CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chương 4: TẾ BÀO GỐC (STEM CELL)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
KHOA CNSH - CNTP
Chương 4

TẾ BÀO GỐC
(STEM CELL)

Thái Nguyên, 2010
(Slides assembled from diverse sources)


NỘI DUNG






Một số khái niệm
Định nghĩa
Lịch sử
Phân loại
Tiềm năng ứng dụng


MỘT SỐ KHÁI NIỆM




Biệt hóa (differentiation): Là q trình các tế bào

mang một đặc tính riêng biệt và trở thành “được
định hình” dưới góc độ phơi thai học.
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”.



Diễn ra in vitro
Diễn ra in vivo khi tế bào gốc được đưa vào tổ chức
tương ứng


MỘT SỐ KHÁI NIỆM


Giải biệt hóa hay phản biệt hóa hay biệt hóa
ngược (dedifferentiation): Là q 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 khơng thể giải biệt
hóa tế bào. Tế bào được sinh ra, biệt hóa rồi chết là
một q trình khơng 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.


ĐỊNH NGHĨA




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 thích hợp, chúng
có thể biệt hóa thành các kiểu TB chức
năng trong cơ thể như TB cơ tim, TB da,
TB não, TB sinh dục…


LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU








1900, giới khoa học châu Âu nhận ra rằng mọi tế

bào máu bắt nguồn từ một TB nguyên thủy đặc
thù => '‘Tế bào gốc''
1940, các nhà nghiên cứu phát hiện các dịng TB
gốc phơi ở chuột.
1981, Gail Martin và Martin Evans lần đầu tiên
tách được TB gốc từ phơi chuột.
1997, nhóm Ian Wilmut cơng bố nhân bản thành
cơng động vật có vú đầu tiên => cừu Dolly.


LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU






1998, Jame.Thomson, Madison và John Gearhart
( Mỹ) nuôi cấy thành công TB gốc người.
2001, Các nhà khoa học tại Advanced Cell
Technology đã nhân bản phôi người thành công
đầu tiên (giai đoạn 4 – 6 tế bào).
2005, Các nhà nghiên cứu ở Đại học Kingston
(Anh) đã tuyên bố phát hiện một loại TB gốc
giống TB gốc phôi được thu nhận trong máu
cuống rốn.


LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU


Tháng 10/2007, Mario Capecchi, Martin
Evans và Oliver Smithies đã nhận giải
thưởng Nobel Y học về các khám phá nền
tảng liên quan đến TB gốc phôi chuột.
Mario R. Capecchi
(người Mỹ gốc Italia),
Martin J. Evans (Anh),
Oliver Smithies (Mỹ)
(ảnh - từ trái sang phải)


PHÂN LOẠI



Theo tiềm năng biệt hóa
Theo vị trí thu nhận


PHÂN LOẠI THEO TIỀM NĂNG
BIỆT HĨA





Tế bào gốc tồn năng
Tế bào gốc đa năng
Tế bào gốc một vài tiềm năng

Tế bào gốc đơn năng


PHÂN LOẠI THEO TIỀM NĂNG
BIỆT HĨA


Tế bào gốc tồn 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 tồn 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


PHÂN LOẠI THEO TIỀM NĂNG
BIỆT HÓA


Tế bào gốc vạn năng hay đa 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
phơi – lá trong, lá giữa và lá ngoài.
Các tế bào gốc vạn năng không thể phát triển thành
thai, không tạo nên được một cơ thể sinh vật hồn
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.



PHÂN LOẠI THEO TIỀM NĂNG
BIỆT HÓA


Tế bào gốc một vài tiềm 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.


PHÂN LOẠI THEO TIỀM NĂNG
BIỆT HÓA


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
dịng.
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 dịng tế bào.
Khả năng biệt hóa theo dịng này cho phép duy trì
trạng thái sẵn sàng tự tái tạo mơ, thay thế các tế bào

mơ chết vì già cỗi bằng các tế bào mô mới.


PHÂN LOẠI THEO NGUỒN GỐC






Tế bào gốc phôi
Tế bào gốc sinh dục
Tế bào gốc nhũ nhi hay gốc thai
Tế bào gốc trưởng thành
Tế bào gốc ung thư


PHÂN LOẠI THEO NGUỒN GỐC

Zygote

Phôi dâu
(3 ngày)

Phôi nang
(5-7 ngày)

Tế bào
gốc phôi
(Vạn tiềm năng)

Phôi
4 tuần

Phôi
6 tuần

Tế bào
mầm phôi
(Vạn tiềm năng)

Sơ sinh

Trưởng thành

Tế bào gốc từ
người trưởng thành
(Một vài tiềm năng)
Tế bào gốc nhũ nhi từ
dây rốn, nhau thai, trẻ sơ sinh
(Đa tiềm năng)

Tế bào gốc thai từ các mô của thai
(Đa tiềm năng hoặc vạn tiềm năng)


PHÂN LOẠI THEO NGUỒN GỐC


Tế bào gốc phôi (Embryonic stem cells-ESCs):





Tế bào gốc phôi là các tế bào gốc vạn năng được lấy
từ giai đoạn phôi nang (4-7 ngày tuổi).
Blastocyst có cấu trúc gồm 3 thành phần: Một lớp tế
bào bên ngồi (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).


DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH THỤ TINH VÀ LÀM TỔ CỦA PHÔI


Tế bào gốc phôi
(Embryonic stem
cells-ESCs):


Các đặc tính của tế bào gốc phơi


TẾ BÀO GỐC PHÔI
(Embryonic Stem Cell)

(Nguồn: Fischbach GD và Fischbach RL. 2004
J. Clin. Invest.; 114:1364-1370.)

PHÂN LOẠI THEO NGUỒN GỐC


Tế bào mầm phôi gốc sinh dục (Embryonic
germ cells):




Các tế bào mầm nguyên thủy này được phân
lập từ phơi 5-9 tuần tuổi
Đó là các tế bào sẽ hình thành nên giao tử
(trứng và tinh trùng) ở người trưởng thành.


PHÂN LOẠI THEO NGUỒN GỐC


Tế bào gốc thai (Foetal stem cells):




Được thu nhận từ các mô của thai bỏ hay các
phần phụ của thai nhi sau khi sinh
Các nguồn thu nhận bao gồm: máu dây rốn,
nước ối, mô nhau thai, mô cuống rốn.

PHÂN LOẠI THEO NGUỒN GỐC


Tế bào gốc trưởng thành (Adult stem
cells/Somatic stem cells):




Là các tế bào chưa biệt hóa được tìm thấy với
một số lượng ít trong các mơ của người
trưởng thành (tủy xương, máu ngoại vi, mô
não, mô da, mơ cơ…).
Trong cơ thể, vai trị chủ yếu của các tế bào
gốc trưởng thành là duy trì và sửa chữa tổ
chức mà ở đó chúng được tìm ra.