Công nghệ tế bào gốc

MỤC LỤC
Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................................1
NỘI DUNG
1. Định nghĩa tế bào gốc..................................................................................................2
1.1 Tế bào gốc là gì?.....................................................................................................2
1.1.1 Khái niệm..........................................................................................................2
1.1.2 Nguồn gốc tế bào gốc........................................................................................2
1.1.3 Mục đích nghiên cứu.........................................................................................3
1.1.4 Lịch sử nghiên cứu............................................................................................3
1.2 Đặc điểm của tế bào gốc.........................................................................................4
1.2.1 Tế bào gốc là tế bào không chuyên dụng..........................................................4
1.2.2 Tế bào gốc có thể tự phân chia và tái tạo trong thời gian dài...........................4
1.2.3 Tế bào gốc có thể biến đổi thành tế bào chuyên dụng......................................5
2. Phân loại tế bào gốc.....................................................................................................5
3. Nguồn lấy tế bào gốc....................................................................................................9
4. Một số nghiên cứu về tế bào gốc................................................................................10
4.1 Tế bào gốc tạo máu...............................................................................................10
4.2 Thí nghiệm về tế bào gốc thần kinh chuột............................................................11
4.3 Sản xuất noron từ tế bào gốc.................................................................................11
4.4 Tạo tinh trùng từ tuỷ xương..................................................................................12
4.5 Tế bào gốc từ dây cuống rốn.................................................................................12
5. Ứng dụng của tế bào gốc............................................................................................13
5.1 Tế bào gốc chữa khỏi bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm...................................13
5.2 Ghép tế bào gốc để điều trị bệnh tiểu đường.........................................................14
5.3 Tạo tế bào gan từ mỡ dưới da................................................................................15
5.4 Chữa bệnh Parkinson.............................................................................................15
5.5 Nhân bản vô tính...................................................................................................16
5.6 Biến da người thành tế bào gốc.............................................................................18
KẾT LUẬN...................................................................................................................20
TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong vài thập kỷ gần đây, chúng ta đã được chứng kiến nhiều thành tựu
quan trọng trong nghiên cứu về tế bào và cụ thể là lĩnh vực tế bào gốc. 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 mạnh thay thế các tế bào
bị tổn thương trong các cơ thể trưởng thành, mang lại cho nhân loại hy vọng chữa
được nhiều bệnh mãn tính và nan giải mà hiện nay chưa có biện pháp điều trị hiệu
quả. Các nghiên cứu thực nghiệm trên động vật đã chứng minh liệu pháp điều trị
mới này là có thể và đã có nhiều bằng chứng cho phép chúng ta hy vọng vào triển
vọng của tế bào gốc người. Vậy, làm sao từ một tế bào nhỏ bé ban đầu lại có thể phát
triển thành một cơ thể hoàn thiện với đầy đủ bộ phận cơ quan khác nhau? Câu trả lời
nằm trong từ chìa khóa, đó là TẾ BÀO GỐC. Cũng giống như rất nhiều lĩnh vực khoa
học đang lớn mạnh, nghiên cứu về tế bào gốc làm nảy sinh những câu hỏi về cả mặt
khoa học lẫn mặt đạo đức ngay khi nó đạt được những thành tựu đầu tiên.
Để hiểu rõ vấn đề trên cũng như tìm hiểu các thành tựu y học đương đại mà tế
bào gốc đem lại, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu vấn đề:
“Tế bào gốc và các ứng dụng của tế bào gốc”.

1


NỘI DUNG
1. Định nghĩa tế bào gốc.
1.1 Tế bào gốc là gì?
1.1.1 Khái niệm.
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:

- Tế bào gốc là những tế bào có khả năng sinh sản và biệt hóa cho ra các tế
bào biệt hóa.
- Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hoá và chúng có khả năng biệt hoá
thành các kiểu tế bào chức năng, điều này cho phép chúng có vai trò như hệ
thống sửa chữa mô, tạo những tế bào khác hoạt động bình thường trong cơ thể
sinh vật.
- Tế bào gốc hay còn gọi là tế bào nguồn (cell source) là những tế bào sơ khai chưa
biệt hoá có khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Khả
năng này cho phép chúng hoạt động như một "hệ thống sửa chữa" của cơ thể, khi được
đưa vào các bộ phận khác nhau, tế bào gốc có thể phân chia không giới hạn để lấp đầy
những thiếu hụt tế bào của bộ phận đó (bù đắp cho những tế bào chết đi) chừng nào cơ
thể còn sống...
- 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…
1.1.2 Nguồn gốc tế bào gốc.
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. 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
2


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.
1.1.3 Mục đích nghiên cứu.
Các khoa học gia đều dùng tế bào gốc để nghiên cứu xem có thể làm nảy sinh ra
nhiều loại tế bào khác nhau của các bộ phận trong cơ thể hay không? Và nếu thực hiện
được điều đó thì tế bào gốc có thể được áp dụng trong trị bệnh, để thay thế cho tế bào
đã bị hư hao vì bệnh tật cũng như ngăn ngừa sự già hóa.
Hai vấn đề cốt lõi về tế bào gốc mà các nhà khoa học đang muốn nghiên cứu sâu là:
“Tại sao tế bào gốc lại là tế bào không chuyên dụng có thể tự tái tạo trong nhiều năm
và những triển vọng khi áp dụng công nghệ tế bào gốc vào y học và đời sống”.
1.1.4 Lịch sử nghiên cứu.
- 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 biệt hóa

thành các tế bào thần kinh.
- 1981: Evans và Kaufman và Martin phân lập được tế bào gốc phôi từ khối tế bào
bên trong của phôi túi (blastocyst) chuột.
- 1995 -1996: Tế bào gốc phôi linh trưởng có nhân lưỡng bội bình thường được
phân lập từ khối tế bào bên trong của phôi túi và duy trì trên in vitro.
- 1998: Thomson và cộng sự ở đại học Wisconsin-Madison (Mỹ) tạo ra dòng tế
bào gốc phôi người đầu tiên từ khối tế bào bên trong của phôi túi.
- 1999: Khẳng định khả năng chuyển biệt hóa (transdifferentiation) hay tính mềm

dẻo (plasticity) của tế bào gốc trưởng thành.
3


- 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 ý rằng tế bào
gốc phôi có thể có tính toàn năng, bằng thực nghiệm có thể làm một tế bào “trẻ
lại”.
- 2005: Phát triển kỹ thuật mới cho phép tách chiết tế bào gốc phôi mà không làm
tổn thương phôi.
- 2007: Mario Capecchi, Martin Evans và Oliver Smithies đã nhận giải thưởng Nobel
Y học về các khám phá nền tảng liên quan đến tế bào gốc phôi chuột.
- 2012: John Gurdon và Shinya Yamanaka đã nhận giải Nobel Y học về phát minh các
tế bào trưởng thành có thể “ tái lập trình” để trở thành tế bào các loại (trừ tế bào bào
thai).
1.2 Đặc điểm của tế bào gốc.
1.2.1 Tế bào gốc là tế bào không chuyên dụng.
Một đặc điểm cơ bản của tế bào gốc là nó không chứa một cấu trúc mô đặc biệt nào
nên nó cũng không thực hiện một chức năng chuyên dụng nào. Một tế bào gốc không
thể phối hợp với các tế bào gần đó để lưu thông máu trong cơ thể (như tế bào cơ tim),
nó không thể mang các phân tử oxy trong dòng máu (như hồng huyết cầu), nó không
thể đốt cháy điện hóa học giúp cơ thể có thể di chuyển, nói năng (như tế bào thần
kinh). Tuy nhiên, các tế bào gốc không chuyên dụng này lại có thể biến đổi thành các
tế bào chuyên dụng như tế bào cơ tim, tế bào máu, tế bào não...
1.2.2 Tế bào gốc có thể tự phân chia và tái tạo trong thời gian dài.
Không giống như tế bào cơ, tế bào máu hay tế bào não không thể tự tái tạo, tế bào
gốc có thể tự tái tạo và tái tạo nhiều lần.
Trong các phòng thí nghiệm, một lượng tế bào gốc tương đối có thể tái tạo thành
hàng triệu tế bào gốc khác trong thời gian vài tháng. Nếu sau một quá trình tái tạo tế

bào gốc vẫn là tế bào không chuyên dụng- có thể coi là tế bào mẹ, thì nó lại tiếp tục tái
tạo thành các tế bào mới. Các điều kiện để duy trì tế bào gốc như tế bào không chuyên
dụng là mối quan tâm lớn của các nhà khoa học.
4


1.2.3 Tế bào gốc có thể biến đổi thành tế bào chuyên dụng.
Khi tế bào gốc biến đổi thành tế bào chuyên dụng quá trình này được gọi là sự phân
ly. Hiện các nhà khoa học vẫn đang đi những bước đầu tiên tìm hiểu những yếu tố bên
trong và bên ngoài quá trình này. Yếu tố bên trong được kiểm soát bởi gen của tế bào
nằm trên các chuỗi ADN, có khả năng mang tải thông tin về cấu trúc và chức năng của
tế bào. Các yếu tố bên ngoài là các hóa chất do các tế bào khác kiểm soát, là sự tương
tác với các tế bào khác và một số phân tử trong môi trường vi mô.
2. Phân loại tế bào gốc.
- Theo đặc tính hay mức độ biệt hoá: Theo mức độ biệt hoá có thể xếp tế bào
gốc thành bốn loại: toàn năng (hay thuỷ tổ), vạn năng, đa năng và đơn năng.
+

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 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.

+ 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 biệt khác nhau của cơ thể. Khác với tế bào
5


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.

Hình 3. Tế bào gốc vạn năng (Pluripotent stem cells)

+ 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 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.

6


Hình 4. Tế bào gốc đa năng (Multipotent stem cells)

+ 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 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.
-

Theo nguồn gốc phân lập: 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:
+ 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 giai đoạn sớm (4-7
ngày tuổi). Ở giai đoạn này phôi có hình cầu và được gọi là phôi túi (blastocyst). Phôi túi
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.

Hình 5. Tế bào gốc phôi được tạo thành

7


• 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 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
Hình 6. Tế bào mầm phôi (Embryonic germ cells)

dài hạn hơn trong nuôi cấy nhân tạo do
chúng ở giai đoạn biệt hóa cao hơn.
+ Tế bào gốc thai (Foetal 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.

Hình 7. Tế bào gốc thai (Foetal stem cells)

+

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 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.

8


Hình 8. Vị trí của tế bào gốc trưởng thành trong cơ thể người

Bình thường, các tế bào gốc trưởng thành được cho là có tính đa năng, chúng
có thể phát triển thành nhóm các tế bào có quan hệ mật thiết với nhau trong cùng một
tổ chức. Ví dụ tế bào gốc tạo máu có khả năng hình thành nên tất cả các loại tế bào
máu khác nhau bao gồm hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu, lympho…. 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).
3. Nguồn lấy tế bào gốc.
-

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 phôi túi.
+ Các phôi nhân bản vô tính tạo nên bằng kỹ thuật chuyển nhân tế bào thân.
-

Nguồn lấy tế bào mầm phôi và tế bào gốc thai:
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
9


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.
-

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 9. Các nguồn lấy tế bào gốc

4. Một số nghiên cứu về tế bào gốc.
4.1 Tế bào gốc tạo máu.
Ghép tế bào gốc tạo máu hay thường
được gọi ngắn gọn là ghép tủy là một phương
pháp điều trị bệnh được ứng dụng nhiều trong
ngành huyết học và ung thư học. Phương pháp
này thực hiện quá trình cấy ghép tế bào gốc
tạo máu lấy từ tủy xương hoặc từ máu ghép
vào cơ thể người bệnh để chữa các bệnh lý
huyết học, bệnh lý miễn dịch, di truyền và
một số bệnh lý ung thư khác.

Hình 10. Tế bào gốc lấy
từ tủy xương

Hơn 50 năm kinh nghiệm về tế bào gốc tạo máu các nhà khoa học đã hiểu biết
khá nhiều và sử dụng chúng như một liệu pháp. Hiện nay việc cấy những tế bào gốc
tạo máu đã cho thấy thành công trong việc rối loạn máu và bệnh miễn dịch.
Người ta cũng đã thử sức trong lĩnh vực sử dụng tế bào gốc trong hóa trị liệu
bệnh ung thư nhưng vấn đề này còn phải nghiên cứu nhiều. Một khó khăn trong nghiên
10

cứu là nếu thiếu thận trọng các tế bào ung thư đôi khi cũng được thu nhận và đưa trở
vào cơ thể bệnh nhân cùng với các tế bào gốc.
4.2 Thí nghiệm về tế bào gốc thần kinh chuột.
Ở Canada và Ý, một nhóm các nhà khoa học đã ghép các tế bào gốc thần kinh
chuột vào những con chuột đã bị rút hết tủy. Kết quả là các tế bào gốc này thay đổi số
phận của chúng và biến thành các tế bào gốc tạo máu, những loại tế bào thường chỉ có
ở tủy xương và là nguồn sản sinh ra hồng cầu và các tế bào miễn dịch khác. Từ đó là
một phần của làn sóng các nghiên cứu công bố tồn tại hiện tượng chuyển hướng biệt
hóa và điều đó gợi ý việc có khả năng tạo ra các mô thay thế mà không cần phải hủy
phôi để lấy tế bào gốc phôi.
Một nhóm nghiên cứu khác đã phải mất đến hơn hai năm làm việc cật lực họ
đưa tế bào gốc thần kinh vào 128 con chuột cũng đã bị rút tủy. Tuy nhiên sau một thời
gian nghiên cứu họ đã không thu được kết quả và nhiều người đã công nhận sự thành
công ở trên là sự kỳ diệu. Vì vậy, cho đến nay vẫn chưa có sự nhất trí chung về việc
liệu hiện tượng trên có có ý nghĩa thực tiễn trong y học hay không?
4.3 Sản xuất noron từ tế bào gốc.
Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm gen (LOEX), trường Đại
học Laval (Quebec, Canada) đã thành công trong việc tạo ra các noron từ các tế bào
gốc ở da người.
Sợi nhánh
Nút
Ranvier

Đầu cuối
sợi trục

Công trình của họ đã chỉ ra rằng da
người chứa đựng các tế bào có khả năng tự
phân biệt, nhất là các tế bào thần kinh. Các

Thân
tế bào

thử nghiệm ở LOEX, từ da người lớn có được
sau khi phẫu thuật thẩm mỹ, đã cho thấy rằng

Sợi trục
Nhân

Tế bào
Schwann

Bao Myelin

các tế bào gốc ở da có thể được nhân và tự
khác nhau trong ống nghiệm được đặt ở nơi
thích hợp. Chúng dần dần tạo thành hình

Hình 12. Cấu trúc của một tế bào thần kinh

dạng đặc trưng của các noron, não người có

hơn 100 tỉ noron, mỗi noron liên kết với khoảng 10.000 noron khác.
Khám phá này có thể sẽ có ảnh hưởng lớn tới giới nghiên cứu noron và có thể
mở ra triển vọng điều trị các căn bệnh liên quan đến thần kinh.
11


4.4 Tạo tinh trùng từ tuỷ xương.

Tế bào gốc lấy từ tủy xương đàn ông có
thể được điều chỉnh thành những yếu tố tương
tự như tinh trùng chưa trưởng thành. Phát hiện
sẽ mở ra hướng mới và cách điều trị vô sinh tốt
hơn. Phương thức nghiên cứu là thúc đẩy các tế
bào tiền tinh trùng này phát triển thành tinh Hình 13. Nghiên cứu tạo ra tinh trùng từ
tế bào tủy xương

trùng trưởng thành.

Từ tuỷ xương, nơi có nguồn tế bào gốc phong phú, các nhà nghiên tìm kiếm
những tế bào gốc có hình dạng giống với các tế bào mầm nhất (loại tế bào có cả ở tinh
hoàn của đàn ông lẫn buồng trứng của phụ nữ, mà về sau phân hoá thành tinh trùng
hoặc trứng). Nếu phương pháp này thành công, các nhà khoa học có thể mang lại khả
năng làm cha cho những người đàn ông vô sinh.
Những nhóm nghiên cứu khác cũng đã thực hiện công việc tương tự trên chuột
cái, biến tế bào tuỷ xương của chúng thành tế bào trứng. Tuy nhiên, các nhà nghiên
cứu khác cảnh báo chớ nên vui mừng quá sớm, bởi các tế bào mầm tinh trùng có thể sẽ
không bao giờ lớn lên thành tinh trùng trưởng thành, hoặc có thể bị biến đổi gen đến
mức không thể sử dụng được.
4.5 Tế bào gốc từ dây cuống rốn.
Một nghiên cứu mới nhất và có ý nghĩa
trong thực tiễn là sự phát hiện ra tế bào gốc từ
dây cuống rốn. Người đầu tiên trên thế giới tìm ra
công nghệ tách tế bào gốc từ màng dây rốn đó
chình là PGS.TS. Phan Toàn Thắng.
Tế bào gốc tách ra từ màng dây cuống rốn
này có nhiều ưu điểm vượt trội hoàn toàn so với
tế bào gốc được tìm ra từ mô, tuỷ và phôi thai.
Đầu tiên nó không vi phạm vào y đức, không gây

Hình 14. Tế bào gốc đang
hình thành trong cuống rốn

tổn thương cho bà mẹ và thai nhi trong quá trình thu giữ dây rốn vì vốn nó là thứ bỏ đi
sau khi sinh. Bên cạnh đó, mỗi năm có hàng trăm triệu trẻ em được sinh ra thì sẽ thu
giữ được hàng trăm triệu dây rốn. Theo TS. Thắng thì việc tìm ra công nghệ tách tế bào
12


gốc từ dây cuống rốn có ý nghĩa rất lớn trong việc sử dụng vào nghiên cứu và điều trị
bệnh nhân, vì nó gần như là câu trả lời cho tất cả những khó khăn và trở ngại của công
nghệ tế bào gốc hiện nay.
Cho đến nay, các nhà khoa học trên thế giới đã ghi nhận có cả thảy 69 loại bệnh
lý khác nhau đã và đang được nghiên cứu để điều trị bằng tế bào gốc máu cuống rốn.
Cách thức điều trị đơn giản, các bác sĩ sẽ lấy tế bào gốc lưu trữ ra làm thành dung dịch
rồi tiêm truyền cho bệnh nhân. Tế bào gốc sẽ tìm đến các cơ quan bị tổn thương để hồi
phục nó. Hiện nay, châu Á là nơi phát triển mạnh về lĩnh vực điều trị bệnh bằng công
nghệ tế bào gốc: Trung Quốc đã sử dụng tế bào gốc để điều trị bệnh về thần kinh, Thái
Lan thì mạnh về sử dụng tế bào gốc trong điều trị bệnh tim mạch.
5. Ứng dụng của tế bào gốc.
Tế bào gốc là những tế bào đầu tiên tạo ra phôi người khoảng 2 tuần sau thụ
tinh. Sau đó, chúng biệt hóa thành 250 loại tế bào khác nhau tạo nên các mô và cơ quan
trong cơ thể. Khi tế bào gốc được đưa vào một cơ quan bị tổn thương, nó sẽ biệt hóa
thành tế bào đặc biệt của cơ quan ấy thay thế cho những tế bào chết, giúp phục hồi
chức năng.
Có rất nhiều bệnh không thể điều trị hay điều trị ít hiệu quả bằng các phương
pháp hiện hữu sẽ được chữa khỏi bằng tế bào gốc như: chấn thương tủy sống, xơ gan,
bệnh máu, khối u, thiếu máu cơ tim... Một vài trường hợp đã điều trị thành công và
cũng còn nhiều bệnh đang nghiên cứu.

Với phương pháp sử dụng tế bào gốc của chính bệnh nhân, từ nay tế bào gốc có
thể được tách ra từ tủy sống, da, máu, giác mạc mắt, ở cuống nhau thai, kể cả từ mô
mỡ, rồi chuyển đổi thành tế bào máu, xương hoặc sụn. Tất cả đều có khả năng phân
sinh và tạo ra nhiều tế bào khác hoàn hảo hơn, lành mạnh hơn để phục hồi chức năng
cho các cơ quan, bộ phận suy yếu hay hư hao vì bệnh hoặc đơn giản là đã bị lão hóa.
5.1 Tế bào gốc chữa khỏi bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm.
Thiếu máu hồng cầu hình liềm là bệnh do di truyền của hemoglobin trong hồng
cầu. Các hồng cầu của bệnh nhân có hình lưỡi liềm và hemoglobine bất thường có xu
hướng đóng cục gây tắc mạch. Bệnh nhân dễ bị nhiễm khuẩn và các cục máu đông gây
bít tắc những mạch máu làm tổn thương nhiều cơ quan. Đây là một căn bệnh ở người,
13


nhưng các nhà nghiên cứu đã làm cho bệnh được biểu hiện ở chuột và được chữa lành
bởi những tế bào gốc được sản xuất không phải từ phôi thai.
Các nhà nghiên cứu đã nhân tính hóa các chú chuột thấy có những tế bào biểu
hiện hemoglobin người đột biến của bệnh hồng cầu hình liềm. Người ta lấy các tế bào
da trên đuôi của những chú chuột này nuôi cấy cho tiếp nhận những biến đổi di truyền
(4 gen) làm tái lập chương trình tế bào. Các tế bào này trẻ lại giống hệt với các tế bào
gốc phôi thai.
Có 24 dòng tế bào gốc đã được xác lập, rồi được biến đổi nhờ những yếu tố
hormon khác thành các tế bào gốc sinh huyết - là nguồn gốc của các hồng cầu, bạch
cầu và tiểu cầu trong tủy xương. Một trong các dòng này đã nhận gen của hemoglobin
bình thường thay thế cho gen bệnh của nó. Đó là một kỹ thuật được xem là phương
pháp đặc biệt. Chỉ một vài tế bào trong các tế bào được tái lập chương trình như thế là
đã sinh ra các tế bào gốc sinh huyết bình thường.
Khi thu được những tế bào gốc "thuốc" này các nhà nghiên cứu đã tiêm vào các
chú chuột bị bệnh hồng cầu hình liềm của người. Kết quả thật tuyệt vời, không những
sửa chữa được khuyết tật của hemoglobin bằng cách thay thế 65% hemoglobin bị bệnh
bằng các hemoglobin lành mạnh mà còn nghiên cứu về các hồng cầu mới, được sản

xuất từ các tế bào gốc bị biến đổi này. Trước khi tiêm, ở các chú chuột bị bệnh có sự
sản xuất rất nhiều các tế bào hồng cầu trẻ không trưởng thành để bù lại sự chết sớm của
các tế bào hồng cầu trưởng thành. Sau khi tiêm, số các tế bào này giảm đi ở các chú
chuột được điều trị, các chú chuột thể hiện triệu chứng thiếu máu ít hơn, tủy xương sản
sinh các hồng cầu mới có kích thước, hình dáng gần với bình thường hơn.
5.2 Ghép tế bào gốc để điều trị bệnh tiểu đường.
Phương thức tự ghép (autogreffe) các tế bào gốc lấy trong tủy xương của những
bệnh nhân bị bệnh tiểu đường phụ thuộc insuline (loại 1) đã cho phép những bệnh nhân
này tái sản xuất insuline. Đối với những bệnh nhân bị bệnh tiểu đường loại 1 - bệnh
được đặc trưng bởi một sự thiếu hụt sản xuất insuline, hormone đóng một vai trò quan
trọng trong việc quản lý các chất sinh năng lượng, trong đó có glucose của cơ thể.
Phương thức điều trị bệnh tiểu đường nhờ tế bào gốc như sau: lấy tế bào gốc
trong tủy xương của chính mình, 23 bệnh nhân tiểu đường tự nguyện đã có thể không
cần phải nhận các mũi tiêm insuline mỗi ngày, trong 14-50 tháng liên tiếp. Một trong
14


những bệnh nhân tiểu đường đã đứng vững trong hơn 4 năm không cần tiêm insuline, 4
bệnh nhân trong 3 năm liên tiếp và 3 bệnh nhân khác trong hai năm. 15 bệnh nhân mới
được tuyển mộ nhất đã được hưởng những cải thiện mới nhất về kỹ thuật do nhóm của
G.S.Richard Burt, trường đại học Northwestern đó là không cần đến insuline 19 tháng
sau khi can thiệp.
5.3 Tạo tế bào gan từ mỡ dưới da.
Các nhà khoa học thuộc Viện nghiên cứu ung thư và Trung tâm y học quốc tế
của Nhật Bản đã tạo thành công các tế bào gan từ mỡ dưới da, có thể mở ra một hướng
điều trị mới giúp hồi phục gan người trong tương lai. Các nhà khoa học đã lấy mỡ dưới da
của 7 bệnh nhân, mỗi người 5 gram, và từ các mô mỡ này, họ trích ra một số tế bào mầm mô
giữa. Những tế bào mầm này được cho là có khả năng biến đổi thành các tế bào khác và hình
thành các mô hay cơ quan khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã thêm 3 loại protein giúp các tế
bào mầm này phát triển và ủ chúng trong khoảng 40 ngày, trước khi tất cả các tế bào trở thành tế

bào gan. Trong thời gian các tế bào được ủ, họ phát hiện có ít nhất 14 loại protein và enzyme
chuyển hóa thuốc - vốn chỉ được tạo ra ở gan người. Họ đã tiêm khoảng 1 triệu tế bào này vào
chuột thí nghiệm gặp các trục trặc về gan và phát hiện lượng amoniac của chúng trở lại mức
bình thường.
Phát hiện này có thể mở ra một hướng điều trị mới giúp hồi phục gan người
trong tương lai. Tuy nhiên, để có thể đưa phát hiện này vào ứng dụng lâm sang các nhà
nghiên cứu phải tìm ra cách sản xuất hàng loạt các tế bào gan này.
5.4 Chữa bệnh Parkinson.
Bệnh Parkinson còn gọi là bệnh liệt rung, là
một bệnh thoái hóa ở hệ thần kinh trung ương do sự
mất các tế bào thần kinh sinh dopamine hay noron
sinh dopamine. Bệnh thường xảy ra ở người lớn tuổi
và biểu hiện bằng các triệu chứng tăng trương lực cơ
(cứng cơ), run, không điều khiển được tay chân theo
ý muốn, chậm vận động, đi lại khó khăn, mất các
phản xạ tư thế…

Hình 15. Não của người
bị bệnh Parkinson

Ở bệnh nhân Parkinson, đường dẫn truyền thần kinh giữa chất đen (substantia
nigra pars compacta SNc) nằm giữa não với thể vân bị suy giảm do sự thiếu hụt của
15


các noron sinh dopamine. Đường dẫn truyền này là một trong bốn đường dẫn truyền
dopamine ở não và nó có vai trò quan trọng trong quá trình kiểm soát cử động. Phương
pháp điều trị bệnh Parkinson hiện nay là tăng mức độ dopamine.
Bằng mô hình dùng 6-hydroxydopamine gây bệnh Parkinson ở chuột, chất 7OH-DPAT- một chất chủ vận trên thụ thể dopamine D3 đã chứng tỏ có tác động kích
thích quá trình sản sinh ra các noron sinh dopamine từ các tế bào nguyên bản nội sinh.

Cuối cùng chuột được chữa trị bằng thuốc chủ vận dopamine được tiến hành hai thử
nghiệm hành vi và chứng tỏ là có sự phục hồi chức năng vận động.
Kết quả mới này đã đưa ra bằng chứng có sự thay đổi cơ bản ở đường dẫn
truyền thần kinh sau vài tháng điều điều trị. Nghiên cứu này cũng giúp hiểu rõ hơn dẫn
truyền thần kinh ở mức độ phân tử nhằm tìm ra phương pháp trị liệu mới cho bệnh
Parkinson.
5.5 Nhân bản vô tính.
Nhân bản vô tính (cloning) là hình thức sinh đẻ không có sự kết hợp giữa giống
tính nam và nữ. Đây là phương thức tạo ra một sinh vật mới bằng cách sao y nguyên
tín hiệu di truyền từ một sinh vật cha hoặc mẹ. Nhiều người còn gọi sinh sản vô tính là
sinh sản nhân bản. Theo định nghĩa, nhân bản là tạo ra nhiều bản đúng như bản cũ.
Mở đầu về thành tựu của nhân bản vô tính đó là tạo thành cừu Dolly. Một vài
năm sau người ta đã thành công khi nhân bản vô tính trên các đối tượng khác như chó,
mèo, lợn, lạc đà…
Tại Trung tâm Phát triển Sinh học Riken ở
thành phố Kobe, Nhật Bản người ta đã nhân bản
chuột C3H/HE bằng phương pháp đông lạnh.
Giống chuột này đã chết cách đây 16 năm. Sau khi
chết, xác của nó được đặt trong thùng carton và
ướp lạnh ở nhiệt độ - 200C trong tủ đông lạnh của
trung tâm. Từ đó, nhà sinh học Teruhiko
Wakayama đã có ý định thực hiện một dự án khoa

Hình 16. Chuột C3H/He đông lạnh

học lần đầu tiên trên thế giới: nhân bản vô tính từ một cơ thể đông lạnh.
Ý tưởng này là của Teruhiko Wakayama- ông muốn lập một kỷ lục mới về nhân
bản vô tính từ "vật thể lạnh". Tuy nhiên, kỳ tích này của GS. Wakayama cũng đã đụng
16

chạm đến thành kiến bất di bất dịch lâu nay là không thể nhân bản vô tính từ một cơ
thể đông lạnh mà không được bảo quản tính chất toàn vẹn của tế bào.
Để đánh giá tính khả thi của thử nghiệm này, nhà di truyền học đã sử dụng các
tế bào từ chuột C3H/He, được đông lạnh trong tủ đá 16 năm. Như đã tiên liệu, các mô
tế bào đã bị rối loạn tổ chức, không một tế bào
còn sống hoặc còn nguyên vẹn. Như vậy, với
phương pháp nhân bản cổ điển: đồng hoá màng
của noãn bào không nhân với màng của tế bào
cho bằng một dòng điện yếu, thì không thể
thực hiện được. Nhà di truyền học Teruhiko
Wakayama đã phải thay bằng phương pháp
Hình 17. Chuột được nhân bản từ
chuột đông lạnh

khác, đó là tiêm trực tiếp nhân của tế bào cho
vào trong noãn bào không nhân.

Kết quả ngoài sức tưởng tượng không những phôi tiến triển khả quan mà chất
liệu sử dụng để nhân bản lại được lấy từ tế bào não. Đây là điều kỳ diệu nhất bởi vì tế
bào não được xếp vào loại khó nhân bản vô tính bậc nhất.
Điều được ghi nhận là tế bào não rất giàu glucose. Có nghĩa là chất đường chính
là chất bảo vệ lạnh tự nhiên. Tuy vậy, mặc dù bước đầu đầy hứa hẹn nhưng không có
phôi thai nào tiến triển đến đủ tháng. Vì vậy, êkíp của Riken phải tìm con đường nhân
bản “gián tiếp”- các nhà nghiên cứu bóc tách các tế bào từ các phôi thai chưa đủ tháng
này, rồi nuôi cấy chúng và như vậy họ có được các tế bào gốc dạng phôi thai mà họ sẽ
sử dụng để nhân bản vô tính.
Lần này thì họ đã thành công với kết quả 13 con chuột con đã chào đời. Thành
công này đã gây ra sự quan tâm đối với Alice Jouneau thuộc Viện Phát triển Sinh học
Inra, người đã thực hiện thành công việc nhân bản bò đầu tiên vào năm 1998. Theo TS.

A.Jouneau, điều khiến ông kinh ngạc nhất đó là sự mạnh mẽ của bộ gen bởi vì bất chấp
sự không toàn vẹn của tế bào hay nhân tế bào mà chỉ cần duy nhất phân tử ADN. Phân
tử ADN đã tồn tại được trong sự đông lạnh mà không cần bảo vệ.
5.6 Biến da người thành tế bào gốc.
17


Các nhà khoa học Hà Lan và Thụy Điển đã phát hiện ra tế bào gốc của tất cả các
loại tế bào da, phát hiện này có thể làm thay đổi mạnh mẽ việc chữa trị các bệnh nhân
bị tổn thương da hoặc bỏng nặng.
Tiến sỹ Hans Clevers thuộc Viện Hàn lâm khoa học và nghệ thuật hoàng gia Hà
Lan và các đồng nghiệp đã tiến hành thí nghiệm trên chuột. Kết quả cho thấy tế bào
gốc (trong tủy sống) đã sản sinh ra tất cả các loại tế bào da khác nhau có thể tồn tại
trong các nang tóc. Phát hiện này có thể được áp dụng đối với con người nhằm hỗ trợ
việc điều trị các vết thương hoặc cấy ghép da cho các bệnh nhân bị bỏng.
Da có ba loại tế bào khác nhau; đó là nang tóc, tuyến bã nhờn giữ ẩm và các mô
ở giữa. Các tế bào gốc là những tế bào nguyên thủy mà từ đó phát triển tất cả các tế
bào khác. Trước đây các nhà khoa học cho rằng các tế bào gốc ở mỗi chủng loại tế bào
da chỉ có thể sản xuất ra các tế bào cùng loại, nhưng với phát hiện này thì một tế bào
“mẹ” có thể sản xuất ra cả ba loại tế bào trên. Tiến sỹ Clevers cho biết với phát hiện
trên, các nhà khoa học có thể nuôi trồng một loại da mới với độ ẩm từ các tuyến bã và
hoàn toàn có khả năng mọc lông.
Hai nhóm nghiên cứu Mỹ và Nhật cùng lúc công bố kỹ thuật đột phá biến da
người thành tế bào gốc mà không cần dùng phôi thai. Kỹ thuật này đã chấm dứt sự cần
thiết phải nhân bản vô tính, và cũng chấm dứt những tranh cãi về đạo đức trong suốt
thập kỷ qua.
Điều mà họ thực hiện chỉ là cấy 4 gen cần thiết vào tế bào da. Các gen này sẽ tái
cấu trúc các nhiễm sắc thể trong tế bào da, biến chúng thành tế bào gốc - là những tế
bào có khả năng phân chia thành mọi loại tế bào khác của cơ thể như tim, gan, thần
kinh, máu hoặc xương. Những tế bào này có tiềm năng cực kỳ to lớn trong trị liệu y

khoa.
Cho đến nay, phần đông các nhà khoa học vẫn nghĩ rằng: cách thức duy nhất mà
họ có thể tạo ra tế bào gốc dễ dàng là tạo nên các phôi rồi sau đó thu hoạch tế bào gốc
trong vòng 1 tuần lễ, sau khi phôi đã hình thành. Như vậy phôi sẽ bị hủy diệt trong tiến
trình.
Điều trị tổn thương da GS.TS. Phan Toàn Thắng – ĐHQG Singapore trình bày
một số kết quả nghiên cứu thành công trong việc ứng dụng liệu pháp tế bào gốc trong
điều trị các thương tổn trên da ở bệnh nhân bị tiểu đường và đã được cấp bản quyền.
18


Hình 18. Điều trị các tổn thương trên da của
bệnh nhân tiểu đường

19


KẾT LUẬN
Sự sống của một con người bắt đầu từ khi trứng được thụ tinh tạo thành hợp tử.
Hợp tử phát triển trải qua những lần nguyên phân đầu tiên tạo nên những tế bào có khả
năng tạo thành tất cả mọi bộ phận trong cơ thể con người - những tế bào gốc toàn năng.
Các tế bào gốc toàn năng này sẽ phát triển thành túi phôi. Trong túi phôi có các tế bào
nội tại. Các tế bào này có tính vạn năng và biệt hoá tạo thành các mô, tế bào (trừ màng
phôi) về sau sẽ phát triển thành nhau thai. Ở cơ thể trưởng thành, các tế bào gốc được
tìm thấy trong nhiều cơ quan, mô như tuỷ xương, thận, gan và có khả năng biệt hoá
thành một vài tế bào.
Nghiên cứu ứng dụng quá trình phát triển và biệt hóa của tế bào gốc có thể
mang lại lợi ích to lớn trong chữa trị bệnh trong đó bao gồm cả khả năng dùng tế bào
gốc để thay thế các tế bào của cơ thể bị tổn thương, thoái hóa hoặc không thực hiện
được chức năng và có triển vọng trở thành một liệu pháp chữa trị được nhiều chứng

bệnh. Việc nghiên cứu, tìm hiểu tế bào gốc sẽ giúp con người tìm ra bí mật của sự sống
và các quá trình sinh học thông qua quá trình sự tự đổi mới và biệt hoá của các tế bào
gốc, đặc biệt là các tế bào gốc phôi. Tuy nhiên, việc nghiên cứu còn nhiều hạn chế do
các quan điểm đạo đức, tâm lí xã hội và những khó khăn trong chính bản thân việc
nghiên cứu. Đặc biệt, là mối quan hệ giữa tế bào gốc và căn bệnh ung thư. Trên cơ sở
đó, cần nâng cao năng lực nghiên cứu để xây dựng những liệu pháp mới điều trị các
căn bệnh nguy hiểm, góp phần nâng cao sức sống cho con người.

20


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Thành Hổ (2004), “Di truyền học”, Nhà xuất bản Giáo Dục.
2. Phạm Thành Hổ (2005), “Nhập môn công nghệ Sinh học”, Nhà xuất bản Giáo Dục.
3. Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc (2007), “Công nghệ sinh học trên người và
động vật”, Nhà xuất bản Giáo Dục.
4. Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, Trương Định (2009), “Công nghệ tế bào gốc”,
Nhà xuất bản Giáo Dục.
5. Nguyễn Như Hiền (2008), “Giáo trình sinh học tế bào”, Nhà xuất bản Giáo Dục.
6.
7. />8. />9. />