Tế bào gốc là gì và chúng làm gì?
Các tế bào trong cơ thể có những mục đích cụ thể, nhưng tế bào gốc là những tế bào chưa có một vai trò cụ thể nào và có thể trở thành hầu như bất kỳ tế bào nào được yêu cầu.
Tế bào gốc là các tế bào chưa biệt hóa có thể biến thành các tế bào cụ thể, khi cơ thể cần chúng.
Các nhà khoa học và bác sĩ quan tâm đến tế bào gốc vì chúng giúp giải thích cách hoạt động của một số chức năng của cơ thể và đôi khi chúng hoạt động sai như thế nào.
Tế bào gốc cũng cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc điều trị một số bệnh hiện chưa có thuốc chữa.
Nguồn tế bào gốc
Tế bào gốc bắt nguồn từ hai nguồn chính: mô và phôi của cơ thể trưởng thành. Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu cách phát triển tế bào gốc từ các tế bào khác, sử dụng kỹ thuật "tái lập trình" di truyền.
Tế bào gốc trưởng thành
Tế bào gốc có thể biến thành bất kỳ loại tế bào nào trước khi chúng trở nên biệt hóa.
Cơ thể của một người chứa các tế bào gốc trong suốt cuộc đời của họ. Cơ thể có thể sử dụng các tế bào gốc này bất cứ khi nào nó cần.
Còn được gọi là tế bào gốc đặc hiệu hoặc tế bào gốc soma, tế bào gốc trưởng thành tồn tại khắp cơ thể từ khi phôi thai phát triển.
Các tế bào ở trạng thái không đặc hiệu, nhưng chúng chuyên biệt hơn các tế bào gốc phôi. Chúng vẫn ở trạng thái này cho đến khi cơ thể cần chúng cho một mục đích cụ thể, chẳng hạn như tế bào da hoặc cơ.
Sống hàng ngày có nghĩa là cơ thể liên tục đổi mới các mô của mình. Ở một số bộ phận của cơ thể, chẳng hạn như ruột và tủy xương, các tế bào gốc thường xuyên phân chia để tạo ra các mô cơ thể mới để bảo trì và sửa chữa.
Tế bào gốc hiện diện bên trong các loại mô khác nhau. Các nhà khoa học đã tìm thấy tế bào gốc trong các mô, bao gồm:
- não
- tủy xương
- máu và mạch máu
- Cơ xương
- làn da
- gan
Tuy nhiên, tế bào gốc có thể khó tìm. Chúng có thể không phân chia và không đặc hiệu trong nhiều năm cho đến khi cơ thể triệu tập chúng để sửa chữa hoặc phát triển mô mới.
Tế bào gốc trưởng thành có thể phân chia hoặc tự đổi mới vô thời hạn. Điều này có nghĩa là chúng có thể tạo ra nhiều loại tế bào khác nhau từ cơ quan ban đầu hoặc thậm chí tái tạo hoàn toàn cơ quan ban đầu.
Sự phân chia và tái tạo này là cách vết thương trên da chữa lành, hoặc cách một cơ quan như gan chẳng hạn, có thể tự phục hồi sau khi bị tổn thương.
Trước đây, các nhà khoa học tin rằng tế bào gốc trưởng thành chỉ có thể biệt hóa dựa trên mô gốc của chúng. Tuy nhiên, một số bằng chứng hiện nay cho thấy rằng chúng cũng có thể biệt hóa để trở thành các loại tế bào khác.
Tế bào gốc phôi
Từ giai đoạn sớm nhất của thai kỳ, sau khi tinh trùng thụ tinh với trứng, phôi thai sẽ hình thành.
Khoảng 3-5 ngày sau khi tinh trùng thụ tinh với trứng, phôi có dạng phôi nang hoặc tế bào bóng.
Các phôi nang chứa các tế bào gốc và sau này sẽ làm tổ trong tử cung. Tế bào gốc phôi sinh ra từ phôi nang 4–5 ngày tuổi.
Khi các nhà khoa học lấy tế bào gốc từ phôi, đây thường là những phôi thừa là kết quả của quá trình thụ tinh trong ống nghiệm (IVF).
Trong các phòng khám thụ tinh ống nghiệm, các bác sĩ thụ tinh một số trứng trong một ống nghiệm, để đảm bảo rằng ít nhất một trứng sống sót. Sau đó, họ sẽ cấy một số lượng trứng giới hạn để bắt đầu mang thai.
Khi tinh trùng thụ tinh với trứng, các tế bào này kết hợp với nhau để tạo thành một tế bào duy nhất gọi là hợp tử.
Sau đó hợp tử đơn bào này bắt đầu phân chia, tạo thành 2, 4, 8, 16 tế bào, v.v. Bây giờ nó là một phôi thai.
Chẳng bao lâu, và trước khi phôi làm tổ trong tử cung, khối lượng khoảng 150-200 tế bào này là phôi nang. Các phôi bào bao gồm hai phần:
- một khối tế bào bên ngoài trở thành một phần của nhau thai
- một khối tế bào bên trong sẽ phát triển thành cơ thể con người
Khối tế bào bên trong là nơi tế bào gốc phôi được tìm thấy. Các nhà khoa học gọi đây là những tế bào toàn năng. Thuật ngữ toàn năng đề cập đến thực tế là chúng có tổng tiềm năng phát triển thành bất kỳ tế bào nào trong cơ thể.
Với sự kích thích thích hợp, các tế bào có thể trở thành tế bào máu, tế bào da và tất cả các loại tế bào khác mà cơ thể cần.
Trong giai đoạn đầu của thai kỳ, giai đoạn phôi nang tiếp tục trong khoảng 5 ngày trước khi phôi làm tổ trong tử cung hay còn gọi là dạ con. Ở giai đoạn này, các tế bào gốc bắt đầu biệt hóa.
Tế bào gốc phôi có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào hơn tế bào gốc trưởng thành.
Tế bào gốc trung mô (MSC)
MSC đến từ mô liên kết hoặc mô đệm bao quanh các cơ quan của cơ thể và các mô khác.
Các nhà khoa học đã sử dụng MSC để tạo ra các mô cơ thể mới, chẳng hạn như xương, sụn và tế bào mỡ. Một ngày nào đó họ có thể đóng một vai trò trong việc giải quyết một loạt các vấn đề sức khỏe.
Tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPS)
Các nhà khoa học tạo ra chúng trong phòng thí nghiệm, sử dụng các tế bào da và các tế bào mô cụ thể khác. Những tế bào này hoạt động theo cách tương tự như tế bào gốc phôi, vì vậy chúng có thể hữu ích cho việc phát triển một loạt các liệu pháp.
Tuy nhiên, nghiên cứu và phát triển thêm là cần thiết.
Để nuôi cấy tế bào gốc, trước tiên, các nhà khoa học trích xuất mẫu từ mô trưởng thành hoặc phôi thai. Sau đó, họ đặt những tế bào này vào một môi trường nuôi cấy có kiểm soát, nơi chúng sẽ phân chia và sinh sản nhưng không chuyên biệt hóa thêm.
Tế bào gốc đang phân chia và sinh sản trong môi trường nuôi cấy có kiểm soát được gọi là dòng tế bào gốc.
Các nhà nghiên cứu quản lý và chia sẻ các dòng tế bào gốc cho các mục đích khác nhau. Chúng có thể kích thích các tế bào gốc chuyên môn hóa theo một cách cụ thể. Quá trình này được gọi là sự khác biệt hóa có định hướng.
Cho đến nay, việc nuôi cấy số lượng lớn tế bào gốc phôi dễ dàng hơn so với tế bào gốc trưởng thành. Tuy nhiên, các nhà khoa học đang đạt được tiến bộ với cả hai loại tế bào.
Các loại tế bào gốc
Các nhà nghiên cứu phân loại tế bào gốc, theo tiềm năng của chúng để biệt hóa thành các loại tế bào khác.
Tế bào gốc phôi là mạnh nhất, vì nhiệm vụ của chúng là trở thành mọi loại tế bào trong cơ thể.
Phân loại đầy đủ bao gồm:
Độc tố: Những tế bào gốc này có thể biệt hóa thành tất cả các loại tế bào có thể. Một số tế bào đầu tiên xuất hiện khi hợp tử bắt đầu phân chia là tế bào toàn năng.
Đa năng: Những tế bào này có thể biến thành hầu hết mọi tế bào. Tế bào từ phôi sớm là đa năng.
Đa năng: Những tế bào này có thể biệt hóa thành một họ tế bào có liên quan chặt chẽ với nhau. Ví dụ, tế bào gốc tạo máu trưởng thành có thể trở thành tế bào hồng cầu và bạch cầu hoặc tiểu cầu.
Oligopotent: Chúng có thể phân biệt thành một số loại tế bào khác nhau. Tế bào gốc lymphoid hoặc tủy trưởng thành có thể làm được điều này.
Unipotent: Chúng chỉ có thể tạo ra các tế bào của một loại, đó là loại của riêng chúng. Tuy nhiên, chúng vẫn là tế bào gốc vì chúng có thể tự đổi mới. Ví dụ bao gồm tế bào gốc cơ trưởng thành.
Tế bào gốc phôi được coi là đa năng thay vì toàn năng vì chúng không thể trở thành một phần của màng ngoài phôi hoặc nhau thai.
Sử dụng
Bản thân tế bào gốc không phục vụ bất kỳ mục đích đơn lẻ nào nhưng rất quan trọng vì một số lý do.
Đầu tiên, với sự kích thích thích hợp, nhiều tế bào gốc có thể đảm nhận vai trò của bất kỳ loại tế bào nào, và chúng có thể tái tạo mô bị tổn thương, trong những điều kiện thích hợp.
Tiềm năng này có thể cứu sống hoặc sửa chữa các vết thương và tổn thương mô ở những người sau khi bị bệnh hoặc chấn thương. Các nhà khoa học nhận thấy nhiều công dụng có thể có đối với tế bào gốc.
Tái tạo mô
Tái tạo mô có lẽ là công dụng quan trọng nhất của tế bào gốc.
Cho đến nay, một người cần một quả thận mới, chẳng hạn, phải đợi một người hiến tặng và sau đó tiến hành cấy ghép.
Các cơ quan hiến tặng vẫn còn thiếu nhưng bằng cách hướng dẫn các tế bào gốc biệt hóa theo một cách nhất định, các nhà khoa học có thể sử dụng chúng để phát triển một loại mô hoặc cơ quan cụ thể.
Ví dụ, các bác sĩ đã sử dụng tế bào gốc từ ngay bên dưới bề mặt da để tạo mô da mới. Sau đó, họ có thể sửa chữa vết bỏng nặng hoặc vết thương khác bằng cách ghép mô này lên vùng da bị tổn thương, và da mới sẽ mọc trở lại.
Điều trị bệnh tim mạch
Vào năm 2013, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Bệnh viện Đa khoa Massachusetts đã báo cáo rằng PNAS Phiên bản sớm rằng họ đã tạo ra các mạch máu trên chuột thí nghiệm, sử dụng tế bào gốc của con người.
Trong vòng 2 tuần kể từ khi cấy tế bào gốc, mạng lưới các mạch máu được tưới máu đã hình thành. Chất lượng của những mạch máu mới này cũng tốt như những mạch máu tự nhiên gần đó.
Các tác giả hy vọng rằng loại kỹ thuật này cuối cùng có thể giúp điều trị những người mắc bệnh tim mạch và mạch máu.
Điều trị bệnh não
Một ngày nào đó, các bác sĩ có thể sử dụng các tế bào và mô thay thế để điều trị các bệnh về não, chẳng hạn như Parkinson’s và Alzheimer’s.
Trong Parkinson’s, ví dụ, tổn thương các tế bào não dẫn đến các cử động cơ không kiểm soát được. Các nhà khoa học có thể sử dụng tế bào gốc để bổ sung các mô não bị tổn thương. Điều này có thể mang lại các tế bào não chuyên biệt ngăn chặn các chuyển động cơ bắp không kiểm soát được.
Các nhà nghiên cứu đã thử biệt hóa các tế bào gốc phôi thành các loại tế bào này, vì vậy các phương pháp điều trị rất hứa hẹn.
Liệu pháp thiếu hụt tế bào
Các nhà khoa học hy vọng một ngày nào đó có thể phát triển các tế bào tim khỏe mạnh trong phòng thí nghiệm để họ có thể cấy ghép vào những người bị bệnh tim.
Các tế bào mới này có thể sửa chữa tổn thương tim bằng cách tái tạo lại tim bằng các mô khỏe mạnh.
Tương tự, những người mắc bệnh tiểu đường loại I có thể nhận được các tế bào tuyến tụy để thay thế các tế bào sản xuất insulin mà hệ thống miễn dịch của họ đã mất hoặc bị phá hủy.
Liệu pháp duy nhất hiện nay là cấy ghép tuyến tụy, và rất ít tuyến tụy có sẵn để cấy ghép.
Các phương pháp điều trị bệnh máu
Các bác sĩ hiện thường sử dụng tế bào gốc tạo máu của người trưởng thành để điều trị các bệnh, chẳng hạn như bệnh bạch cầu, thiếu máu hồng cầu hình liềm và các vấn đề suy giảm miễn dịch khác.
Tế bào gốc tạo máu xuất hiện trong máu và tủy xương và có thể tạo ra tất cả các loại tế bào máu, bao gồm tế bào hồng cầu vận chuyển oxy và tế bào bạch cầu chống lại bệnh tật.
Hiến tặng hoặc thu hoạch tế bào gốc
Mọi người có thể hiến tặng tế bào gốc để giúp đỡ một người thân yêu, hoặc có thể để sử dụng cho chính họ trong tương lai.
Các khoản đóng góp có thể đến từ các nguồn sau:
Tủy xương: Những tế bào này được lấy gây mê toàn thân, thường là từ xương hông hoặc xương chậu. Sau đó, các kỹ thuật viên sẽ phân lập các tế bào gốc từ tủy xương để lưu trữ hoặc hiến tặng.
Tế bào gốc ngoại vi: Một người nhận được một số mũi tiêm khiến tủy xương của họ giải phóng tế bào gốc vào máu. Tiếp theo, máu được lấy ra khỏi cơ thể, một máy tách ra các tế bào gốc và các bác sĩ đưa máu trở lại cơ thể.
Máu dây rốn: Tế bào gốc có thể được thu hoạch từ dây rốn sau khi sinh mà không gây hại cho em bé. Một số người hiến máu cuống rốn, và những người khác lưu trữ nó.
Việc thu hoạch tế bào gốc này có thể tốn kém, nhưng những lợi thế cho nhu cầu trong tương lai bao gồm:
- tế bào gốc có thể dễ dàng tiếp cận
- ít cơ hội bị từ chối mô cấy ghép hơn nếu nó đến từ chính cơ thể của người nhận
Nghiên cứu và khám phá khoa học
Tế bào gốc không chỉ hữu ích như một liệu pháp tiềm năng mà còn cho các mục đích nghiên cứu.
Ví dụ, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc bật hoặc tắt một gen cụ thể có thể khiến nó phân biệt. Biết được điều này sẽ giúp họ điều tra gen và đột biến nào gây ra tác động nào.
Được trang bị kiến thức này, họ có thể khám phá ra nguyên nhân gây ra nhiều loại bệnh tật và tình trạng, một số bệnh vẫn chưa có cách chữa trị.
Sự phân chia và biệt hóa tế bào bất thường là nguyên nhân dẫn đến các tình trạng bao gồm ung thư và khuyết tật bẩm sinh bắt nguồn từ khi sinh ra. Biết được nguyên nhân khiến các tế bào phân chia sai cách có thể dẫn đến cách chữa trị.
Tế bào gốc cũng có thể giúp phát triển các loại thuốc mới. Thay vì thử nghiệm thuốc trên người tình nguyện, các nhà khoa học có thể đánh giá cách một loại thuốc ảnh hưởng đến mô khỏe mạnh bình thường bằng cách thử nghiệm thuốc trên mô được nuôi cấy từ tế bào gốc.
Video: Tế bào gốc là gì?
Xem video để tìm hiểu thêm về tế bào gốc.
Tranh cãi
Đã có một số tranh cãi về nghiên cứu tế bào gốc. Điều này chủ yếu liên quan đến hoạt động trên các tế bào gốc phôi.
Sử dụng phôi cho tế bào gốc
Lập luận chống lại việc sử dụng tế bào gốc phôi là nó phá hủy phôi nang của người và trứng đã thụ tinh không thể phát triển thành người.
Ngày nay, các nhà nghiên cứu đang tìm cách tạo ra hoặc sử dụng các tế bào gốc không liên quan đến phôi.
Trộn người và động vật
Nghiên cứu tế bào gốc thường bao gồm việc đưa các tế bào của người vào động vật, chẳng hạn như chuột cống hoặc chuột cống. Một số người tranh luận rằng điều này có thể tạo ra một sinh vật là một phần của con người.
Ở một số quốc gia, việc sản xuất dòng tế bào gốc phôi là bất hợp pháp. Tại Hoa Kỳ, các nhà khoa học có thể tạo hoặc làm việc với các dòng tế bào gốc phôi, nhưng việc sử dụng quỹ liên bang để nghiên cứu các dòng tế bào gốc được tạo ra sau tháng 8 năm 2001 là bất hợp pháp.
Liệu pháp tế bào gốc và quy định của FDA
Một số người đã cung cấp "liệu pháp tế bào gốc" cho nhiều mục đích, chẳng hạn như điều trị chống lão hóa.
Tuy nhiên, hầu hết những cách sử dụng này không có sự chấp thuận của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA). Một số trong số đó có thể là bất hợp pháp và một số có thể nguy hiểm.
Bất kỳ ai đang xem xét điều trị bằng tế bào gốc nên kiểm tra với nhà cung cấp hoặc với FDA xem sản phẩm có được phê duyệt hay không và sản phẩm được sản xuất theo cách đáp ứng các tiêu chuẩn của FDA về độ an toàn và hiệu quả.
