Chương 5 Tế bào gốc TS. Đặng Đức Long

CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
Một số khái niệm nền tảng:
+/ Biệt hóa (differentiation): Là quá trình các tế bào mang một
đặc tính riêng biệt và trở thành “được định hình” dưới góc độ
tế bào học. Hay nó có thể được hiểu là quá trình mà tế bào ít
chuyên biệt trở nên tế bào chuyên biệt hơn (về hình thái, cấu
trúc, chức năng).
+/
Chuyển
biệt
hóa
(
transdifferentiation
) hay
tính
“
mềm
dẻo
”
+/
Chuyển
biệt
hóa
(
transdifferentiation
) hay
tính
“
mềm
dẻo
”

(plasticity): là khả năng một tế bào gốc, phần nào đã “được
định hình”, có thể biệt hóa thành các loại tế bào khác với loại
mà nó “được định hình”. Nói cách khác là khả năng một tế bào
gốc trưởng thành của một mô, một tạng, hoặc một hệ thống có
thể biệt hóa thành một loại tế bào của một mô, một tạng, hoặc
một hệ thống khác. Ví dụ tế bào gốc tạo máu có thể biệt hóa
thành các tế bào thần kinh hoặc các tế bào cơ.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
Một số khái niệm nền tảng:
+/ Chuyển biệt hóa (transdifferentiation) hay tính “mềm dẻo”
(plasticity): Chuyển biệt hóa có thể diễn ra trên in vitro trong
những điều kiện nuôi cấy thích hợp cho việc định hướng biệt
hóa hoặc có thể diễn ra trên in vivo khi tế bào gốc được đưa
vào tổ chức tương ứng. Ví dụ tiêm tế bào gốc lấy từ máu
cuống rốn vào vị trí tổn thương cơ tim, dưới điều kiện vi môi
cuống rốn vào vị trí tổn thương cơ tim, dưới điều kiện vi môi
trường cơ tim, các tế bào gốc này có thể phục hồi cơ tim và
các mạch máu khu vực.
+/ Giải biệt hóa (dedifferentiation): là quá trình trong đó đặc
tính “được định hình” của một tế bào bị đảo ngược. Tức là từ
một tế bào đã biệt hóa trở thành tế bào ít biệt hóa hơn.
Trước kia nhiều người cho rằng không thể giải biệt hóa tế bào.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
Một số khái niệm nền tảng:
Trước kia người ta cho rằng không thể giải biệt hóa tế bào. Tế
bào được sinh ra, biệt hóa rồi chết là một quá trình không thể
đảo ngược. Tuy nhiên, những thành tựu nghiên cứu gần đây cho
thấy có thể giải biệt hóa tế bào. Tính mềm dẻo của tế bào gốc
trưởng thành là một minh chứng cho khả năng giải biệt hóa tế
bào. Trong trường hợp này các tế bào gốc tạo máu đã quay trở

bào. Trong trường hợp này các tế bào gốc tạo máu đã quay trở
lại một giai đoạn “trẻ hơn” để có thể không biệt hóa thành các tế
bào máu nữa mà biệt hóa thành các tế bào khác (thần kinh, cơ ).
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.1. Khái niệm:
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 nghiệm nhất định, tế bào gốc có thể cảm ứng biệt hóa
thành các tế bào có chức năng chuyên biệt như tế bào cơ tim, tế
bào tuyến tụy, tế bào bào da, tế bào máu, tế bào thần kinh…
5.2. Xếp loại tế bào gốc:
5.2.1. Xếp loại theo đặc tính hay mức độ biệt hoá:
có thể bốn loại tế bào gốc: toàn năng (hay thuỷ tổ), vạn năng, đa
năng và đơn năng.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.2. Xếp loại tế bào gốc:
5.2.1. Xếp loại theo đặc tính hay mức độ biệt hoá:
1/ 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 triển thành thai nhi, tạo nên một cơ thể sinh
vật hoàn chỉnh. Trứng đã thụ tinh (hợp tử) và các tế bào được
vật hoàn chỉnh. Trứng đã thụ tinh (hợp tử) và các tế bào được
sinh ra từ những lần phân chia đầu tiên của 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 cả các dòng
tế bào để tạo nên một cơ thể sinh vật hoàn chỉnh.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.2. Xếp loại tế bào gốc:
5.2.1. Xếp loại theo đặc tính hay mức độ biệt hoá:

2/ 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.
Nó 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
ngoài. Ba lá mầm phôi này là nguồn gốc của tất cả các loại tế
bào chuyên biệt khác nhau của cơ thể. Khác với tế bào gốc
toàn năng, các tế bào gốc vạn năng không thể phát triển thành
thai, không tạo nên được một cơ thể 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.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.2. Xếp loại tế bào gốc:
5.2.1. Xếp loại theo đặc tính hay mức độ biệt hoá:
3/ 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 có liên quan mật thiết, ví dụ chỉ tạo
nằm trong một hệ tế bào có liên quan mật thiết, ví dụ chỉ tạo
nên các tế bào máu (bao gồm hồng cầu, bạch cầu, 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 gốc thần kinh chỉ có tính đa năng; nhưng trong
những điều kiện nhất định, chúng vẫn có thể chuyển biệt hóa
và trở nên có tính vạn năng.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.2. Xếp loại tế bào gốc:
5.2.1. Xếp loại theo đặc tính hay mức độ biệt hoá:
4/ 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
chỉ có khả năng biệt hóa theo một dòng. Ví dụ mẫu tiểu cầu, tế
bào định hướng dòng lympho, tế bào định hướng dòng hồng
cầu, dòng bạch cầu Trong điều kiện bình thường, các tế bào
gốc trưởng thành trong nhiều tổ chức đã biệt 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 tự
tái tạo mô, thay thế các tế bào mô chết vì già cỗi bằng các tế
bào mô mới.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.2. Xếp loại tế bào gốc:
5.2.1. Xếp loại theo đặc tính hay mức độ biệt hoá:
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.2. Xếp loại tế bào gốc:
5.2.2. Xếp loại theo nguồn gốc phân lập:
có thể xếp loại tế bào gốc làm 3 loại: tế bào 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/ Tế bào gốc phôi (Embryonic stem cells-ESCs) và tế bào mầm
phôi (Embryonic germ cells
)
phôi (Embryonic germ cells
)
Tế bào gốc phôi là các tế bào gốc vạn năng được lấy từ phôi
giai đoạn 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.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.2. Xếp loại tế bào gốc:
5.2.2. Xếp loại theo nguồn gốc phân lập:
1/ Tế bào gốc phôi (Embryonic stem cells-ESCs) và tế bào mầm
phôi (Embryonic germ cells) (tiếp)
Tế bào mầm phôi là các tế bào mầm nguyên thủy có tính vạn
năng. Đó là các tế bào sẽ hình thành nên giao tử (trứng và tinh
trùng) ở người trưởng thành. Các tế bào mầm nguyên thủy này
trùng) ở người trưởng thành. Các tế bào mầm nguyên thủy này
được phân lập từ phôi 5-9 tuần tuổi hoặc từ thai nhi. So với tế
bào gốc phôi, các tế bào mầm phôi khó duy trì dài hạn hơn
trong nuôi cấy nhân tạo do chúng ở giai đoạn biệt hóa cao hơn.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.2. Xếp loại tế bào gốc:
5.2.2. Xếp loại theo nguồn gốc phân lập:
2/ Tế bào gốc thai (Fetal stem cells): là các tế bào vạn năng
hoặc đa năng được phân lập từ tổ chức thai sau nạo phá thai
hoặc từ máu cuống rốn sau khi sinh. Nhiều người cho rằng, tế
bào gốc thai thuộc loại tế bào gốc trưởng thành ở giai đoạn biệt
hóa
thấp
.
hóa
thấp
.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.2. Xếp loại tế bào gốc:

5.2.2. Xếp loại theo nguồn gốc phân lập:
3/ 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 tìm thấy với một số lượng ít trong các mô của người
trưởng thành (máu ngoại vi, mô não, mô da, mô cơ…). Tuy
nhiên, cũng có thể tìm thấy ở trẻ em, thai nhi và có thể tách
nhiên, cũng có thể tìm thấy ở trẻ em, thai nhi và có thể tách
chiết từ máu cuống rốn. Trong cơ thể, vai trò chủ yếu của các tế
bào gốc trưởng thành là duy trì và sửa chữa tổ chức mà ở đó
chúng được tìm ra. Bình thường, các tế bào gốc trưởng thành
được cho là có tính đa năng. Tuy nhiên, các bằng chứng gần
đây cho thấy một số loại tế bào gốc trưởng thành còn có thể có
tính vạn năng, hoặc ít nhất có khả năng biệt hóa thành nhiều
loại tế bào khác nhau (tức là có tính mềm dẻo-plasticity)
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.3. Nguồn lấy tế bào gốc:
5.3.1. 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

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 bào thân.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.3. Nguồn lấy tế bào gốc:

5.3.2. Nguồn lấy tế bào mầm phôi và tế bào gốc thai: là thai động
vật hoặc thai thai nhi nạo bỏ. Với thai người nạo bỏ, thường chỉ
lấy ở thai nhi dưới 6 tuần tuổi (thai sớm, mức độ biệt hóa chưa
cao). Tổ chức mầm sinh dục thai là nơi lấy tế bào mầm phôi, các
tổ chức khác của thai (não, gan) là nơi lấy tế bào gốc thai.
5
.
3
.
3
.
Nguồn
lấy tế bào gốc trưởng thành
:
t
hường
lấy từ các tổ
5
.
3
.
3
.
Nguồn
lấy tế bào gốc trưởng thành
:
t
hường
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…
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.3. Nguồn lấy tế bào gốc:
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.4. Ưu và nhược điểm của các loại tế bào gốc:
5.4.1. Tế bào gốc phôi:
Do có tính vạn năng và dễ tăng sinh khi nuôi cấy, tế bào gốc phôi
có lẽ thuận lợi hơn cho liệu pháp điều trị bằng tế bào gốc.
Tuy nhiên 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 tế bào gốc cần được định hướng biệt hóa thành
tiêm. Do đó các tế bào gốc cần được định hướng biệt hóa thành
các tế bào mong muốn trước khi được tiêm vào vị trí tổn thương.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.4. Ưu và nhược điểm của các loại tế bào gốc:
5.4.1. Tế bào gốc phôi:
Có một số kỹ thuật được dùng để kiểm soát sự biệt hóa tế bào gốc
trên nuôi cấy thực nghiệm, 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 gen đặc hiệu vào những tế bào này.
Một
trở ngại khác có thể có của việc sử dụng các dòng tế bào gốc
Một
trở ngại khác có thể có của việc sử dụng các dòng tế bào gốc
phôi trong tế bào gốc trị liệu là khi truyền tế bào gốc từ một cơ
thể này vào một cơ thể khác chúng có thể bị loại bỏ bởi cơ chế
miễn dịch vì hệ miễn dịch của cơ thể nhận coi các protein có trên
bề mặt tế bào gốc truyền vào như một kháng nguyên lạ.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.4. Ưu và nhược điểm của các loại tế bào gốc:

5.4.2. Tế bào gốc trưởng thành:
Lợi ích của việc sử dụng tế bào gốc trưởng thành lấy từ bệnh
nhân: đó là các tế bào của bản thân bệnh nhân có thể được nhân
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 thân bệnh nhân có thể loại bỏ khả năng chúng bị thải loại bởi
bản thân bệnh nhân có thể loại bỏ khả năng chúng bị thải loại bởi
hệ thống miễn dịch. Các tế bào gốc trưởng thành về cơ bản là có
tính đa năng, tuy nhiên cũng có thể có tính vạn năng (nhờ khả
năng mềm dẻo) cho phép chúng biệt hóa thành các chủng loại tế
bào khác nhau. Nhược điểm của việc sử dụng tế bào gốc trưởng
thành là chúng có rất ít trong các tổ chức trưởng thành và khó
nhân lên về số lượng trong nuôi cấy hơn so với các tế bào gốc
phôi do chúng ở giai đoạn biệt hóa cao hơn.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.5. 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, số lượng 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 vi tro, cho phép tạo ra lượng lớn.
Về cơ bản có tính đa năng, có thể có tính vạn
năng.
Gần như bất tử

Không bất tử, số lần phân chia bị giới hạn

Gần như bất tử

Không bất tử, số lần phân chia bị giới hạn

Nguy cơ tạo các khối u teratoma cao
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.
Ít nguy cơ tạo các khối u teratoma
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 người khác thì vẫn bất
đồng gây phản ứng 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 là nguồn tế bào
tốt nhất cho ghép.

CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.6. Ứng dụng tế bào gốc:
5.6.1. Ghép tế bào gốc trị liệu: 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; thuộc loại 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 sau:
•
Sản

xuất dòng tế bào gốc:
•
Sản
xuất dòng tế bào gốc:
o Thu tế bào gốc: từ phôi hoặc từ tổ chức trưởng thành.
o Nuôi cấy các tế bào gốc này nhằm nhân lên về mặt số lượng.
• Với tế bào gốc phôi, cần nuôi cấy trong các điều kiện môi
trường lý hóa thích hợp để định hướng biệt hóa thành các tế bào
mong muốn.
• Ghép tế bào gốc, đưa các tế bào gốc này vào các khu vực tổn
thương cần sửa chữa.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.6. Ứng dụng tế bào gốc:
Ứng dụng tế bào gốc trưởng thành trong điều trị: tế bào gốc
trưởng thành đã được sử dụng trong điều 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 vết
thương da, điều trị ung thư (kết hợp với hóa chất và tia xạ), u não,
u nguyên bào võng mạc, ung thư buồng trứng, các khối u đặc,
u nguyên bào võng mạc, ung thư buồng trứng, các khối u đặc,
ung thư tinh hoàn, đa u tủy, lơ-xê-mi, ung thư vú, u nguyên bào
thần kinh, u lympho Non-Hodgkin, carcinoma tế bào thận, tái tạo
cơ tim sau cơn đau tim, đái đường type I, tổn thương xương và
sụn, bệnh Parkinson…
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.6. Ứng dụng tế bào gốc:
Ứng dụng tế bào gốc phôi trong điều trị:
Tuy có nhiều triển vọng, hiện nay các tế bào gốc phôi chưa được
dùng trong tế bào gốc trị liệu trên người. Các bệnh có thể được

điều trị bằng ghép các tế bào có nguồn gốc từ tế bào gốc phôi
người bao gồm bệnh Parkinson, đái đường, chấn thương tủy
sống, suy tim… Vấn đề là khi điều trị cho các bệnh này yêu cầu
các tế bào gốc phôi phải được định hướng biệt hóa thành các
các tế bào gốc phôi phải được định hướng biệt hóa thành các
chủng loại tế bào đặc thù trước khi ghép.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.6. Ứng dụng tế bào gốc:
Ứng dụng tế bào gốc phôi trong điều trị:
Một ưu điểm của dùng tế bào gốc phôi so với tế bào gốc trưởng
thành 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 được định hướng biệt hóa. Ưu thế này sẽ tăng lên nếu như
trong quá trình ghép tế bào/mô, các tế bào gốc phôi không gây
kích hoạt quá trình thải ghép do miễn dịch. Có thể tránh tính sinh
kích hoạt quá trình thải ghép do miễn dịch. Có thể tránh tính sinh
miễn dịch của các tế bào phát triển từ tế bào gốc phôi người bằng
chuyển gen cơ thể nhận vào các tế bào gốc phôi làm cho chúng
mang các phân tử kháng nguyên hòa hợp tổ chức (MHC) lớp I
của cơ thể nhận, hoặc bằng kỹ thuật chuyển nhân để tạo ra các tế
bào gốc phôi đồng nhất về gen với người nhận mô ghép.
CHƯƠNG 5: TẾ BÀO GỐC
5.6. Ứng dụng tế bào gốc:
Ứng dụng tế bào gốc phôi trong điều trị:
Nhược điểm của dùng tế bào gốc phôi cho ghép trị liệu là dễ hình
thành các khối u teratoma. Điều này làm cho tế bào gốc phôi
chưa được sử dụng trong ghép tế bào gốc trị liệu trên lâm sàng.
Hiện đã có một số phương pháp nhằm loại bỏ các tế bào gốc phôi
không biệt hóa trước khi ghép cho phép có thể tránh việc hình
thành các khối u teratoma trên cơ thể nhận

.
thành các khối u teratoma trên cơ thể nhận
.
5.6.2. Công nghệ mô (tissue engineering): Có thể coi công nghệ
mô là một ứng dụng của tế bào gốc trị liệu. Sửa chữa tổ chức
bằng công nghệ mô có thể được thực hiện bằng cách nuôi cấy tế
bào gốc và sau đó ghép vào mô tổn thương.