Trong bài viết trước (Tế bào gốc (Phần 1)), chúng ta đã biết về khái niệm của tế bào gốc, đó là những tế bào có hai khả năng: tự làm mới và biệt hóa. Bên cạnh đó là sự khác nhau giữa các tế bào gốc theo nguồn gốc thu nhận: nếu tế bào gốc được thu nhận ở giai đoạn sớm của sự phát triển phôi thì gọi là các tế bào gốc phôi, sau đó thì gọi là tế bào gốc trưởng thành. Và tế bào gốc nhân tạo – hay còn gọi tế bào gốc vạn năng cảm ứng iPS, là những tế bào trưởng thành được tái thiết lập chương trình thành các tế bào gốc. Ngoài ra, bài trước cũng đã sơ lược về các tế bào gốc trưởng thành, nguồn tế bào được sử dụng rộng rãi, phổ biến nhất trong nghiên cứu và điều trị bệnh hiện nay. Trong phần hai này, chúng tôi sẽ tiếp tục giới thiệu sơ lược về các tế bào gốc phôi, tế bào gốc vạn năng cảm ứng.
Tế bào gốc vạn năng cảm ứng iPS và tế bào gốc phôi đều có khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể. (Nguồn ảnh: learn.genetics.utah.edu)
Tế bào gốc phôi – Embryonic stem cell –ESC là những tế bào gốc vạn năng – pluripotent, có nghĩa là chúng có thể phát triển thành tất cả các loại tế bào trong cơ thể. Trong phòng thí nghiệm (in vitro) các tế bào này có thể phát triển không giới hạn khi gặp điều kiện nuôi cấy tối ưu, và có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào trưởng thành, chuyên hóa chức năng khác nhau khi bổ sung các tín hiệu biệt hóa phù hợp vào môi trường nuôi cấy. Chính vì vậy mà chúng có giá trị rất lớn trong y học tái tạo (regenerative medicine). Các nghiên cứu hiện nay tập trung tìm cách tạo ra tế bào hoặc mô từ ESC để thử thuốc hoặc thay thế các cơ quan tổn thương cho người bệnh.
ESC có thể thu nhận từ giai đoạn sớm trong quá trình phát triển phôi, thông thường ở giai đoạn phôi nang (blastocyte), sau khoảng 5 ngày thụ tinh ở người. Phôi nang có hình dạng như một quả bóng rỗng không nhìn thấy được bằng mắt thường. Bên trong nó chứa một cụm khoảng 150 tế bào, cụm tế bào này gọi là khối nội phôi bào (inner cell mass - ICM), đây là những tế bào sẽ phát triển thành toàn bộ cơ thể. ESC là những tế bào ICM được thu nhận và nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.
ESC của chuột lần đầu tiên được phân lập là vào năm 1981 và đang được sử dụng rộng rãi nhất trong nghiên cứu cho tới nay. Nghiên cứu ESC đã cho chúng ta biết rất nhiều về cách mà tế bào vạn năng tăng trưởng và chuyên hóa, về cách phát triển trong giai đoạn sớm diễn ra như thế nào. ESC của chuột có thể được thao tác làm thay đổi di truyền của một số gen cụ thể và để tạo ra chuột biến đổi gen đó, qua đó, khám phá ra rất nhiều bệnh liên quan tới di truyền ở người và giúp chúng ta hiểu về sự hình thành và phát triển của bệnh. Phương pháp này đã mang về giải Nobel trong lĩnh vực Sinh Lý Học và Y Học năm 2007 cho ba nhà phát minh là Capecchi, Evans và Smithies.
ESC của người mới được phân lập gần đây là vào năm 1998. ESC của người gặp nhiều khó khăn trong thao tác hơn so với của chuột, và hiện nay có rất ít hiểu biết về chúng. Tuy nhiên, nhờ đó mà các nhà khoa học đạt được những bước tiến lớn trong tìm hiểu sự phát triển của người, mô hình phát triển bệnh và chiến lược phát triển các liệu pháp mới trong điều trị bệnh.
5. Tế bào gốc “vạn năng cảm ứng” hay iPS cell là gì?
Tế bào iPS là những tế bào không còn tiềm năng biệt hóa (non-pluripotent) được cảm ứng để trở nên vạn năng, có nghĩa là có khả năng tạo ra tất cả các tế bào của cơ thể. Nói cách khác, đây là một tế bào đã chuyên hóa chức năng (như tế bào da) được “tái thiết lập chương trình – reprogrammed” để trở lại trạng thái “chưa chuyên hóa – unspecialized” tương tự như ESC. Tuy nhiên, iPS và ESC có nhiều đặc điểm không tương đồng.
Tế bào iPS chuột được tạo ra thành công năm 2006 và tế bào iPS người là vào cuối năm 2007.
Tế bào iPS được tạo ra bằng cách gắn chèn ba đến bốn gen giữ vai trò quan trọng trong ESC bằng virus vào các tế bào trưởng thành, như tế bào da hay tế bào miễn dịch. Các nhóm nghiên cứu khác nhau sử dụng các tổ hợp gen khác nhau và bằng các phương pháp khác nhau để chuyển gen vào trong tế bào. Hiện nay các nhà khoa học vẫn chưa hiểu hết chức năng của mỗi gen khác nhau góp phần vào tính vạn năng và cần các nghiên cứu xa hơn để trả lời cho câu hỏi này.
Tế bào iPS hứa hẹn sẽ tạo ra các dòng tế bào mô hình bệnh cho mục đích nghiên cứu. Tuy nhiên, vẫn cần nhiều nghiên cứu để có thể áp dụng phương pháp tạo tế bào này cho liệu pháp điều trị một cách an toàn và hiệu quả.
6. Liệu tế bào iPS có thể thay thế ESC trong nghiên cứu?
Tại thời điểm này, iPS không thể thay thế được ESC trong nghiên cứu. Mặc dù, iPS từ người mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới hấp dẫn trong nghiên cứu tế bào gốc, công nghệ này đang ở những giai đoạn đầu và còn rất nhiều câu hỏi cơ bản cần được giải đáp. Trong khi iPS và ESC có nhiều đặc tính không tương đồng. Thì sự giống và khác giữa hai tế bào vẫn cần được nghiên cứu. Hơn thế nữa, để tạo ra iPS thì cần phải thao tác trên gen. Tác động lâu dài của việc thao tác và đặc biệt là khi cấy ghép trên bệnh nhân vẫn chưa biết. Với những lý do đó, ESC và iPS đều cần thiết trong nghiên cứu.
Các tế bào gốc phôi ECM được thu nhận từ khối tế bào nội mô ICM ở giai đoạn phôi nang của quá trình phát triển phôi. Trong khi đó các tế bào iPS được tạo ra từ các tế bào trưởng thành trong cơ thể, các tế bào trưởng thành được chuyển 4 gen giữ vai trò chính trong ESC như Oct4, Sox2, Klf4, c-myc bằng nhiều phương pháp khác nhau như: sử dụng virus, plasmid, mRNA, hoặc chuyển protein của các gen đó. Các tế bào được chuyển gen thành công được chọn lọc, nuôi cấy và phân tích đặc tính. Các đặc tính về di truyền (sự methyl hóa DNA, histone, bộ NST, trình tự gen), sự phiên mã, biểu hiện protein, khả năng phát triển và hình thành khối u của iPS và ESC được phân tích và so sánh có nhiều điểm tương đồng và không tương đồng. (nguồn DOI: 10.1038/mt.2011.41).
(Còn tiếp)
Tham khảo: http://www.isscr.org/visitor-types/public/stem-cell-faq
http://hamesco.com/
