Tài liệu Đề tài : Ứng dụng của tế bào gốc trong y học doc

Có nghĩa rằngmột thời gian dài chúng ta tưởng rằng một khi tế bào động vật đã trưởngthành nó không còn khả năng biệt hoá thành các tế bào chuyên hoá khác.Nhưng thời gian gần đây sự phát

Tiểu luận

Ứng dụng của tế

bào gốc trong y học

Phạm Văn Thương

Phần 1 Mở Đầu 3

Phần II Nội Dung 3

I Định nghĩa tế bào gốc 4

1 Tế bào gốc là gì? 4

1.1 Khái niệm 4

1.2 Tế bào gốc bắt nguồn từ đâu ? 4

2.3 Mục đích nghiên cứu tế bào gốc 4

2 Đặc điểm của tế bào gốc 5

2.1 Tế bào gốc là tế bào không chuyên dụng 5

2.2 Tế bào gốc có thể tự phân chia và tái tạo trong thời gian dài 5

2.3 Tế bào gốc có thể biến đổi thành tế bào chuyên dụng 6

II Các loại và chức năng của tế bào gốc 6

1 Các loại tế bào gốc 6

2 Vai trò của tế bào gốc 7

III Một số nghiên cứu về tế bào gốc 8

1 Tế bào gốc tạo máu 8

2 Thí nghiệm về tế bào gốc thần kinh chuột 8

3 Sản xuất noron từ tế bào gốc 9

4 Tạo tinh trùng từ tuỷ xương 9

5 Tế bào gốc từ dây cuống rốn 10

IV Ứng dụng của tế bào gốc 11

1 Tế bào gốc chữa khỏi bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm 12

2 Ghép tế bào gốc để điều trị bệnh tiểu đường 13

3 Tạo tế bào gan từ mỡ dưới da 13

4 Chữa bệnh Parkinson 14

5 Nhân bản vô tính 15

6 Biến da người thành tế bào gốc 17

V Thách thức trong nghiên cứu 19

VI Đạo lý sinh học 19

Phần III Kết Luận 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

-Phần 1 Mở Đầu

Trước đây chúng ta chỉ tìm thấy tính toàn năng trong tế bào thực vật,còn tế bào động vật không thấy xuất hiện tính toàn năng Có nghĩa rằngmột thời gian dài chúng ta tưởng rằng một khi tế bào động vật đã trưởngthành nó không còn khả năng biệt hoá thành các tế bào chuyên hoá khác.Nhưng thời gian gần đây sự phát triển của khoa học đã giúp các nhà khoahọc nghiên cứu thành công khả năng kì diệu của tế bào động vật, những tếbào không chuyên hoá có thể biệt hoá thành các tế bào khác, thành côngnày đã giúp chúng ta rất nhiều trong việc chữa trị các căn bệnh hiểm nghèođòi hỏi phải có mô trưởng thành tương hợp để ghép như ghép gan, tuỵ hoặc các căn bệnh nan y hơn như là các bệnh ung thư như ung thư máu mặc dù cơ thể chúng ta không thể tái tạo cả một cẳng chân hay ngón tay bịmất, nhưng tế bào máu, tế bào da hay các tế bào khác vẫn thường xuyênđược tái sinh trong cơ thể của chúng ta

Những tế bào “toàn năng” giúp chúng ta tái tạo mô, lần đầu tiên

được phát hiện trong quá trình tiến hành thí nghiệm với tủy xương, vàonhững năm 1950 đã dẫn đến phát hiện về sự tồn tại của tế bào gốc trong cơthể; từ đó phát triển kỹ thuật cấy ghép tủy xương hiện đang được ứng dụngrộng rãi trong y học Khám phá về tế bào gốc đã thắp sáng hy vọng về tiềmnăng y học của kỹ thuật tái sinh Lần đầu tiên trong lịch sử, các bác sĩ cóthể tái tạo mô bị hủy hoại nhờ một nguồn cung cấp mới mẻ những tế bàokhỏe mạnh bằng cách áp dụng khả năng độc nhất vô nhị của tế bào gốcnhằm tạo ra nhiều loại tế bào khác biệt trong cơ thể

Vậy cụ thể các tế bào gốc có đặc điểm gì và có những triển vọng gìkhi nghiên cứu và ứng dụng nó trong y học, để hiểu rõ vấn đề này tôi chọn

đề tài “ Tìm hiểu về tế bào gốc”

Phần II Nội Dung

I Định nghĩa tế bào gốc

1 Tế bào gốc là gì?

1.1 Khái niệm

Tế bào gốc hay còn gọi là tế bào nguồn (cell source) là những tế bào

sơ khai chưa biệt hoá có khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào khácnhau trong cơ thể Khả năng này cho phép chúng hoạt động như một "hệthống sửa chữa" của cơ thể, khi được đưa vào các bộ phận khác nhau, tếbào gốc có thể phân chia không giới hạn để lấp đầy những thiếu hụt tế bàocủa bộ phận đó (bù đắp cho những tế bào chết đi) chừng nào cơ thể cònsống

Tế bào gốc có thể trở thành tế bào cơ, hồng huyết cầu, tế bào não 1.2 Tế bào gốc bắt nguồn từ đâu ?

Tất cả chúng ta đều khởi đầu sự sống từ một tế bào duy nhất, gọi làhợp tử, hình thành sau quá trình thụ tinh Hợp tử phân chia tạo thành hai tếbào; mỗi một tế bào trong đó lại phân chia và cứ tiếp diễn như vậy Khoảng

5 ngày sau khi thụ tinh, hợp tử có dạng một quả bóng rỗng, với khoảng 150

tế bào được gọi là phôi bào (blastocyst) Phôi bào thậm chí còn nhỏ hơnmột hạt cát, bao gồm 2 nhóm tế bào: nguyên bào nuôi phôi (trophoblast) vàkhối tế bào nội tại trong phôi bào Tế bào gốc phôi là những tế bào hìnhthành nên khối tế bào nội tại (inner cell mass) Do tế bào gốc phôi có thểhình thành nên bất cứ loại tế bào nào trong cơ thể người trưởng thành nên

nó còn được coi là tế bào gốc toàn năng (pluripotent stem cell)

Tế bào gốc cũng có thể tìm thấy ở một số loại mô nhất định ở người

đã phát triển toàn diện, từ trẻ em đến người trưởng thành, với số lượng rất

ít Ví dụ, tế bào gốc tủy xương (tế bào gốc máu) có trong tủy của xương,chúng phát triển thành tất cả các loại tế bào máu chuyên biệt

-2.3 Mục đích nghiên cứu tế bào gốc

Các khoa học gia đều dùng tế bào gốc để nghiên cứu coi có thể làmnẩy sinh ra nhiều loại tế bào khác nhau của các bộ phận trong cơ thể Vànếu thực hiện được điều đó thì tế bào gốc có thể được áp dụng trong trịbệnh, để thay thế cho tế bào đã bị hư hao vì bệnh tật cũng như ngăn ngừa

2 Đặc điểm của tế bào gốc

2.1 Tế bào gốc là tế bào không chuyên dụng

Một đặc điểm cơ bản của tế bào gốc là nó không chứa một cấu trúc

mô đặc biệt nào nên nó cũng không thực hiện một chức năng chuyên dụngnào Một tế bào gốc không thể phối hợp với các tế bào gần đó để lưu thôngmáu trong cơ thể (như tế bào cơ tim), nó không thể mang các phân tử ôxytrong dòng máu (như hồng huyết cầu), nó không thể đốt cháy điện hóa họcgiúp cơ thể có thể di chuyển, nói năng (như tế bào thần kinh) Tuy nhiên,các tế bào gốc không chuyên dụng này lại có thể biến đổi thành các tế bàochuyên dụng như tế bào cơ tim, tế bào máu, tế bào não

2.2 Tế bào gốc có thể tự phân chia và tái tạo trong thời gian dài

Không giống như tế bào cơ, tế bào máu hay tế bào não không thể tựtái tạo, tế bào gốc có thể tự tái tạo và tái tạo nhiều lần

Trong các phòng thí nghiệm, một lượng tế bào gốc tương đối có thểtái tạo thành hàng triệu tế bào gốc khác trong thời gian vài tháng Nếu saumột quá trình tái tạo tế bào gốc vẫn là tế bào không chuyên dụng- có thểcoi là tế bào mẹ, thì nó lại tiếp tục tái tạo thành các tế bào mới Các điều

kiện để duy trì tế bào gốc như tế bào không chuyên dụng là mối quan tâmlớn của các nhà khoa học.

2.3 Tế bào gốc có thể biến đổi thành tế bào chuyên dụng

Khi tế bào gốc biến đổi thành tế bào chuyên dụng quá trình này đượcgọi là sự phân ly Hiện các nhà khoa học vẫn đang đi những bước đầu tiêntìm hiểu những yếu tố bên trong và bên ngoài quá trình này Yếu tố bêntrong được kiểm soát bởi gen của tế bào nằm trên các chuỗi ADN, có khảnăng mang tải thông tin về cấu trúc và chức năng của tế bào Các yếu tốbên ngoài là các hóa chất do các tế bào khác kiểm soát, là sự tương tác vớicác tế bào khác và một số phân tử trong môi trường vi mô

II Các loại và chức năng của tế bào gốc

Sự sống bắt đầu từ tế bào gốc (stem cell) vậy tế bào gốc là mầmmống của một cơ thể Tế bào phân chia tạo ra nhiều thế hệ con cháu, mỗicon cháu sẽ thực hiện một chức năng khác nhau trong hoạt động sống kể cảduy trì nòi giống

1 Các loại tế bào gốc

* Phân loại theo hiệu lực hay độ đặc hiệu của tế bào

- Tế bào gốc totipotent: được sinh ra từ sự hợp nhất của trứng vàtinh trùng Những tế bào được tạo ra sau một vài lần phân chia đầu tiên củatrứng đã thụ tinh cũng là những tế bào totipotent Những tế bào này có thểphát triển thành mọi loại tế bào mà không có ngoại lệ

- Tế bào gốc pluripotent: là thế hệ sau của các tế bào totipotent và

có thể phát triển thành mọi loại tế bào khác ngoại trừ tế bào totipotent

- Tế bào gốc multipotent: chỉ có thể sản sinh ra những tế bào thuộccùng một họ có quan hệ gần gũi (ví dụ các tế bào máu như hồng cầu, bạchcầu và tiểu cầu)

Tế bào tiền thân (đôi khi còn gọi là tế bào unipotent): chỉ có thểsinh ra một loại tế bào, nhưng có đặc tính tự tái sinh và đây là điểm khiếnchúng khác với những tế bào không phải tế bào gốc.

* Phân loại theo nguồn gốc:

- Tế bào gốc người lớn: là những tế bào chưa biệt hóa nằm giữanhững tế bào biệt hóa ở mô và phần lớn là những tế bào multipotent Loại

TB này có ở người lớn, trẻ em hoặc ở cuống rốn

- Tế bào gốc phôi: là những tế bào nuôi cấy lấy từ khối tế bào chưabiệt hóa của mầm phôi, là phôi thai ở giai đoạn đầu gồm từ 50- 150 tế bào

2 Vai trò của tế bào gốc

Tế bào gốc là những tế bào có khả năng biệt hóa trong quá trình pháttriển để trở thành bất kỳ loại tế bào trưởng thành nào và là "phần không thểthiếu" của cơ thể Từ khi động vật còn ở giai đoạn "trứng nước", các tế bàogốc trong phôi thai có khả năng biệt hóa thành bất kỳ dạng nào trong 220loại tế bào đồng thời cũng thực hiện cơ chế sửa chữa một cách tự nhiênsuốt quá trình phát triển và "kiến tạo" các cơ quan khác nhau

Về mặt lý thuyết, những tế bào gốc từ phôi (embryonic stem cells) cóthể giữ được khả năng phân chia và tái phân chia trong suốt cuộc đời củangười và động vật để sản sinh các tế bào hồng cầu, tế bào da, tế bào cơ haybất cứ loại tế bào nào cần thiết để duy trì cuộc sống

Tế bào gốc giữ vai trò vô cùng quan trọng trong một cơ thể sống vìnhiều lý do Trong một phôi thai 3-5 ngày tuổi, được gọi là túi phôi, các tếbào gốc nằm trong các mô sẽ phát triển thành các tế bào chuyên dụng củatim, phổi, da Ở cơ thể trưởng thành, tế bào gốc trong tủy sống có thể thaythế các tế bào bị hủy diệt do thương tật hoặc bệnh tật Người ta cho rằngtrong tương lai, tế bào gốc có thể sẽ trở thành cứu cánh để điều trị một sốcăn bệnh như Parkinson, tiểu đường và tim mạch

Hình 1 Tế bào gốc lấy từ

tủy xương

III Một số nghiên cứu về tế bào gốc

1 Tế bào gốc tạo máu

Ghép tế bào gốc tạo máu hay

thường được gọi ngắn gọn là ghép tủy

là một phương pháp điều trị bệnh

được ứng dụng nhiều trong ngành

huyết học và ung thư học Phương

pháp này thực hiện quá trình cấy ghép

tế bào gốc tạo máu lấy từ tủy xương

hoặc từ máu ghép vào cơ thể người

bệnh để chữa các bệnh lý huyết học, bệnh

lý miễn dịch, di truyền và một số bệnh lý ung thư khác

Hơn 50 năm kinh nghiệm về TB gốc tạo máu các nhà khoa học đãhiểu biết khá nhiều và sử dụng chúng như một liệu pháp Hiện nay việc cấynhững TB gốc tạo máu đã cho thấy thành công trong việc rối loạn máu vàbệnh miễn dịch

Người ta cũng đã thử sức trong lĩnh vực sử dụng TB gốc trong hóatrị liệu bệnh ung thư nhưng vấn đề này còn phải nghiên cứu nhiều Một khókhăn trong nghiên cứu là nếu thiếu thận trọng các TB ung thư đôi khi cũngđược thu nhận và đưa trở vào cơ thể bệnh nhân cùng với các TB gốc

2 Thí nghiệm về tế bào gốc thần kinh chuột

Ở Canada và Ý, một nhóm các nhà khoa học đã ghép các tế bào gốcthần kinh chuột vào những con chuột đã bị rút hết tủy Kết quả là các tế bàogốc này thay đổi số phận của chúng và biến thành các tế bào gốc tạo máu,những loại tế bào thường chỉ có ở tủy xương và là nguồn sản sinh ra hồngcầu và các tế bào miễn dịch khác Từ đó là một phần của làn sóng cácnghiên cứu công bố tồn tại hiện tượng chuyển hướng biệt hóa và điều đó

-gợi ý việc có khả năng tạo ra các mô thay thế mà không cần phải hủy phôi

để lấy tế bào gốc phôi

Một nhóm nghiên cứu khác đã phải mất đến hơn hai năm làm việccật lực họ đưa tế bào gốc thần kinh vào 128 con chuột cũng đã bị rút tủy.Tuy nhiên sau một thời gian nghiên cứu họ đã không thu được kết quả vànhiều người đã công nhận sự thành công ở trên là sự kỳ diệu Vì vậy, chođến nay vẫn chưa có sự nhất trí chung về việc liệu hiện tượng trên có có ýnghĩa thực tiễn trong y học hay không?

3 Sản xuất noron từ tế bào gốc

Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm gen (LOEX),trường Đại học Laval (Quebec, Canada) đã thành công trong việc tạo ra các

nơ ron từ các tế bào gốc ở da người

Công trình của họ đã chỉ rarằng da người chứa đựng các tế bào

có khả năng tự phân biệt, nhất là các

tế bào thần kinh Các thử nghiệm ởLOEX, từ da người lớn có được saukhi phẫu thuật thẩm mỹ, đã cho thấyrằng các tế bào gốc ở da có thể đượcnhân và tự khác nhau trong ống nghiệm được đặt ở nơi thích hợp Chúngdần dần tạo thành hình dạng đặc trưng của các nơ ron não người có hơn

100 tỉ nơ ron, mỗi nơ ron liên kết với khoảng 10.000 nơ ron khác

Khám phá này có thể sẽ có ảnh hưởng lớn tới giới nghiên cứu nơ ron

và có thể mở ra triển vọng điều trị các căn bệnh liên quan đến thần kinh

4 Tạo tinh trùng từ tuỷ xương

Tế bào gốc lấy từ tủy xương đàn ông có thể được điều chỉnh thànhnhững yếu tố tương tự như tinh trùng chưa trưởng thành Phát hiện sẽ mở

Hình 2 TBG đang hình thành trong cuống rốn

ra hướng mới và cách điều trị vô sinh tốt hơn Phương thức nghiên cứu làthúc đẩy các tế bào tiền tinh trùng này phát triển thành tinh trùng trưởngthành

Từ tuỷ xương, nơi có nguồn TB gốc phongphú, các nhà nghiên tìm kiếm những TB gốc cóhình dạng giống với các tế bào mầm nhất (loại tếbào có cả ở tinh hoàn của đàn ông lẫn buồngtrứng của phụ nữ, mà về sau phân hoá thành tinhtrùng hoặc trứng) Nếu phương pháp này thànhcông, các nhà khoa học có thể mang lại khả nănglàm cha cho những người đàn ông vô sinh

Những nhóm nghiên cứu khác cũng đã thực hiện công việc tương tựtrên chuột cái, biến tế bào tuỷ xương của chúng thành tế bào trứng Tuynhiên, các nhà nghiên cứu khác cảnh báo chớ nên vui mừng quá sớm, bởicác tế bào mầm tinh trùng có thể sẽ không bao giờ lớn lên thành tinh trùngtrưởng thành, hoặc có thể bị biến đổi gene đến mức không thể sử dụngđược

5 Tế bào gốc từ dây cuống rốn

Một nghiên cứu mới nhất và có ý nghĩa trong thực tiễn là sự phấthiện ra TB gốc từ dây cuống rốn Người đầu tiên trên thế giới tìm ra côngnghệ tách tế bào gốc từ màng dây rốn đó chình là PGS.TS Phan ToànThắng

Tế bào gốc tách ra từ màng dây

cuống rốn này có nhiều ưu điểm vượt

trội hoàn toàn so với tế bào gốc được

tìm ra từ mô, tuỷ và phôi thai Đầu

tiên nó không vi phạm vào y đức,

không gây tổn thương cho bà mẹ và

-thai nhi trong quá trình thu giữ dây rốn vì vốn nó là thứ bỏ đi sau khi sinh.Bên cạnh đó, mỗi năm có hàng trăm triệu trẻ em được sinh ra thì sẽ thu giữđược hàng trăm triệu dây rốn Theo TS Thắng thì việc tìm ra công nghệtách tế bào gốc từ dây cuống rốn có ý nghĩa rất lớn trong việc sử dụng vàonghiên cứu và điều trị bệnh nhân, vì nó gần như là câu trả lời cho tất cảnhững khó khăn và trở ngại của công nghệ tế bào gốc hiện nay.

Cho đến nay, các nhà khoa học trên thế giới đã ghi nhận có cả thảy

69 loại bệnh lý khác nhau đã và đang được nghiên cứu để điều trị bằngTBG máu cuống rốn Cách thức điều trị đơn giản, các bác sĩ sẽ lấy TBGlưu trữ ra làm thành dung dịch rồi tiêm

truyền cho bệnh nhân TBG sẽ tìm đến các cơ quan bị tổn thương để hồiphục nó Hiện nay, Trung Quốc đã sử dụng TBG để điều trị bệnh về thầnkinh; Thái Lan thì mạnh về sử dụng TBG trong điều trị bệnh tim mạch.Châu Á là nơi phát triển mạnh về lĩnh vực này"

IV Ứng dụng của tế bào gốc

Tế bào gốc là những tế bào đầu tiên tạo ra phôi người khoảng 2 tuầnsau thụ tinh Sau đó, chúng biệt hóa thành 250 loại tế bào khác nhau tạonên các mô và cơ quan trong cơ thể Khi tế bào gốc được đưa vào một cơquan bị tổn thương, nó sẽ biệt hóa thành tế bào đặc biệt của cơ quan ấy thaythế cho những tế bào chết, giúp phục hồi chức năng

Có rất nhiều bệnh không thể điều trị hay điều trị ít hiệu quả bằng cácphương pháp hiện hữu sẽ được chữa khỏi bằng tế bào gốc như: chấnthương tủy sống, xơ gan, bệnh máu, khối u, thiếu máu cơ tim Một vàitrường hợp đã điều trị thành công và cũng còn nhiều bệnh đang nghiên cứu

Với phương pháp sử dụng tế bào gốc của chính bệnh nhân, từ nay tếbào gốc có thể được tách ra từ tủy sống, da, máu, giác mạc mắt, ở cuốngnhau thai, kể cả từ mô mỡ, rồi chuyển đổi thành tế bào máu, xương hoặc

sụn Tất cả đều có khả năng phân sinh và tạo ra nhiều tế bào khác hoàn hảohơn, lành mạnh hơn để phục hồi chức năng cho các cơ quan, bộ phận suyyếu hay hư hao vì bệnh hoặc đơn giản là đã bị lão hóa.

1 Tế bào gốc chữa khỏi bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm

Thiếu máu hồng cầu hình liềm là bệnh do di truyền của hemoglobintrong hồng cầu Các hồng cầu của bệnh nhân có hình lưỡi liềm vàhemoglobine bất thường có xu hướng đóng cục gây tắc mạch Bệnh nhân

dễ bị nhiễm khuẩn và các cục máu đông gây bít tắc những mạch máu làmtổn thương nhiều cơ quan Đây là một căn bệnh ở người, nhưng các nhànghiên cứu đã làm cho bệnh được biểu hiện ở chuột và được chữa lành bởinhững tế bào gốc được sản xuất không phải từ phôi thai

Các nhà nghiên cứu đã nhân tính hóa các chú chuột thấy có những tếbào biểu hiện hemoglobin người đột biến của bệnh hồng cầu hình liềm.Người ta lấy các tế bào da trên đuôi của những chú chuột này nuôi cấy chotiếp nhận những biến đổi di truyền (4 gen) làm tái lập chương trình tế bào.Các tế bào này trẻ lại giống hệt với các tế bào gốc phôi thai

Có 24 dòng tế bào gốc đã được xác lập, rồi được biến đổi nhờ nhữngyếu tố hormon khác thành các tế bào gốc sinh huyết- là nguồn gốc của cáchồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu trong tủy xương Một trong các dòng này đãnhận gen của hemoglobin bình thường thay thế cho gen bệnh của nó Đó làmột kỹ thuật được xem là phương pháp đặc biệt Chỉ một vài tế bào trongcác tế bào được tái lập chương trình như thế là đã sinh ra các tế bào gốcsinh huyết bình thường

Khi thu được những tế bào gốc "thuốc" này các nhà nghiên cứu đãtiêm vào các chú chuột bị bệnh hồng cầu hình liềm của người Kết quả thậttuyệt vời, không những sửa chữa được khuyết tật của hemoglobin bằngcách thay thế 65% hemoglobin bị bệnh bằng các hemoglobin lành mạnh màcòn nghiên cứu về các hồng cầu mới, được sản xuất từ các tế bào gốc bị