Bài 6: Công nghệ tế bào gốc và ứng dụng

I. KHÁI NIỆM VỀ TẾ BÀO GỐC ĐỘNG VẬT

1. Định nghĩa và đặc điểm của tế bào gốc

Tế bào gốc (stem cell) là tế bào chưa được biệt hoá, có thể phân chia tạo ra các tế bào biệt hoá cấu thành các mô và cơ quan của cơ thể động vật, thực vật.

Các loại tế bào gốc đều có hai đặc điểm:

– Khả năng tự tái tạo: Các tế bào gốc tăng trưởng và phân chia (tăng sinh) tạo nên các tế bào gốc thế hệ con.

– Khả năng biệt hoá thành các loại mô và tế bào của cơ thể: Dưới sự điều hoà của các phân tử truyền tin, các tế bào gốc có thể biệt hoá thành các loại tế bào chuyên biệt như da, cơ, xương, tế bào máu,...

2. Các loại tế bào gốc

Dựa vào nguồn gốc hình thành, tế bào gốc được chia thành hai loại cơ bản là tế bào gốc phôi và tế bào gốc trưởng thành.

Tế bào gốc phôi là các tế bào bắt nguồn từ khối tế bào mầm phôi của phôi nang ở giai đoạn tiền làm tổ. Tế bào gốc phôi có khả năng được biệt hoá thành hầu hết các loại mô và cơ quan của cơ thể.

Tế bào gốc trưởng thành (còn được gọi là tế bào gốc mộ) là những tế bào chưa được biệt hoá trong các mô hoặc cơ quan của cơ thể sau khi sinh ra, thường có ở một số vị trí nhất định. Loại tế bào gốc này vẫn duy trì trạng thái chưa phân chia trong thời gian dài cho đến khi chúng được hoạt hoá bởi nhu cầu duy trì và sửa chữa mô của cơ thể. Trong quá trình sống, tập hợp các tế bào gốc trưởng thành đóng vai trò là hệ thống sửa chữa bên trong, giúp thay thế các tế bào bị chết do quá trình già hoá, tổn thương hoặc bệnh.

II. THÀNH TỰU CỦA CÔNG NGHỆ TẾ BÀO GỐC

Trong những năm gần đây, nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tế bào gốc đạt được những thành tựu to lớn, phản ánh qua số lượng các công bố khoa học và thử nghiệm lâm sàng sử dụng liệu pháp tế bào gốc. Các nhà khoa học đánh giá tiềm năng to lớn của công nghệ này khi thị trường toàn cầu về liệu pháp tế bào gốc có thể đạt giá trị hàng chục tỉ đô la Mỹ trong những năm sắp tới.

1. Tái tạo mô lành cho trị liệu

Tái tạo mô bằng công nghệ tế bào gốc được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi để thay thế các mô, cơ quan bị tổn thương hoặc bị bệnh. Thành tựu nổi bật của công nghệ tế bào gốc là tạo được mô trị liệu từ chính các tế bào của người bệnh (mô tự thân) thông qua tế bào gốc vạn năng cảm ứng. Nhờ đó, nguy cơ loại thải mô cấy ghép được giảm thiểu do tính tương hợp mô được đáp ứng. Năm 2007, các nhà khoa học đã thành công trong việc tạo các tế bào gốc vạn năng cảm ứng đặc thù cho từng bệnh nhân bằng tạo các iPSC từ tế bào da người (nguyên bào sợi da) và biệt hoá để tạo các mô khác nhau, sau đó cấy ghép trở lại bệnh nhân. Các tế bào gốc vạn năng được biệt hoá thành các tế bào beta như ở tuyến tuy có thể khắc phục được sự thiếu hụt nguồn mô trị liệu cho điều trị bệnh đái tháo đường type I.

Công nghệ tế bào gốc sử dụng tế bào gốc phôi là cơ sở của y học tái tạo. Nhờ đó, các mô không có sẵn nguồn cho cấy ghép như mô thần kinh cũng có thể được tái tạo và sử dụng trong điều trị các tổn thương ở não. Khả năng tái tạo mô thần kinh bằng công nghệ tế bào gốc tạo ra triển vọng chữa trị các bệnh liên quan đến hệ thần kinh ở người, chẳng hạn bệnh Parkinson. Tế bào gốc trung mô là các tế bào gốc được phân lập từ một số mô như mô mỡ, tuỷ xương, amidan,... có tiềm năng tự tái tạo và biệt hoá thành các tế bào tạo mỡ, cơ, tế bào sụn và nguyên bào xương. Do có các đặc tính của tế bào gốc, cùng với chức năng điều hoà miễn dịch và kích thích tăng sinh mạch, các thử nghiệm lâm sàng tế bào gốc trung mô được tiến hành trong điều trị nhiều bệnh như tim mạch, xương, bệnh về hệ thần kinh và các bệnh viêm nhiễm. Trên thị trường hiện nay đã có các sản phẩm trị liệu được sản xuất dựa vào tế bào gốc trung mô.

2. Cấy ghép tế bào gốc

Cấy ghép tế bào gốc trưởng thành hoặc tế bào gốc máu cuống rốn có thể thay thế các tế bào bị tổn thương do điều trị ung thư hoặc tế bào bị bệnh được áp dụng hỗ trợ điều trị một số loại bệnh ung thư và các bệnh liên quan đến máu, như bệnh bạch cầu, ung thư hạch, u nguyên bào thần kinh,... Liệu pháp tiêm tế bào gốc tuỷ xương có thể khôi phục khả năng miễn dịch cho bệnh nhân bị tổn thương tế bào miễn dịch do hoá trị ung thư hoặc các bệnh liên quan đến máu. Gần đây, các thử nghiệm lâm sàng được tiến hành để kiểm tra tính an toàn và hiệu quả của cấy ghép tế bào gốc phôi trong điều trị nhiều bệnh như tổn thương tuỷ sống, thoái hoá điểm vàng do lão hoá, đái tháo đường và các bệnh tim mạch.

Những trở ngại trong ứng dụng công nghệ tế bào gốc Bên cạnh những ưu điểm hứa hẹn, nhiều trở ngại vẫn cần được khắc phục khi ứng dụng tế bào gốc trong trị liệu. Các tế bào gốc phôi có thể tạo thành các tế bào không tương thích với bệnh nhân và bị thải loại khi được cấy ghép. Ngoài ra, kích thích tế bào gốc biệt hoá thành loại tế bào mong muốn khó đạt hiệu quả 100 %, do đó, mô được cấy ghép vẫn chứa các tế bảo chưa được biệt hoá và có thể phát triển thành những khối mô bất thường.

Mặc dù tế bào gốc phôi đặc biệt có giá trị cho nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn do tính vạn năng của chúng, song sử dụng tế bào gốc phôi người để nghiên cứu gây tranh cãi liên quan đến đạo đức sinh học. Trong quá trình tạo dòng tế bào gốc phôi, việc phá huỷ phôi nang có thể gây nên sự chỉ trích của xã hội. Do đó, việc ứng dụng tế bào gốc phôi trong lâm sàng bị trì hoãn.

Sử dụng tế bào gốc trưởng thành có thể giúp thực hiện các nghiên cứu y học và tránh được tranh cãi liên quan đến đạo đức. Tuy nhiên, các tế bào này có lượng nhỏ và khó phân lập, chỉ có thể biệt hoá tạo ra một vài loại tế bào xác định, không có tính vạn năng như các tế bào gốc phôi. Khi sử dụng các tế bảo được biệt hoá có nguồn gốc từ tế bào gốc vạn năng cảm ứng có thể hình thành khối u ác tính do các yếu tố tái lập trình thường liên quan tới sự phát triển khối u.

III. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI TÌM HIỂU CÁC THÀNH TỰU CỦA CÔNG NGHỆ TẾ BÀO GỐC

1. Mục tiêu

– Thu thập được tài liệu khoa học về các thành tựu của công nghệ tế bào gốc được ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của thực tiễn đời sống.

– Viết được báo cáo tổng quan về các thành tựu của công nghệ tế bào gốc và ứng dụng.

– Trình bày được báo cáo về thành tựu của công nghệ tế bào gốc.

2. Nội dung tìm hiểu

– Thành tựu, ứng dụng của công nghệ tế bào gốc trong y học (điều trị các bệnh ở người).

– Thành tựu của công nghệ tế bào gốc trong sản xuất dược phẩm.

– Thành tựu của công nghệ tế bào gốc trong tạo giống, nhân giống vật nuôi. 3. Chuẩn bị

– Máy tính kết nối internet.

– Sách, tạp chí khoa học đã xuất bản (ở dạng bản in hoặc bản điện tử).

4. Tiến hành

– Học sinh chia nhóm, làm việc độc lập kết hợp làm việc nhóm.

– Thảo luận để lập đề cương báo cáo, phân công nhiệm vụ cho các thành viên trong nhóm.

– Tìm kiếm thông tin từ cơ sở dữ liệu khoa học được công bố trên các website có nguồn chính thống về mặt khoa học, bài báo khoa học có số xuất bản, các trang tin khoa học của các viện nghiên cứu,...

– Tìm hiểu thực tiễn: hoạt động nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tế bào gốc ở địa phương nơi em ở (nếu có).

– Tập hợp kết quả, thảo luận trong nhóm để thống nhất và viết báo cáo theo đề cương.

– Hoàn chỉnh báo cáo.

5. Báo cáo kết quả

– Trình bày báo cáo và thảo luận chung cả lớp.

– Viết tập san thu hoạch kết quả thực hiện đề tài tìm hiểu về công nghệ tế bào gốc.