Tế bào gốc (Stem Cell) là gì?

 Tế bào gốc là một trong những thành tựu đột phá của khoa học y sinh, đóng vai trò quan trọng trong y học tái tạo và điều trị bệnh. Với khả năng tự làm mới và biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau, công nghệ tế bào gốc mở ra hy vọng cho việc chữa trị các bệnh hiểm nghèo như ung thư, bệnh tim mạch, tổn thương thần kinh và nhiều rối loạn di truyền khác.

Tế bào gốc (Stem Cell) là gì?

Tế bào gốc Stem Cell là loại tế bào đặc biệt có thể biệt hóa thành bất kỳ loại tế bào nào trong số 220 tế bào khác nhau của cơ thể con người.

Đặc điểm của Tế bào gốc

Tế bào gốc có 2 đặc tính chính là khả năng tự làm mới và khả năng biệt hóa nhanh chóng trong quá trình phân bào.

• Khả năng tự làm mới: tế bào gốc từ tế bào ban đầu có thể tạo ra các tế bào con nhưng vẫn giữ nguyên tính gốc.
• Khả năng biệt hóa: các tế bào con được tạo ra từ quá trình phân bào có khả năng biệt hóa thành các loại tế bào với nhiều chức năng cụ thể.

Có thể nói rằng, tế bào gốc là khối xây dựng chính của tất cả các sinh vật sống. Đa số các tế bào gốc đều tự làm mới bản thân trong quá trình phân chia. Do đó, các nhà khoa học thường sử dụng loại tế bào này để thay thế hoặc sửa chữa những tổn thương trên cơ thể con người khi cần thiết.

Phân loại tế bào gốc Stem Cell

Tế bào gốc phôi (Embryonic Stem Cell)

Tế bào gốc phôi được thu nhận từ khối tế bào bên trong của phôi nang. Đây là loại tế bào gốc mạnh và vạn năng nhất bởi chúng có thể phân chia thành nhiều tế bào gốc khác nhau hoặc biệt hóa thành bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể (trừ các phần phụ của thai).

Nhờ tính linh hoạt như vậy nên tế bào gốc phôi được đánh giá là có tiềm năng rất lớn trong việc tái tạo hoặc sửa chữa các mô và các cơ quan bị tổn thương trong cơ thể.

Tế bào gốc trưởng thành (Adult Stem Cell)

Tế bào gốc trưởng thành thường được tìm thấy ở các mô trưởng thành như tế bào gốc mô mỡ, tủy xương… với số lượng ít. Loại này khá hạn chế trong việc tạo ra các tế bào khác trong cơ thể. Tuy nhiên, chúng lại tồn tại xuyên suốt trong cuộc đời của con người và ở khắp cơ thể từ khi phôi phát triển.

Mỗi ngày, các tế bào gốc trưởng thành ở một số bộ phận cơ thể sẽ phân chia và làm mới hoặc sửa chữa các loại mô khác nhau. Khi nghiên cứu sâu hơn về loại tế bào này, các nhà khoa học đã thấy được khả năng phân chia hoặc tự làm mới vô thời hạn đặc biệt của chúng.

Tế bào gốc từ mô dây rốn

Mô dây rốn là phần liên kết giữa nhau thai và bào thai, có chứa nhiều loại tế bào gốc khác nhau, thuộc nhóm tế bào gốc nhũ nhi bao gồm tế bào gốc biểu mô, tế bào gốc trung mô, tế bào gốc nội mô… Những loại tế bào gốc từ mô dây rốn đều là tế bào đa năng, có thể biệt hoá thành nhiều tế bào như tế bào thần kinh, da, sụn, xương…

Hiện nay, tế bào gốc trung mô là loại tế bào được nghiên cứu và thử nghiệm nhiều nhất do quá trình thu thập không xâm lấn, tăng sinh dễ dàng, số lượng thu được nhiều và tế bào còn non trẻ vẫn chưa bị ảnh hưởng nhiều bởi tác động của môi trường. Để đạt được hiệu quả tốt nhất, tế bào gốc từ mô dây rốn nên được thu thập ngay sau khi em bé được sinh ra, lưu trữ ở điều kiện bảo quản phù hợp cho đến khi sử dụng.

Tế bào gốc từ máu dây rốn

Máu của dây rốn có chứa nhiều tế bào gốc tạo máu, đã được chứng minh là có thể được sử dụng để ghép tế bào gốc tạo máu, thay thế cho việc ghép tủy xương trước đây. Tế bào gốc từ máu dây rốn được ứng dụng để điều trị hơn 80 bệnh lý khác nhau.

Hơn thế nữa, FDA cũng đã chấp thuận việc ứng dụng tế bào gốc từ máu dây rốn trong điều trị những bệnh lý liên quan đến hệ tạo máu. Tương tự tế bào trung mô từ mô dây rốn, tế bào gốc tạo máu dây rốn cũng cần được thu thập ngay sau khi em bé được sinh ra.

Tế bào gốc đa năng cảm ứng

Tế bào gốc đa năng cảm ứng hay còn gọi là tế bào gốc đa năng nhân tạo, là những tế bào được tạo ra từ tế bào sinh dưỡng (tế bào soma) đã được tái lập trình các quá trình phiên mã để tạo thành tế bào gốc cảm ứng. Tế bào này có tiềm năng lớn với nhiều ứng dụng, tuy nhiên chi phí nó lại khá cao và vẫn chỉ đang ở giai đoạn nghiên cứu.

Vai trò của Tế bào gốc

Hình thành cơ thể từ giai đoạn phôi

Trong giai đoạn phát triển phôi, tế bào gốc phôi (Embryonic Stem Cells – ESCs) đóng vai trò quyết định trong việc hình thành các cơ quan và mô.
Các tế bào gốc toàn năng và vạn năng biệt hóa thành mọi loại tế bào chuyên biệt trong cơ thể, tạo ra hệ thần kinh, tim, phổi, gan, xương, da, cơ…

Duy trì và sửa chữa mô trưởng thành

Trong cơ thể trưởng thành, tế bào gốc trưởng thành (Adult Stem Cells) như tế bào gốc tạo máu (HSCs) và tế bào gốc trung mô (MSCs) giúp duy trì mô bằng cách thay thế các tế bào bị tổn thương hoặc già cỗi.

Ví dụ:
Tế bào gốc tạo máu (HSCs): Liên tục tạo ra hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu trong tủy xương.
Tế bào gốc biểu mô: Tạo ra tế bào da mới để thay thế lớp da bị bong tróc.
Tế bào gốc cơ: Sửa chữa tổn thương cơ bắp sau chấn thương.

Điều trị tổn thương mô và cơ quan

Tế bào gốc có khả năng tái tạo mô, mở ra nhiều liệu pháp chữa trị bệnh lý nghiêm trọng:

• Bệnh tim mạch: Tế bào gốc có thể tạo ra tế bào cơ tim mới, giúp phục hồi sau cơn nhồi máu cơ tim.
• Tổn thương thần kinh: Điều trị bệnh Alzheimer, Parkinson, tổn thương tủy sống bằng cách thay thế tế bào thần kinh bị tổn thương.
• Tổn thương gan: Tế bào gốc gan giúp tái tạo mô gan trong điều trị viêm gan và xơ gan.

Liệu pháp tế bào gốc trong điều trị ung thư

• Ghép tủy xương (ghép tế bào gốc tạo máu) là phương pháp điều trị quan trọng cho bệnh ung thư máu như bạch cầu cấp (leukemia) và ung thư hạch (lymphoma).
• Liệu pháp miễn dịch sử dụng tế bào gốc: Phát triển các tế bào miễn dịch từ tế bào gốc để tiêu diệt tế bào ung thư, như phương pháp CAR-T cell therapy.

Điều trị rối loạn di truyền và bệnh tự miễn

• Liệu pháp gene kết hợp tế bào gốc: Sử dụng tế bào gốc để thay thế hoặc chỉnh sửa các gene bị lỗi trong bệnh di truyền như bệnh xơ nang, loạn dưỡng cơ Duchenne.
• Bệnh tự miễn: Tế bào gốc có thể giúp tái tạo hệ miễn dịch cho bệnh nhân bị lupus, viêm khớp dạng thấp.

Mô hình nghiên cứu bệnh lý

Tế bào gốc giúp tạo ra mô và cơ quan thu nhỏ (organoids) để mô phỏng bệnh lý trong phòng thí nghiệm.

Ví dụ: Tạo mô não từ tế bào gốc để nghiên cứu bệnh Alzheimer, tạo mô gan để kiểm tra độc tính của thuốc.

Phát triển và kiểm tra thuốc mới

• Tế bào gốc giúp tạo ra các mô sống để kiểm tra hiệu quả và độ an toàn của thuốc mà không cần thử nghiệm trên động vật.
• Điều này giúp tăng tốc độ phát triển thuốc và giảm thiểu tác dụng phụ khi thử nghiệm lâm sàng trên người.

Nhân bản mô và cơ quan

• Công nghệ tế bào gốc kết hợp với in sinh học 3D giúp tạo ra các mô nhân tạo, thậm chí cơ quan nhân tạo như tim, gan, thận.
• Điều này mở ra cơ hội thay thế cấy ghép nội tạng bằng mô nhân tạo, giảm tình trạng thiếu hụt nội tạng cấy ghép.

Công nghệ tế bào gốc cảm ứng đa năng (iPSCs)

Tế bào gốc cảm ứng đa năng (iPSCs) có thể tạo ra tế bào chuyên biệt từ tế bào da hoặc máu của chính bệnh nhân, giúp cá nhân hóa điều trị mà không lo vấn đề đào thải miễn dịch.

Ứng dụng của Tế bào gốc

Y học tái tạo

Các tế bào gốc đa năng có thể biến thành những tế bào chuyên biệt trong cơ thể con người. Chính vì thế, người ta đã nghiên cứu và ứng dụng chúng như một hệ thống sửa chữa, thay thế những tế bào bị tổn thương hoặc bị chết của cơ thể.

Cụ thể, các tế bào gốc sẽ được sử dụng để bổ sung, thay thế, sửa chữa cho những tế bào chức năng phát triển không bình thường gây ra bệnh hay các tế bào già yếu, tổn thương. Ngành công nghệ sinh học tế bào gốc đang được sử dụng để hỗ trợ điều trị nhiều bệnh lý hiểm nghèo, được kỳ vọng trong việc phát triển thành những mô mới sử dụng cho việc cấy ghép và y học tái tạo.

Tìm hiểu cơ chế bệnh lý

Thông qua những tế bào gốc, các chuyên gia y tế đã nghiên cứu để tìm hiểu sự trưởng thành, biệt hoá thành những tế bào khác, từ đó tăng sự hiểu biết về cơ chế bệnh sinh, nguyên nhân gây bệnh cũng như quá trình tiến triển của bệnh để đưa ra được những biện pháp điều trị bệnh phù hợp.

Nghiên cứu, thử nghiệm và phát triển thuốc

Thông qua quá trình nuôi cấy tế bào, thời gian để nghiên cứu và phát triển một loại thuốc cũng được rút ngắn đi nhiều so với trước đây. Các tế bào gốc giúp sàng lọc độc tính của các thuốc, hỗ trợ quá trình nghiên cứu hiệu quả của thuốc, đánh giá những ảnh hưởng của thuốc đối với tế bào của cơ thể, liệu thuốc đó có gây ra tổn hại hay độc tính đối với người sử dụng hay không…

Ứng dụng điều trị bệnh

Hiện nay, công nghệ tế bào gốc đã và đang được ứng dụng để nghiên cứu và điều trị cho hơn 80 bệnh lý khác nhau.

Một số bệnh lý điển hình có thể kể đến như:

• Đái tháo đường tuýp .
• Tổn thương tuỷ sống.
• Parkinson, alzheimer
• Bệnh lý về tim mạch, đột quỵ, viêm xương khớp, đa u tuỷ, xơ cứng teo cơ một bệnh, ung thư…

Kết luận

Tế bào gốc đã và đang mang lại những bước tiến vượt bậc trong y học hiện đại, không chỉ giúp tái tạo mô và điều trị bệnh mà còn mở ra triển vọng phát triển các phương pháp cá nhân hóa trong y học. Trong tương lai, với sự kết hợp giữa tế bào gốc, trí tuệ nhân tạo và công nghệ sinh học, con người có thể tiến xa hơn trong việc chinh phục những giới hạn của sự sống.