột biến. các tế bào tiền thân này (cũng còn gọi là
các tb khuếch đại chuyển-TAC), có thể có khả năng khuếch đại nhưng
chúng thường không có khả năng tự làm mới như một tbg. Để trở thành
tbg ung thư, một tế bào tiền thân phải có sự tích tụ các đột biến gây
nên sự lặp lại, tạo đặc tính tự làm mới.
$?,3@A)*
Một số ứng dụng điển hình

Ghép các tbg tạo máu trong điều trị các tình trạng khác nhau của sự suy thoái
hệ thống tạo máu.

Chữa trị các bệnh thuộc hệ thần kinh

Tái tạo da sau chữa trị bỏng

Tái tạo mô-cơ xương

Nghiên cứu liệu pháp tbg

ứng dụng vào các thủ thuật ghép tủy xương

Chữa trị các bệnh tự miễm dịch, suy giảm miễn dịch.



        ệ ượ ư ộ ữ ị ệ ữ
 ướ

   !"   #  $ ộ ệ ạ ạ ả ẩ ẵ
    %&' ượ ươ ạ ụ ụ

(        )  # ể ộ ươ ứ ữ ị ệ ả ệ
  #% ' &ệ ạ ữ
5D

Điều trị bằng cấy ghép tế bào ES đã được ghi nhận ở nhiều bệnh: Parkinson, tiểu
đường, chấn thương cột sống, sự suy thoái dòng tb purkinje (degeneration), loạn dưỡng
cơ Duchenne's, bệnh tim và sự tạo xương

Để điều trị cho mỗi loại bệnh, tb ES của người phải được điều khiển để biệt hóa thành
các tb có chức năng chuyên biệt trước khi chúng được cấy ghép.

Thuận lợi của việc sử dụng tb ES là khả năng tăng sinh in vitro vô hạn và khả năng có
thể biệt hóa với phổ rộng các loại tb thông qua điều khiển. các ES được cấy ghép có thể
tồn tại, hợp nhất và có chức năng trong cơ thể nhận.

Bất lợi tiềm ẩn của ES trong cấy ghép là chúng có xu hướng cảm ứng, hình thành khối u
(teratomas), dù là u lành tính.
CHIẾN LƯỢC GHÉP TẾ BÀO GỐC

Khi cấy ghép tbg, chúng phải được thu nhận và làm giàu thông qua nuôi cấy, hay các
phương pháp khác để sau đó đưa vào cơ thể bệnh nhân; các tbg này sẽ biệt hóa và
khôi phục lại những tổn thương, mất mát trong bệnh nhân


Ví dụ, sự hủy hoại các tb tiết insulin trong tụy làm giảm mức insulin trong máu gây
bệnh tiểu đường; chữa trị bệnh này cần bổ sung các tb chuyên hóa tiết insulin; sau đó
tiến hành cấy các tb đã chuyển hóa chức năng này vào mô tụy của bệnh nhân.
cấy ghép tế bào gốc trưởng thành
Finding cures and protecting life
the sience of stem cell
công ngh mô và c y ghép c quan  E

Công ngh mô là vi c s d ng các tb chuyên bi t c quan đ nuôi c y trên ệ ệ ử ụ ệ ơ ể ấ
m t giàn giáo (scaffold) ex vivo, các giàn giáo đ c thi t k đ làm tăng ộ ượ ế ế ể
c ng s tái sinh đ n đ c các tb c trú t i v trí c y ghép nó. ườ ự ơ ộ ư ạ ị ấ

Hai ng d ng d th y nh t c a tbg trong công ngh mô là tái t o da có liên ứ ụ ễ ấ ấ ủ ệ ạ
quan đ n s hình thành c u trúc c a các phi n hai chi u, th hai là s hình ế ự ấ ủ ế ề ứ ự
thành x ngươ .
S TÁI T O DA TRONG KHÔNG GIAN HAI CHI UỰ Ạ Ề
V t b ng m t da hoàn ế ỏ ấ
toàn
Nuôi t bào fibroblast lên scaffoldế
scaffold
Công ngh da và nh ng b m t khácệ ữ ề ặ
Huy n phù tb đ nề ơ
Bi u bìể
TBG bi u môể
S tăng sinh trong đk ex vivo đ duy trì ự ể
“holoclone” (qu n th tbg)ầ ể