Tế bào gốc trong cơ thể làm việc như một hệ thống sửa chữa, tái tạo bằng cách phân chia thành các tế bào chuyên biệt để bổ sung, thay thế các tế bào già yếu, giảm chức năng hay mất chức năng.Đơn vị Gen – Tế bào gốc, Trung tâm Y học hạt nhân và Ung bướu, Bệnh viện Bạch Mai
Tế bào gốc trong cơ thể làm việc như một hệ thống sửa chữa, tái tạo bằng cách phân chia thành các tế bào chuyên biệt để bổ sung, thay thế các tế bào già yếu, giảm chức năng hay mất chức năng. Công nghệ tế bào gốc ra đời mang lại những hy vọng lớn trong làm lành vết thương, sửa chữa các mô/cơ quan hỏng, mở ra một chuyên ngành y khoa mới: y học tái tạo (Regenerative Medicine). Trong đó, tế bào gốc trung mô là loại tế bào gốc có tiềm năng ứng dụng lớn nhất trong y học tái tạo.
Đại cương về tế bào gốc trung mô“Trung mô” là thuật ngữ để chỉ mô liên kết thưa đang phát triển của phôi, chủ yếu bắt nguồn từ trung bì và tạo ra phần lớn các tế bào của mô liên kết ở cơ thể trưởng thành. Các tế bào gốc trung mô (Mesenchymal Stem Cell – MSC) là các tế bào đệm đa tiềm năng, có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau của mô liên kết bao gồm nguyên bào xương, nguyên bào sụn, tế bào cơ, tế bào mỡ,…
Nguồn thu nhận MSCMSC có thể được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau như: tủy xương, mô mỡ, dây rốn trẻ sơ sinh, nhau thai, dịch ối, răng sữa, nội mạc tử cung,…
Tủy xương là nguồn thu nhận MSC đầu tiên, và hiện nay vẫn được sử dụng nhiều nhất. MSC tủy xương được coi là nguồn tế bào tốt nhất và được lấy làm tiêu chuẩn để so sánh với MSC từ các nguồn khác.
Những MSC nguyên thủy nhất (tiềm năng biệt hóa cao nhất) được phân lập từ dây rốn (thạch rốn, máu cuống rốn) và nhau thai. Những nguyên liệu này bị coi là rác thải y tế và thường bị vứt bỏ, do đó dễ dàng thu thập, không cần thao tác trên bệnh nhân. Đồng thời, MSC có thể được phân lập từ thạch rốn mà ít lẫn các loại tế bào khác, trong khi máu cuống rốn có thể đồng thời thu nhận cả MSC và tế bào gốc tạo máu.
Mô mỡ là nguồn thu nhận MSC dồi dào nhất, do nó phân bố khắp nơi trong cơ thể, đồng thời có thể tự tái tạo. Người ta có thể dễ dàng thu nhận đủ số lượng MSC cần thiết mà không cần trải qua quá trình nuôi cấy. Nhờ số lượng tế bào rất lớn, MSC mô mỡ được sử dụng tự thân ngay sau khi phân lập, vì thế tránh được hiện tượng miễn dịch thải ghép. Tuy nhiên, tiềm năng biệt hóa của MSC mô mỡ kém hơn từ hai nguồn trên.
Các nguồn MSC khác thường thu được số lượng MSC hạn chế, nên thường chỉ sử dụng trong nghiên cứu tế bào, khó có thể ứng dụng vào trị liệu.
Tiêu chuẩn xác định MSCKhi được tách ra khỏi cơ thể, MSC thường lẫn nhiều loại tế bào khác, bằng mắt thường không thể phân biệt được. Để xác định MSC, Hiệp hội Quốc tế về Liệu pháp Tế bào (International Society for Cellular Therapy) đã đề xuất một bộ tiêu chuẩn cho loại tế bào này, bao gồm các điểm chính:
+ Thể hiện đặc điểm kết dính trong điều kiện nuôi cấy thông thường và có hình thái nguyên bào sợi (tế bào dài và mỏng, thuôn nhọn hai đầu, có một nhân tròn lớn chứa một hạch nhân,…)
+ Có thể biệt hóa thành các loại tế bào thuộc mô liên kết (mỡ, cơ, xương, sụn,…)
+ Biểu hiện một số loại kháng nguyên bề mặt như CD73, CD90, CD105 (ngoài ra biểu hiện một số kháng nguyên khác như CD29, CD44, CD140b, CD146,… tùy theo nguồn phân lập), không biểu hiện các kháng nguyên CD11b, CD14, CD19, CD34, CD45, CD79a, HLA-DR.
Hình 1. Xác định MSC bằng các kháng nguyên bề mặt
(A) MSC biểu hiện một số kháng nguyên bề mặt như CD73, CD90, CD105, không biểu hiện CD34, CD45, HLA–DR (theo Hiệp hội Quốc tế về Liệu pháp Tế bào). (B) Hệ thống flow cytometry FACSAria™ Fusion (hãng BD Biosciences, Mỹ) được sử dụng để xác định MSC bằng kháng nguyên bề mặt tại Đơn vị Gen – Tế bào gốc, Bệnh viện Bạch Mai.
Trong các tiêu chuẩn nhận biết MSC, việc nuôi cấy, biệt hóa MSC đòi hỏi thời gian dài và chi phí cao, trong khi đó sử dụng các marker bề mặt là phương pháp nhanh chóng, thuận tiện và đặc hiệu nhất để xác định MSC. Việc xác định MSC thông qua các kháng nguyên bề mặt cần được thực hiện thông qua ít nhất 3 chỉ thị dương tính (CD73, CD90, CD105) và ít nhất 2 chỉ thị âm tính để tránh nhầm lẫn với một số loại tế bào khác (do mỗi loại kháng nguyên bề mặt thường được biểu hiện ở nhiều loại tế bào khác nhau). Cần lưu ý rằng ở Việt Nam, khi nói “tế bào gốc” người ta thường nhắc đến tế bào gốc tạo máu là loại tế bào dương tính với CD34, nên thường hiểu tế bào gốc dương tính với CD34. Thực ra ngoài tế bào gốc tạo máu, hầu hết các loại tế bào gốc (trong đó có MSC) đều âm tính với CD34.
Bảng 1. Một số kháng nguyên bề mặt phát hiện ở trên MSC
Tiềm năng biệt hóa của MSCMSC có nguồn gốc từ lá phôi giữa, có khả năng biệt hóa thành các tế bào thuộc mô liên kết như mỡ, cơ, xương, sụn,… (đây cũng chính là một trong những tiêu chuẩn để xách định MSC). Ngoài ra, thực nghiệm đã chứng minh MSC có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác có nguồn gốc từ cả ba lá phôi như tế bào thần kinh, gan, thận,… Điều này mang lại triển vọng lớn cho việc ứng dụng MSC vào y học tái tạo.
MSC có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào có nguồn gốc từ cả ba lá phôi như tế bào biểu mô, thần kinh (nguồn gốc ngoại bì), tế bào sụn, mỡ, xương (nguồn gốc trung bì), tế bào cơ, phổi (ngoại bì)…
Nguồn: Uccelli A, Moretta L, Pistoia V (2008). Mesenchymal stem cells in health and disease. Nature Reviews Immunology 8(9): 726-36.
Ứng dụng và các thử nghiệm lâm sàng về MSC
Nhờ khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau, MSC được kỳ vọng mở ra cuộc cách mạng cho y học tái tạo.
Trên mô hình động vật thí nghiệm (chuột nhắt trắng), MSC đã được chứng minh có khả năng làm giảm sự tiến triển của nhiều bệnh mạn tính như các bệnh thoái hóa thần kinh (bệnh Alzheimer, Parkinson), các bệnh tự miễn (viên khớp dạng thấp, tiểu đường typ I), các bệnh tim mạch (nhồi máu cơ tim),…
Ở người, trong khoảng 20 năm trở lại đây, số lượng các thử nghiệm lâm sàng sử dụng MSC đã tăng vượt bậc. Theo thống kê của Viện Sức khỏe Quốc gia Hoa Kỳ, đến nay đã có gần 500 thử nghiệm đã đăng ký, nhưng hầu hết đang ở pha I/II hoặc II/III, chỉ số lượng nhỏ ở giai đoạn III/IV hoặc giai đoạn IV. Những bệnh được quan tâm nhiều nhất bao gồm các bệnh tim mạch (70 thử nghiệm), các bệnh tự miễn (45), viêm xương khớp (37), gan (32), rối loạn hô hấp (21),… Nhiều nghiên cứu đã chứng minh, tiềm năng của MSC giảm dần theo tuổi người hiến tế bào và thời gian nuôi cấy, do đó Hiệp hội Quốc tế về Liệu pháp Tế bào khuyến cáo chỉ nên sử dụng MSC mới tách từ những bệnh nhân trẻ tuổi, không nên sử dụng tế bào từ người cao tuổi, tế bào đã qua nuôi cấy hoặc bảo quản lạnh (tế bào đã qua nuôi cấy hoặc bảo quản lạnh sẽ tăng khả năng chuyển thành dạng ác tính, có khả năng tạo u cao). Nhìn chung, các thử nghiệm trên đã cho thấy tính an toàn cao của MSC khi sử dụng, đồng thời bệnh nhân phần nào cải thiện được tình trạng bệnh.
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng MSC ở Việt Nam
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về tế bào gốc đã xuất hiện từ khá lâu, nhưng chủ yếu tập trung vào tế bào gốc tạo máu. Phải đến khi PGS.TS. Phan Toàn Thắng phân lập được MSC từ màng dây rốn năm 2004, người ta mới thực sự quan tâm nhiều về loại tế bào này. Một số nhóm nghiên cứu đã đạt được những thành công nhất định như Trung tâm Công nghệ Tế bào gốc – ĐHQG Tp.HCM, ĐH Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội, Bệnh viện Nhi Trung ương,… Các nhóm này đã phân lập được MSC từ nhiều nguồn khác nhau (tủy xương, máu cuống rốn, tĩnh mạch dây rốn,…) với độ tinh khiết cao, đồng thời biệt hóa được MSC thành nhiều dạng tế bào khác nhau như tế bào tạo xương, cơ tim, tế bào beta tuyến tụy,… Một số đề tài nghiên cứu ứng dụng của MSC trong điều trị các bệnh tim mạch, thị giác, tiểu đường,… cũng đã được tiến hành và thu được những kết quả khả quan.
Trong điều trị, năm 2009, Viện Bỏng Quốc gia là nơi đầu tiên ứng dụng được MSC trong điều trị, với khoảng 300 bệnh nhân mang những vết loét khó lành do hệ quả của bệnh tiểu đường, sau xạ trị ung thư, điều trị tim mạch được cấy ghép tế bào gốc với tỷ lệ tái tạo da đạt trên 98%. Năm 2012, Bộ Y tế lần đầu tiên ban hành quy trình kỹ thuật tách MSC từ mô mỡ tự thân áp dụng tại Bệnh viện Bạch Mai và sử dụng các tế bào này để điều trị thoái hóa khớp gối. Trong thời gian tới, MSC sẽ tiếp tục được ứng dụng chữa một số bệnh như bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính – COPD (BV Bạch Mai), tiểu đường (BV Bạch Mai, BV Phạm Ngọc Thạch, tự kỷ, Parkinson (BV VinMec),… Điều này sẽ tạo tiền đề để hi vọng chữa khỏi nhiều bệnh nan y khác, đồng thời mở ra kỷ nguyên mới cho lĩnh vực y học tái tạo tại Việt Nam.
Tài liệu tham khảo
Lv FJ, Tuan RS, et al. (2014). Concise Review: The Surface Markers and Identity of Human Mesenchymal Stem Cells. Stem Cells 32(6):1408-1419.
Jin HJ, Bae YK, et al. (2013). Comparative analysis of human mesenchymal stem cells from bone marrow, adipose tissue, and umbilical cord blood as sources of cell therapy. International Journal of Molecular Sciences 14(9):17986-8001.
Gao F, Chiu SM, et al. (2016). Mesenchymal stem cells and immunomodulation: current status and future prospects. Cell Death and Disease (2016) 7, e2062.
Ullah I, Subbarao RB, Rho GJ (2015). Human mesenchymal stem cells - current trends and future prospective. Bioscience Reports 35(2). pii: e00191.
Bianco P, Cao X, et al. (2013). The meaning, the sense and the significance: translating the science of mesenchymal stem cells into medicine. Nature Medicine 19, 35–42.
Nguyễn Tiến Lung