Tế bào gốc trung mô (MSC) được sử dụng để điều trị các bệnh về xương và sụn. Y học hiện đại đã và đang khám phá các ứng dụng lâm sàng và các liệu pháp điều trị các bệnh khác nhau. Bài viết sẽ giúp bạn hiểu thêm về đặc điểm của tế bào gốc trung mô và ứng dụng lâm sàng của loại tế bào này.

1. Tế bào gốc trung mô là gì?

Tế bào gốc trung mô (MSC) là tế bào sinh sống của tủy xương, khác với tế bào gốc tạo máu, có tiềm năng tăng sinh rộng rãi và khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau, bao gồm: tế bào xương, tế bào mỡ, tế bào chondrocytes, myocyte, tế bào cơ tim và tế bào thần kinh.

Tế bào gốc trung mô đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng nội môi của tủy xương và điều chỉnh sự trưởng thành của cả tế bào gốc tạo máu và không tạo máu. Các tế bào được đặc trưng bởi sự biểu hiện của nhiều các kháng nguyên bề mặt, nhưng không có kháng nguyên nào trong số chúng dường như được biểu hiện độc quyền trên tế bào gốc trung mô. Ngoài tủy xương, Tế bào gốc trung mô nằm trong các mô khác, như: mô mỡ, máu ngoại vi, máu cuống rốn, gan và các mô của thai nhi.

Tế bào gốc trung mô đã được chứng minh là công cụ mạnh mẽ trong liệu pháp gen và có thể được chuyển nạp hiệu quả với các vectơ virus có chứa gen điều trị, cũng như với cDNA cho các protein cụ thể, biểu hiện mong muốn ở bệnh nhân. Do những đặc điểm như vậy, số lượng các thử nghiệm lâm sàng dựa trên việc sử dụng tế bào gốc trung mô ngày càng tăng. Những tế bào này đã được sử dụng thành công trong điều trị ghép và bệnh vật chủ (GvHD), tái tạo tim sau nhồi máu, sửa chữa sụn và xương, chữa lành vết thương trên da, tái tạo tế bào thần kinh và nhiều loại khác. Điều quan trọng đặc biệt là việc sử dụng chúng trong điều trị bệnh không hoàn hảo của quá trình tạo xương (OI), mà dường như là chiến lược điều trị hợp lý duy nhất. Tế bào gốc trung mô dường như đại diện cho một công cụ mạnh mẽ trong tương lai trong y học tái tạo, do đó chúng đặc biệt quan trọng trong nghiên cứu y học.

Tế bào gốc trung mô MSC
Tế bào gốc trung mô (MSC) được sử dụng để điều trị các bệnh về xương và sụn

2. Nguồn chính của tế bào gốc trung mô

Nguồn chính của tế bào gốc trung mô là trong tuỷ xương. Các tế bào trung mô là thành phần cấu tạo nhưng chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ trong quần thể tế bào tủy xương. Pittenger và cộng sự chỉ ra rằng chỉ có 0.01% – 0.001% tế bào đơn nhân được phân lập. Số lượng tế bào gốc trung mô được phân lập từ tế bào này có thể khác nhau về hiệu quả và chất lượng ngay cả khi tế bào được lấy từ cùng người cho. Ngoài ra, tế bào gốc trung mô cũng nằm ở các mô khác trong cơ thể. Ngày càng có nhiều báo cáo mô tả sự có mặt của tế bào gốc trung mô trong các mô mỡ, máu dây rốn, nhung mao màng đệm của nhau thai, nước ối, máu ngoại vi, gan của thai nhi, phổi và thậm chí trong răng đã rụng. Số lượng tế bào gốc trung mô giảm dần theo tuổi và bệnh tật. Số lượng tế bào gốc trung mô lớn nhất được tìm thấy ở trẻ sơ sinh và giảm dần theo tuổi, giảm khoảng 50% ở tuổi 80. Trong chu kì tế bào gốc trung mô của thai nhi, số lượng tế bào gốc trung mô phát hiện nhiều nhất là ở 3 tháng đầu và giảm dần trong 3 tháng tiếp theo xuống khoảng 0.0001% và xuống còn 0.000003% tế bào nhân trong máu dây rốn.

Tế bào gốc trung mô tạo thành một quần thể tế bào không đồng nhất xét về hình thái, sinh lý và biểu hiện kháng nguyên bề mặt. Cho đến nay, không có marker đơn cụ thể nào được phát hiện. Tế bào gốc trung mô thể hiện 1 số lượng lớn phân tử kết dính chất nền ngoại bào protein, cytokine và các thụ thể yếu tố tăng trưởng liên quan đến chứng năng của chúng và cá tương tác tế bào bên trong mô đệm của tuỷ xương. Chúng cũng thể hiện các đặc tính kháng nguyên trên diện rộng cho các loại tế bào khác, điều này đã được khẳng định bởi công nghệ phân tử tiên tiến, bao gồm chuỗi phân tích biểu hiện của gen và DNA microarray.

Quần thể tế bào gốc trung mô phân lập từ tủy xương biểu hiện: CD44, CD105 (SH2, endoglin), CD106, CD29, CD73 (SH3 và SH4, CD90 (Thy-1), CD117, STRO01 và Sca-1. Những quan sát thú vị của Bonyadi và cộng sự về sự khởi phát muộn của loãng xương ở chuột thiếu Sca-1. Song song với đó, MSC không có những dấu hiệu đặc trưng cho quá trình tạo máu và các dòng tế bào nội mô: CD11v, CD14, CD31, CD33, CD34, CD133 và CD45. Sự vắng mặt của CD14, kháng nguyên bề mặt của CD34 và CD35 tạo lên cơ sở để phân biệt chúng với tiền chất tạo máu.

Tế bào gốc trung mô cũng được biết đến như là tập hợp thụ thể liên quan đến ma trận tương tác kết dính và tương tác kết dính tế bào-tế bào, giống như tích phân α V β3 và α V β5, ICAM-1, ICAM-2, LFA-3 và L-selectin. Mặc dù tế bào gốc trung mô đã và đang được mô tả là tập con của kháng nguyên bề mặt, nhưng ít được biết đến về kháng nguyên tươi hoặc tế bào gốc trung mô không mở rộng, chủ yếu là do tần số rất thấp trong tuỷ xương người trưởng thành.

3. Đặc điểm sinh học và chức năng cơ bản của tế bào gốc trung mô

Tế bào gốc trung mô ở người được biết đến như là 1 quần thể tế bào không đồng nhất, thuộc tính và chức năng phụ thuộc vào đặc điểm của môi trường. Tế bào gốc trung mô có thể được nhân rộng trong môi trường nuôi cấy nếu chúng làm phát triển khuẩn lạc nguyên bào sợi (CFU-F). Số lượng khuẩn lạc thu được từ tế bào gốc trung mô phân lập từ tủy xương tỷ lệ khác nhau giữa các loài, cũng như trong suốt điều kiện nuôi cấy được sử dụng trong từng thí nghiệm riêng lẻ. Sự hình thành khuẩn lạc bởi tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ tủy xương người trưởng thành là tế bào trung chuyển độc lập, trong khi các tế bào ở động vật gặm nhấm yêu cầu 1 nguồn tế bào trung chuyển được chiếu xạ để đạt được hiệu quả phết tối đa.

Cách nuôi cấy tế bào gốc trung mô tuy nhiên chưa được khám phá hoàn toàn. Các nghiên cứu trước đây cho rằng tế bào gốc trung mô phân lập từ tủy xương bao gồm 1 quần thể kiểu hình duy nhất đối xứng, hình trục chính khuẩn lạc (tương đồng tới 98%). Tuy nhiên các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng các tế bào đơn có nguồn gốc khuẩn lạc không đồng nhất về hình thái, chứa ít nhất 2 kiểu tế bào; tế bào trục chính nhỏ và tế bào hình khối lớn hoặc hình dẹt. Về khả năng tăng sinh, các tế bào cũng được mô tả là 1 số lượng nhỏ có khả năng tăng sinh nhanh chóng và phần lớn thì tăng sinh chậm.

Tuy nhiên những phát hiện mới nhất cho thấy khuẩn lạc tế bào gốc trung mô có thể chứa nhiều nhất 3 loại tế bào. Phần thứ 3 được mô tả là phần có số lượng nhỏ tế bào tự tăng sinh nhanh chóng. Các thí nghiệm cho thấy rằng các tế bào này có đường kính 7 μm và có tế bào chất cao từ nhân đến tế bào chất. Chúng cũng có thể được phân biệt với tế bào trưởng thành hơn nhờ sự hiện diện trên bề mặt các biểu mô cụ thể và protein được biểu hiện.

Tế bào gốc trung mô là gì
MSCs là những tế bào gốc trưởng thành đa năng có khả năng tự tăng sinh và biệt hóa

Tế bào gốc trung mô đóng 1 vai trò quan trọng trong môi trường vi mô tuỷ xương. Chức năng chính của tế bào này là tạo ra khung của mô để đảm bảo hỗ trợ hệ thống tế bào tạo máu.

Trong số các hoạt động sinh học được biết đến của tế bào gốc trung mô , cần phải nhấn mạnh chức năng miễn dịch của chúng. Các tế bào này có khả năng ức chế phản ứng các tế bào lympho T hoạt tính. Tác dụng ức chế đã được chứng minh là chủ yếu hướng đến mức độ tăng sinh tế bào. Tế bào T trong sự có mặt của tế bào gốc trung mô thì sẽ bị giữ lại trong giai đoạn G1 bởi vì kết quả của sự điều tiết cyclin D. Sự giữ lại tế bào T có thể đảo ngược lại, trong trường hợp không có tế bào gốc trung mô và với các kích thích thích hợp tế bào T lại tiếp tục tăng sinh.

3.1. Sự lưu hành và các hốc của tế bào gốc trung mô

Người ta biết rất ít về bản chất và vị trí của tế bào gốc trung mô . Các tế bào này có thể tìm thấy ở rất nhiều mô khác nhau ở trong các địa điểm đặc biệt được gọi là “hốc tế bào gốc” – đóng vai trò là nơi chứa tế bào gốc. Giả thuyết về hốc tế bào gốc tủy xương được đưa ra bởi Schofield, ông đã gợi ý rằng ở điều kiện môi trường vi mô cụ thể của mô tuỷ có thể duy trì tế bào gốc ở trạng thái nguyên thuỷ và tĩnh. Câu hỏi về cơ chế tế bào gốc trung mô duy trì trạng thái không khác biệt chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn. Sau những kích thích cụ thể, tế bào gốc có thể dời khỏi hốc và di chuyển vào máu. Sau đó tế bào phải bám vào vị trí khác trong khi ở một môi trường vi mô nhất định sự lưu thông có thể được đi đến chương trình khác nhau của nó.

3.2. Sự phát triển và nhân lên của tế bào gốc trung mô

Rất nhiều phương pháp được phát triển để phát triển và nhân lên tế bào gốc trung mô . Các tế bào đầu tiên bám vào mô ở đĩa cấy, hiển thị hình dạng nguyên bào sợi và bắt đầu phát triển thành khuẩn lạc đối xứng trong khoảng từ 5-7 ngày sau khi phết. Tế bào gốc trung mô của người phần lớn sẽ phát triển nhanh chóng và giữ lại tối đa khả năng đa năng của chúng khi được nuôi cấy ở mật động tương đối thấp. Các tế bào này có thể được cấy ở mật độ trong khoảng 1×10^4 đến 0.4×10^6 tế bào/cm2. Mật độ cấy ban đầu ảnh hưởng đến không chỉ sự mọc của MSC mà cũng ảnh hưởng đến hình thái của chúng. Dưới điều kiện tối ưu, tế bào gốc trung mô có thể được duy trì trong môi trường cấy 20-30 dân số nhân đôi và vẫn duy trì khả năng biệt hoá. Điều này cho thấy khả năng tăng sinh tiềm năng của những tế bào này. Kiểm tra hồ sơ chu kỳ của tế bào gốc trung mô cho thấy khoảng 10% số tế bào xảy ra tăng sinh trong pha S, G2 và M của chu kỳ tế bào, trong khi phần lớn tế bào còn lại xảy ra ở pha G0/G1.

3.3. Tiềm năng biệt hoá của tế bào gốc trung mô

Các nghiên cứu trước đây tin rằng khả năng biệt hóa chỉ xảy ra ở các tế bào trung bì. Hiện nay, sau một số lượng lớn nghiên cứu về tế bào gốc trung mô lý thuyết này đã thay đổi. Biệt hoá thành công có thể đạt được trong nhiều dòng tế bào, bao gồm nguyên bào xương, tế bào chondrocytes, tế bào mỡ, nguyên bào và tế bào cơ tim, tế bào gan, tế bào tenocyte, tế bào biểu bì và thậm chí cả tế bào thần kinh. Tuy nhiên, một số nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng tạo ra tế bào có nguồn gốc khác với trung bì, là do quá trình tái lập cụ thể trong tế bào gốc trung mô hoặc xảy ra do kết quả của hoạt tính của yếu tố hòa tan.

Đặc điểm MSC
Tế bào gốc trung mô có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào có nguồn gốc từ cả ba lá phôi

3.4. Ứng dụng của tế bào gốc trung mô trong lâm sàng

Đặc trưng cụ thể của tế bào gốc trung mô bao gồm khả năng tăng sinh và biệt hoá thành nhiều loại tế bào khác nhau, như xương, mỡ và sụn khiến chúng là công cụ hấp dẫn trong y học tái tạo. Tế bào gốc trung mô được truyền tới mạch máu ngoại vi có khả năng đi tới một vị trí nhất định chấn thương. Hiện tượng này đã được báo cáo ở trên mô hình động vật gãy xương, thiếu máu cục bộ nãonhồi máu cơ tim. Kết quả thú vị từ Prokop và cộng sự đã nghiên cứu hiệu quả sử dụng tế bào gốc trung mô trong các mô khác nhau trong chuột bị suy giảm miễn dịch, dựa vào phương pháp phân tích độ nhạy với RT-PCR.

Tế bào gốc trung mô cũng được đề xuất là một công cụ tuyệt vời cho liệu pháp gen. Chúng có thể liên quan nhiều tới sự chỉnh sửa gen, ví dụ như sự dẫn truyền với vector virus mang gen điều trị hoặc là cDNA cho protein đặc hiệu, giống như vận chuyển vật chất di truyền. Trong mô hình ở chuột, biến đổi gen tế bào gốc trung mô được cấy vào một vị trí ngoài tử cung và sau đó được cấy ghép thứ cấp, cho thấy hiệu quả truyền gen ổn định khoảng 74%. Do đó chúng có ích trong việc vận chuyển 1 gen cụ thể vào trong cơ quan hoặc mô trong trường hợp đặc biệt. Cần có nghiên cứu thêm trên người và nếu thành công thì phương pháp này có thể đem lại kết quả ngoài mong đợi trong sửa chữa mô và cơ thể người.

Một ứng dụng khác của tế bào gốc trung mô trong y học tái tạo là việc chữa bệnh khuyết xương. Với nhiều nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng sử dụng tế bào gốc trung mô một sự chú ý đặc biệt phải kể đến đó là việc điều trị bệnh xương thuỷ tinh. Đây là 1 rối loạn gen kết quả từ đột biến trong gen collagen I, gây ra nhiều bất thường trong cấu trúc gen. Một số ứng dụng khác khi sử dụng tế bào gốc trung mô là điều trị tổn thương sụn, tổn thương tế bào thần kinh.

Tại Viện nghiên cứu tế bào gốc và công nghệ Gen thuộc hệ thống bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec đã triển khai nghiên cứu phân lập, nuôi cấy, lưu trữ tế bào gốc trung mô (MSCs), là cơ sở hàng đầu tại Việt Nam trong nghiên cứu và ứng dụng loại tế bào này một cách bài bản và chuyên nghiệp. Những bệnh được ứng dụng nhiều nhất bao gồm tự kỷ, bại não, tiểu đường, xơ gan – teo mật, rối loạn cơ tròn, thoái hóa khớp gối,…Đặc biệt, tế bào gốc còn có thể điều trị hơn 80 bệnh trong đó có nhiều bệnh lý của hệ tạo máu, rối loạn miễn dịch di truyền: Ung thư máu, u tủy, suy tủy, u lympho, huyết tán – Thalassemia, ly thượng bì…

Tế bào gốc còn được sử dụng để chẩn đoán đánh giá nguy cơ của 15 loại ung thư di truyền ở nam giới: Ung thư tiền liệt tuyến, Ung thư đại trực tràng, U tủy thượng thận,…..Bên cạnh đó, tế bào gốc còn có thể tầm soát 17 loại ung thư di truyền ở nữ giới: Ung thư vú, Ung thư buồng trứng, Ung thư nội mạc tử cung,….

Sử dụng tế bào gốc chẩn đoán ung thư giúp bác sĩ xây dựng phác đồ theo dõi nhằm giảm nguy cơ mắc bệnh, tăng khả năng chữa khỏi bệnh hoặc kéo dài thời gian không mắc bệnh (nếu có nguy cơ).

Nguồn tham khảo: journals.viamedica.pl

Bài viết gốc: https://vinmec.com/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/te-bao-goc-cong-nghe-gen/te-bao-goc-trung-mo-dac-diem-va-ung-dung-lam-sang/