Nội dung
Phân loại tế bào gốc
Có nhiều quan điểm trong phân loại tế bào gốc.
Vào thời điểm năm 2005 trở về trước, người ta thường chia tế bào gốc thành hai dạng cơ bản:
- Tế bào gốc phôi (phân lập từ phôi)
- Tế bào gốc trưởng thành (gồm các tế bào gốc của cơ thể trưởng thành và tế bào gốc nhũ nhi)
Trong các năm từ 2005 – 2007, nhiều tác giả đã chính thức công nghận tế bào gốc nhũ nhi là một nhóm riêng biệt. mặc dù không phải là tế bào gốc phôi, nhưng rõ ràng về giải phẫu học, các tế bào gốc nhũ nhi không thể khai thác được trong một cơ thể trưởng thành. Hơn nữa, tiềm năng “gốc” của chúng cũng lớn hơn các tế bào gốc trưởng thành, chưa kể các kỹ thuật thu nhận, thao tác chúng cũng có điểm khác biệt.
Một số tác giả khác lại chia tế bào gốc thành bốn loại, bao gồm:
- tế bào gốc phôi
- tế bào gốc thai
- tế bào gốc cuống rốn
- tế bào gốc trưởng thành
Nhưng kể từ giải Nobel Sinh lý và Y khoa 2008 với công trình (độc lập) của Shinya Yamanaka (Đại học Kyoto Nhật Bản) và Jame Thompson (Đại học Wiconson, Mĩ), cũng như thuyết tế bào gốc ung thư đực nhiều nghiên cứu thẩm định, các tác giả của cuốn Công nghệ tế bào gốc do Pham Kim Ngọc chủ biên đã tiếp tục phát triển và đề nghị một cách phân loại khác – chia tế bào gốc thành năm nhóm chính:
- Tế bào gốc phôi (thu nhận từ phôi giai đoạn tiềm làm tổ – Blastocyst) Phân loại tế bào gốc
- Tế bào gốc nhũ nhi (thu nhận từ thau, mô cuống rốn, máu cuống rốn, nhau thau, dịch ối, màng lót dây rốn..) Phân loại tế bào gốc
- Tế bào gốc trưởng thành (từ cơ thể trưởng thành) Phân loại tế bào gốc
- Tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPS), có thể tạm hiểu là tế bào gốc phôi nhân tạo hay tế bào gốc nhân tạo , chúng mang tiềm năng của các tế bào gốc phôi (chúng được tạo ra do có sự thao tác in vitro trên chính bộ gen đã biệt hóa chức năng của chúng).
- Tế bào gốc ung thư, được coi là nguồn gốc của khối u và chúng chỉ có trong khối u ác tính.
Từ năm nhóm lớn trên, người ta có thể chia thành các nhóm nhỏ hơn. Một số nhà nghiên cứu nghĩ rằng, các tế bào gốc trưởng thành và thai nhi có thể cũng liên quan đến tế bào gốc phôi. Tương tự, một vài tế bào gốc được quan sát trong cơ thể trưởng thành có thể mang đặc điểm tàn dư của tế bào gốc phôi, chúng được tạo ra để biệt hóa thành các cơ quan đang phát triển, hay được cất giữ tại những “ổ” tế bào gốc trong cơ quan (nơi mà chúng sẽ được sử dụng cho việc sửa chữa khi mô bị tổn thương). Tất nhiên ngoại trừ tế bào gốc ung thư, bởi chức năng của chúng là tạo ra mô bệnh. Phân loại tế bào gốc Phân loại tế bào gốc Phân loại tế bào gốc
Hệ thống phân loại tế bào gốc theo nguồn gốc thu nhận
1. Tế bào gốc phôi
Tế bào gốc phôi được thu nhận trực tiếp từ phôi (embryo) của người và động vật có vú, chúng có tiềm năng biệt hóa lớn nhất. Nhóm này gồm các tế bào được thu nhận từ lớp sinh khối bên trong (Inner Cell Mass), các tế bào mặt trong của lớp dưỡng bào trophoblast, các tế bào mầm sinh dục (EG) và gần đây, người ta còn tiến hành thu nhận các tế bào gốc từ phôi sớm (trước blastocyst). Tuy nhiên, trong nhiều tài liệu, tế bào gốc phôi thường dùng để ám chỉ tế bào gốc thu nhận từ lớp ICM của phôi giai đoạn phôi nang.
Hầu hết các tế bào thu nhận từ phôi là các tế bào gốc vạn năng (pluripotential), nhưng chúng phải thỉa mãn 3 điều kiện:
- Khi chúng được tiêm vào khoang của phôi (giai đoạn phôi nang), nhóm tế bào này sẽ tạo nên phôi khảm.
- Khi chúng được tiêm dưới da, hay dưới vỏ thận của động vật sống (Chẳng hạn như chuột), các tế bào này sẽ hình thành khối u quái.
- Khi nhận các tín hiệu kích thích phụ hợp, chúng có khả năng biệt hóa thành các kiểu tế bào có nguồn gốc phát triển từ ba lá phôi.
Dựa vào các tính chất trên, người ta có thể kiểm tra tính vạn năng của các tế bào.
Ngày nay, nhờ sự phát triển của các kỹ thuật, các công cụ phân tích phân tử dựa trên ADN, ARN, protein, người ta có thể dễ dàng xác định các marker của tế bào gốc.
Nguồn phôi cho thu nhận tế bào gốc hiện nay chủ yếu từ công nghệ thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) hay tiêm tinh trùng vào tế bào chất của trứng (ICSI . Bằng một trong hai kỹ thuật này nhiều phòng thí nghiệm có thể tạo ra phôi một cách chủ động. Phôi được nuôi, ủ và thu nhận tế bào gốc ở giai đoạn cần thiết. Ngoài ra, một số trung tâm, phòng thí nghiệm trên toàn thế giới phát triển nguồn tế bào gốc từ phôi chuyển nhận, chuyển gen, hay phôi tạo dòng hoặc nhân bản. Đây là hướng đi mới để tạo nguồn tế bào gốc phôi sử dụng trong điều trị bệnh.
2. Tế bào gốc nhũ nhi
Tế bào gốc nhũ nhi thường được thu nhận từ mô cua thai bỏ, hay các phần phụ của thai nhi dau khi sinh. Các nguồn để thu nhận tế bào gốc nhũ nhi có thể bao 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.
Ở các mô của thai bỏ, người ta có thể thu nhận nhiều kiểu tế bào tiền thân, các tế bào gốc đa năng. Chẳng hạn, có thể thu nhận tế bào gốc thần kinh, các tế bào tiền thân thần kinh từ não của thai bỏ. Nhìn chung, các tế bào gốc từ nguồn này có tiềm năng ứng dụng lớn trong cấy ghép điều trị bệnh. Tuy nhiên, vấn đề đạo đức luôn là cản trở lớn nhất.
Sự biệt hóa tế bào gốc trưởng thành
Nguồn tế bào gốc thu từ những phần bỏ sau khi sinh như máu dây rốn, dây rốn, nước ối hay nhau tha chủ yếu là các tế bào gốc tạo máu và các tế bào gốc trung mô. Nguồn tế bào gốc từ máu cuống rốn đã được phát hiện trương đối lâu và đã ứng dụng cứu sống hàng triệu người bệnh trên khắp thế giới.
Tương tự tế bào gốc thu nhận từ cơ thể trưởng thành, các tế bào gốc nhĩ nhi thường có tiềm năng biệt hóa ở mức đa năng, hay vài tiềm năng, hoặc là các tế bào tiền thân. Những tế bào gốc này được xác định không thể có ba đặc tính của tế bào gốc phôi như đã nói ở trên. Chính vì đặc điểm hạn chế này mà nhiều tác giả đã xếp các tế bào gốc nhũ nhi chung nhóm với các tế bào gốc trưởng thành.
3. Tế bào gốc trưởng thành
Tế bào gốc trưởng thành là các tế bào được thu nhận từ cơ thể trưởng thành. Khái niệm trưởng thành ở đây chỉ có ý nghĩa tương đối, bởi lẽ tế bào gốc thu nhận từ một đứa trẻ sở sinh cũng được gọi là tế bào gốc trưởng thành.
Ngày càng nhiều ổ tế bào gốc trưởng thành được xác định. Các kiến thức về vị trí của các tế bào gốc ở các cơ quan, mô đã giúp chỉ ra cách thu nhận và sử dụng chúng trong điều trị bệnh. Có một số ổ tế bào gốc đã được xác định trên nhiều mô của động vật có vú: hệ thống tạo máu, da, ruột, não và cơ.
Trong các ổ tế bào gốc trưởng thành, ổ tế bào gốc tủy xương được quan tâm và biết rõ hơn cả. Đã từ lâu, tủy xương được xác định là nơi cư ngụ của nhiều tế bào gốc tạo máu, đó là nguồn tế bào gốc quan trọng trong cơ thể điều hòa số lượng tế bào máu, chúng được đảm bảo cân bằng trong suốt quá trình sống của cơ thể. Trong tủy xương xốp, các tế bào tạo máu và các tế bào đầu dòng tồn tại dọc theo bề mặt trong tủy xương gần với các tế bào nguyên bào xương hay gần mạch máu. Ngoài tế bào gốc tạo máu, tủy xương còn được biết đến như là một trong các mô chứa nguồn tế bào gốc trung mô. Nguồn tế bào này có tính mềm dẻo cao, chúng có thể biệt hóa, hay chuyển biệt hóa thành nhiều kiểu tế bào có chức năng khác nhau.
Khả năng biệt hóa của tế bào gốc tủy xương
Ở da, các tế bào gốc biểu mô được tìm thấy trong vùng phình ra (bulge area) của nang lông. Trong khi các thành phần chính xác của ổ tế bào gốc này vẫn chưa được xác định rõ ràng, mặc dù các tín hiệu điều hòa quan trọng bắt nguông từ nhú bì (dermal papilla). Các tế bào gốc này quan trọng trong quá trình tái sinh nang lông trong khi các tế bào gốc rải rác bám ở lớp màng nền tách biệt lớp biểu bì (epidermis) và hạ bì (dermis) có liên quan đến quá trình làm mới lớp biểu bì giữa các nang (interfollicular epidermidis). Tuyến bã nhờn (Sebaceous glands) được duy trì bởi các tế bào tại nền của mỗi tuyến nhưng ổ của chúng thì vẫn chưa được hiểu rõ.
Ổ tế bào gốc nang lông
Ở hệ thống thần kinh trung ương của người trưởng thành, các tế bào gốc thần kinh (NSCs) đã được xác định ở vùng hạ não thất hai bên (SVZ) và ở vùng hạt nhỏ (SGZ) bên trong thùy hải mã. Tại các vùng này tế bào gốc thần kinh được chỉ ra là biểu hiện glial fibrillary acidic protein (GFAP). Các tế bào sao có GFAP trong SVZ và SGZ có khả năng sinh ra nguyên bào thàn kinh và sau đó là các neuron trưởng thành.
Ở ruột, các tế bào gốc ruột (ISCs) tồn tại ở phần đáy của rãnh ruột được đan xen bởi các tế bào Paneth. VÙng bao quanh các rãnh đặc biệt giàu các neuron ruột và mạch máu. Các tế bào trung mô chuyên hóa còn được biết là các nguyên bào sợi cơ nằm gần các tế bào rãnh ruột và được gợi ý là ổ tế bào cho ISCs.
Ổ tế bào gốc tại ruột non
Ở cơ, các tế bào gốc, còn được biết đến là các tế bào vệ tinh (satellite cells), được định vị dọc theo sợi cơ gắn với lớp màng sinh chất bao quanh mỗi bó cơ. Trong trường hợp này, lá nền (basal lamina) có thể coi là ổ cho các tế bào vệ tinh.
Ổ tế bào gốc tại cơ
4. Tế bào gốc nhân tạo (iPS)
Đây là loại tế bào gốc do chính con người tạo ra, nhờ kỹ thuật thao tác gen. Thuật ngữ chính xác để chỉ loại tế bào này là “tế bào gốc vạn năng cảm ứng” (Induced Pluripotent Stem cell) Về nguyên tắc, bất kỳ tế bào sinh dưỡng nào cũng có thể trở thành iPS, nhờ chúng được cảm ứng bằng phương pháp chuyển gen in vitro, thông qua một vector retrovirus. Khi được kích hoạt, các tế bào sinh dưỡng sẽ tái lập trình di truyền ngoại gen (epigenetic reprograming) hay sự giải biệt hóa (de-differentiation).
Giới khoa học đã tỏ ra hào hứng với sự ra đời của loại tế bào gốc này. Có thể tạm hiểu là tế bào gốc phôi nhân tạo hay tế bào gốc nhân tạo, chúng có tiềm năng như là các tế bào gốc phôi (loại tế bào gốc đã được tạo ra do có sự thao tác in vitro chính bộ gen đã biệt hóa chức năng của chúng).
Khái niệm về tế bào gốc nhân tạo đã được hình thành từ hai công trình gây chấn động, cùng bông bố online ngày 20/11/2007.
– “Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors” của giáo sư Nhật Shinya Yamanaka và cộng sự – Đại học Kyoto (đăng trên tạp chí Cell).
– “Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells” của giáo sư người Mỹ Jame Thompson và cộng sự – Đại học Wisconsin (đăng trên tạp chí Science).
– Không vị phạm đạo lý hay pháp lý (không đòi hỏi tế bào trứng hay phôi người).
– Có đặc điểm sinh học tương đương với tế bào gốc phôi trường ( khả năng răng sinh vô vạn và khả năng biệt hóa).
– Dễ dàng thu nhận (có thể được tạo ra từ bất cứ mô nào trong 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.
Rõ ràng, chúng có ưu điểm hơn hẳn tế bào gốc phôi và trưởng thành.
Trên thực tế, những tế bào đã biệt hóa được cảm ứng thành các tế bào gốc mang tính chất của tế bào gốc phôi đã nghiên cứu trước đó rất lâu bằng các kỹ thuật khác sử dụng dịch chiết hay dung hợp tế bào.
Sự ra đời của kỹ thuật chuyển gen bằng cảm ứng để tái thiết lập chương trình đã bổ sung một phương pháp mới vào công nghệ tái thiết lập trương trình tế bào đích nói chung và chuyển tế bào đã biệt hóa thành tế bào gốc nói riêng.
5. Tế bào gốc ung thư
Nhiều nghiên cứu tiến hành trong vài thập nhiêm qua cho thấy các đặc tính hệ thống tế bào gốc, hoặc các đặc tính tế bào gốc chuyên biệt, hay cả hai đã ít nhiều có sự liên quan đến một số dạng ung thư ở người.
Các quần thể tế bào phát sinh khối u tương đối hiếm, và có nhiều khác biệt được xác định trong ung thư của hệ thống tạo máu, não và vú. Các tế bào kiểu này có khả năng tự làm mới, và dễ dàng phát triển thành bất kỳ tế bào nào của quần thể tế bào khối u, chúng có khả năng tăng sinh, hỗ trợ sự tăng sinh tiếp tục của quần thể tế bào ác tính. Các đặc tính của tế bào phát sinh khối u cũng có hai đặc tính song hành với hai đặc tính của tế bào gốc bình thường. Các tế bào khối u với các đặc tính và chức năng này, được gọi là tế bào gốc ung thư. Tế bào gốc ung thư không phải thuật ngữ mới, vào năm 1978, đã có một bằng sáng chế cho một bioassay để phát hiện tế bào gốc ung thư.
Các tế bào gốc ung thư được tạo ra bởi các đột biến từ các tế bào gốc bình thường. Tuy nhiên, một vài dòng cho thấy rằng tế bào gốc ung thư cũng tạo ra từ các tế bào tiền thân bị đột biến. Các tế bào tiền thân này (còn gọi là các tế bào khuếch đại chuyển – TAC) có thể có khả năng khuếch đại, nhưng chúng thường không có khả năng tự làm mới như một tế bào gốc. Để trở thành tế bào gốc 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.
Tuy nhiên, các khái niệm ban đầu về tế bào gốc ung thư có thể được trình bày khác nhau trong các công trình khác nhau, chẳng hạn, có người cho rằng các tế bào gốc ung thư chính là nguồn gốc của tất cả các tế bào ác tính trong một khối u sơ khởi, chúng có thể hợp thành một nhóm nhỏ các tế bào khác thuốc, đáp ứng lại liệu pháp, hay chúng sẽ gây di căn xa…
Ngoài ra, tế bào gốc còn có thể được phân loại dựa theo tiềm năng biệt hóa của chúng. Theo đó, tế bào gốc có thể được chia thành tế bào toàn năng, vạn năng, đa năng, một vài tiềm năng, đơn năng và không tiềm năng (đã biệt hóa). Ở đây chúng tôi không đề cập đến cách phân loại này.
Nguồn: Công nghệ tế bào gốc (Phan Kim Ngọc) và https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4020242/
tapchisinhhoc.com
No Responses