Untitled 15 Diễn đàn khoa học và công nghệ Số 3 năm 2020 tế bào gốc là gì? Tế bào gốc (stem cell) là các tế bào sinh học có khả năng biệt hoá thành các tế bào khác, từ đó phân bào để tạo ra nhiều tế b[.]
Diễn đàn khoa học công nghệ Ứng dụng tế bào gốc số vấn đề liên quan PGS.TS Nguyễn Văn Kình Cố vấn cao cấp Trung tâm Gen trị liệu, Bệnh viện Bạch Mai Bài báo điểm lại tiềm ứng dụng phủ nhận tế bào gốc y học Cùng với phát triển khoa học, người ngày khám phá tác dụng tuyệt vời tế bào gốc để ứng dụng liệu pháp điều trị bệnh, mang lại sống cải thiện chất lượng sống cho người Tuy nhiên, vấn đề lên vai trò nhà quản lý Sự lơ quản lý gây thảm họa khôn lường, chặt chẽ, khắt khe lại bóp chết ngành khoa học đầy tiềm mà chưa khai phá tế bào gốc gì? Tế bào gốc (stem cell) tế bào sinh học có khả biệt hố thành tế bào khác, từ phân bào để tạo nhiều tế bào gốc Đây thuật ngữ dùng để chỉ tế bào chưa biệt hoá đảm nhiệm chức năng, vai trị cụ thể mà chúng vốn có “số phận” phải phát triển thành Chẳng hạn, tế bào xương chỉ sinh từ tế bào gốc sinh từ tế bào xương khác Tế bào gốc có tiềm hình thành nên loại tế bào mà mong muốn Trong thể, lấy tế bào gốc từ hai nguồn chính, mơ thể trưởng thành phơi giai đoạn sớm Ngồi ra, nhà khoa học nghiên cứu phương thức phát triển tế bào gốc từ tế bào khác kỹ thuật “lập trình lại gen” Có hai loại tế bào gốc: tế bào gốc phôi (embryonic stem cell) phân lập từ phôi nang giai đoạn sớm, tế bào gốc trưởng thành (adult stem cell) - có mô khác Trong thể trưởng thành, tế bào gốc tế bào tiền thân đóng vai trị hệ thống sửa chữa, chúng thay bổ sung tế bào bị lão hoá hư hỏng người trưởng thành Trong giai đoạn phôi, tế bào gốc biệt hố thành tế bào chuyên biệt trì số lượng tế bào quan tái tạo, chẳng hạn máu, da, mơ đường tiêu hóa Ở người, có ba nguồn tế bào gốc trưởng thành có khả sinh hệ tế bào sau giống (autologous), là: tủy xương, mơ mỡ máu Tế bào gốc lấy từ máu dây rốn sau sinh hay từ sữa số mô khác Trong tất loại tế bào gốc, việc sử dụng tế bào gốc tự thân có nguy rủi ro nên áp dụng rộng rãi Tế bào gốc trưởng thành thường sử dụng liệu pháp y khoa khác nhau, chẳng hạn ghép tủy Tế bào gốc phát triển nhân tạo biệt hoá thành tế bào chuyên biệt với đặc tính phù hợp với tế bào mơ khác Các dịng tế bào phơi tế bào gốc cảm ứng tạo thông qua việc chuyển gen nhân (somatic cell nuclear transfer) biệt hố ngược (dedifferentiation) - phương pháp trị liệu tiềm tương lai Những nghiên cứu tế bào gốc tiến hành từ phát Ernest A McCulloch James E Till Đại học Toronto, Canada từ năm 1960 Cho tới nay, việc nghiên cứu tế bào gốc phát triển rầm rộ khắp quốc gia giới thành ứng dụng tế bào gốc điều trị bệnh cập nhật với thành bất ngờ Vậy tế bào gốc lại đảm nhiệm nhiệm vụ này? Chúng ta lướt qua tính chất tế bào gốc Theo định nghĩa kinh điển, tế bào gốc phải có đầy đủ yếu tố sau: tự làm (self-renewal) - khả xuyên suốt chu kỳ sinh sản tế bào, giữ tình trạng khơng biệt hố; hai tiềm biệt hoá thành dạng tế bào chuyên biệt - khả đòi hỏi tế bào gốc phải totipotent (toàn năng) hay pluripotent (vạn năng) để có khả tạo dạng tế bào trưởng thành Tế bào tiền thân multipotent (đa năng) hay unipotent thỉnh thoảng xem Số năm 2020 15 Diễn đàn Khoa học Công nghệ tế bào gốc Việc tự làm thực chế chép bất đối bắt buộc (Obligatory asymmetric replication) chế biệt hóa ngẫu nhiên (Stochastic differentiation) tiềm ứng dụng tế bào gốc Tiềm (potency) khả biệt hoá tế bào tế bào gốc Trong đó, tế bào totipotent (tồn năng) có khả biệt hố thành dạng tế bào phơi ngồi phơi Các tế bào gốc pruripotent (vạn năng) hậu duệ tế bào gốc totipotent có khả biệt hố thành tế bào xuất phát từ lớp mầm lớp mầm Endoderm (nội bì), Mesoderm (trung bì) Ectoderm (ngoại bì) Các tế bào gốc multipotent (đa năng) có khả tạo tế bào họ với tế bào (như tế bào gốc tạo máu có khả biệt hố thành hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu…) Các tế bào gốc oligopotent (đơn năng) biệt hóa thành số loại tế bào, chẳng hạn tế bào gốc lymphoid tủy xương Các tế bào gốc unipotent có khả tạo loại tế bào có tính chất tự làm mới, điểm phân biệt với tế bào tế bào gốc (chẳng hạn tế bào gốc cơ) Ứng dụng tế bào gốc điều trị bệnh Cấy ghép tủy xương liệu pháp tế bào gốc sử dụng nhiều năm mà khơng có tranh cãi Khơng có liệu pháp tế bào gốc ghép tủy xương sử dụng rộng rãi ưu điểm liệu pháp làm giảm triệu chứng cho phép bệnh nhân giảm lượng thuốc điều trị bệnh Việc điều trị tế bào gốc góp phần cung cấp kiến thức hiểu biết tế bào, đồng thời mở hướng điều trị tương lai Nhược điểm liệu pháp là: việc điều trị tế bào gốc cần đến 16 ức chế miễn dịch cần chiếu xạ trước cấy ghép để loại bỏ tế bào trước bệnh nhân, hệ thống miễn dịch bệnh nhân công tế bào gốc Một cách tiếp cận để tránh thải loại cấy ghép sử dụng tế bào gốc từ bệnh nhân điều trị Ngồi ra, tính đa tế bào gốc gây khó khăn việc biệt hố thành loại tế bào cụ thể Rất khó để thu xác loại tế bào cần thiết sau q trình biệt hố, khơng phải tất Ghép tế bào gốc cho bệnh nhân xơ gan tế bào quần thể biệt hoá cách áp dụng phương pháp thống Các tế bào khơng biệt điều trị cho bệnh thối hố thần hố tạo mơ khơng kinh, tiểu đường, tim mạch tạo thành loại tế bào mong muốn bệnh lý khác Một số nghiên cứu Một số tế bào gốc hình thành khối tạo tổ chức siêu nhỏ u sau ni cấy (sự đa có liên (organoids) nhờ sử dụng tế bào quan đến hình thành khối u); đặc gốc, điều giúp chúng ta hiểu rõ biệt tế bào gốc phôi thai, tế bào phát triển người, hình thành thể mơ hình hóa gốc cảm ứng iPSC bệnh người Cho tới nay, tế bào gốc Nhiễm độc gan tổn thương ứng dụng việc điều trị bệnh sau: tiểu đường, viêm đa khớp, gan gây thuốc nguyên nhân Parkinson, Alzheimer, viêm xương chiếm tỷ lệ đáng kể thất bại khớp, tai biến mạch máu não chấn việc thử nghiệm thuốc Điều thương sọ não, khuyết tật rối loạn làm bật cần thiết việc bẩm sinh, tổn thương tủy sống, nhồi sử dụng tế bào gốc để biệt hoá thành máu tim, trị liệu ung thư, hói, thay tế bào gan có khả phát bị mất, hạn chế thính giác, độc tính sớm q trình phát phục hồi thị lực sửa chữa hư hỏng triển thuốc cho giác mạc, xơ cứng động mạch, Tế bào gốc cảm ứng iPSC bệnh Crohn, chữa lành vết thương, Trong năm gần đây, chữa vô sinh thiếu tế bào gốc tinh trùng Ngoài ra, nhiều nghiên cứu phát triển khoa học mang lại tiến hành nhằm phát triển thành công việc phân lập nguồn tế bào gốc khác nhau, tạo tế bào gốc phôi thai, Số năm 2020 Diễn đàn khoa học công nghệ ngày Ứng dụng rộng rãi thứ hai tế bào gốc sử dụng tế bào gốc mơ mỡ tự thân chữa thối hóa khớp gối Cho tới có hàng trăm bệnh nhân chữa khỏi thối hóa khớp gối, chất lượng sống nâng cao rõ rệt Bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD) thử nghiệm lâm sàng với cấp độ nhà nước, kết ban đầu khả quan Đây bệnh khó, trị liệu thành công mang lại nhiều lợi ích cho người bệnh xã hội nói chung Tế bào gốc cảm ứng iPSC có tiềm ứng dụng mơ hình hóa bệnh nhân tạo tế bào gốc cách chuyển nhân tế bào soma hay kỹ thuật tạo tế bào gốc cảm ứng iPSC Khi nghĩ tế bào gốc y học, hầu hết người hình dung tế bào gốc tế bào biệt hóa từ chúng dùng cho cấy ghép Tuy nhiên, tầm ảnh hưởng iPSC vượt xa liệu pháp tế bào hay ứng dụng khác, iPSC lại có thêm ứng dụng y sinh học tuyệt vời mơ hình hóa bệnh lý Với tính này, nhà khoa học thử nghiệm nhiều phương thức trị liệu khác phịng thí nghiệm mà khơng cần phải tiến hành thử nghiệm thể người Đây ưu điểm quan trọng làm thực nghiệm người bắt buộc phải tuân thủ quy định khắt khe thường liên lụy tới vấn đề thuộc đạo đức phức tạp khó vượt qua Khi sử dụng iPSC vướng mắc dễ dàng vượt qua được, điều giúp cho nhà khoa học có khám phá nhanh chóng nhiều so với việc thực trực tiếp bệnh nhân Theo cách này, nhà nghiên cứu có mơ hình sống cho loại bệnh đĩa nuôi cấy để nghiên cứu chúng cách trực tiếp hoàn toàn mới, vốn chưa thực trước Chẳng hạn, từ tế bào iPSC, nhà khoa học tạo nhiều tế bào tim với việc tế bào da bệnh nhân bị bệnh tim Đó chỉ ví dụ đơn giản iPSC Với ứng dụng này, tế bào iPSC có ảnh hưởng lớn y học, cho dù chúng chưa chấp thuận thức ứng dụng lâm sàng trạng ứng dụng tế bào gốc việt nam Việc ứng dụng tế bào gốc điều trị bệnh Việt Nam đa dạng Trước hết, phải thừa nhận việc ghép tế bào gốc tạo máu (ghép tủy) cứu sống nhiều bệnh nhân Hàng nghìn người bị ung thư máu - bệnh hiểm nghèo xưa tế bào gốc cứu sống Hàng ngày có hàng chục, chí hàng trăm bệnh nhân ung thư máu ghép tế bào gốc khắp viện huyết học truyền máu, bệnh viện quân dân y toàn quốc, điều có nghĩa người cứu sống hàng Bệnh bại não gần báo cáo chữa tế bào gốc tự thân Đây bệnh khó, khó Nếu thành công mang lại hạnh phúc cho nhiều người Tế bào gốc sử dụng để chữa bệnh liệt tủy tai nạn giao thông Những kết ban đầu đáng khích lệ Tự kỷ bệnh vơ khó, kết ban đầu điều trị tế bào gốc đem đến cho chúng ta kỳ vọng to lớn việc điều trị bệnh Bệnh đái tháo đường điều trị tế bào gốc theo số liệu ban đầu đầy triển vọng Có bệnh bệnh ly thượng bì trẻ em, thường gây tử vong lớn nhiễm trùng, mà Việt Nam lại nơi chữa trị thành công nhiều nước bạn muốn học hỏi, chia sẻ… Nhìn chung, cịn nghèo sở vật chất, cán chuyên sâu chúng ta làm việc mà giới phải thán phục Đó ưu điểm việc sử dụng tế bào gốc Vậy việc sử dụng tế bào gốc có thực tốt lành hết không? Chúng ta điểm qua vài nét phân tích Số năm 2020 17 Diễn đàn Khoa học Công nghệ Một số vấn đề ứng dụng tế bào gốc Bên cạnh tiềm to lớn kết tuyệt vời việc ứng dụng tế bào gốc điều trị bệnh, cịn có tranh luận xung quanh vấn đề đạo đức trị Hiện nay, việc sử dụng tế bào gốc dây rốn nhận quan tâm lớn cộng đồng Vậy thực hư vấn đề nào? Ngày 20/2/2010, phát biểu Hội nghị thường niên Hiệp hội tiến khoa học Hoa Kỳ (AAAS), Irving Weissman, Giám đốc Viện Y học phục hồi tế bào gốc sinh học, thuộc Đại học Stanford - California, Hoa Kỳ cho biết: dây rốn chứa tế bào gốc trì khả tạo máu mức độ chỉ cho trẻ nhỏ Mặc dù "khả chữa bệnh tế bào gốc dây rốn chưa chứng minh" lại thịnh hành nhiều nước có quy định lỏng lẻo ngành y tế Weissman cho rằng, bệnh viện tư "kiếm tiền" từ người tin vào khả kỳ kiệu tế bào gốc lấy từ dây rốn Mối liên quan tế bào gốc ung thư Điều mà chúng ta nên thận trọng thể có q tế bào gốc dẫn tới lão hóa bệnh tật Tuy nhiên, dù có tuyệt vời nhiều tế bào gốc q đơi khơng tốt Tế bào gốc gây ung thư số trường hợp, chúng tạo dạng ung thư đặc biệt khó chữa Khi bị tổn hại, tế bào gốc chúng ta biến đổi thành dạng tế bào gốc nguy hiểm, “tế bào gốc ung thư” (cancer stem cell) mà sau hình thành nên khối u Một tế bào gốc ung thư tế bào đơn lẻ có khả đặc biệt để hình thành khối u hồn toàn Một tế bào gốc ung thư mang nhiều quyền tế bào gốc lại không nằm điều khiển nhân tố thông thường vốn giúp chúng định 18 hướng kiểm soát quyền Chúng chẳng khác xe đua không phanh kiểu đua Công thức Mối liên hệ tế bào gốc ung thư đặc biệt quan trọng nhiều khía cạnh Điều mà chúng ta cần phải xem xét điểm giống khác tế bào gốc bình thường tế bào gốc ung thư Những nguyên nhân dẫn đến ung thư giúp chúng ta kiểm sốt tế bào gốc ứng dụng tiềm chúng lâm sàng Chẳng hạn, tế bào gốc nội sinh thời gian để tổn thương xảy nhiều năm hay nhiều thập kỷ, tế bào gốc ni cấy phịng thí nghiệm thời gian diễn rút ngắn nhiều, chỉ vài tuần Bởi nguyên tế bào gốc nuôi cấy chuẩn bị cho cấy ghép nhiều sai hỏng nghiêm trọng thỉnh thoảng xảy hệ gen (do đột biến) làm chúng có khuynh hướng hoạt động tế bào ung thư Tế bào gốc mang nhiều sai hỏng từ phịng thí nghiệm rào cản lớn khiến cho việc cấy ghép tế bào gốc chưa thể thành công cụ thông dụng bác sĩ Ngược lại, tế bào gốc nội sinh lưu giữ thể nên chúng bảo vệ an tồn Đặc biệt, lối sống người giúp giảm thiểu ảnh hưởng môi trường bên lên tế bào gốc Tế bào gốc nội sinh cịn kiểm sốt chặt chẽ tế bào khác mơi trường thể Chính tương tác định hướng cho chúng biết xác việc cần phải làm Những học từ liệu pháp gen Lịch sử kinh nghiệm từ thành công việc cấy ghép tủy xương đem đến cho liệu pháp tế bào gốc nhiều học quý giá Tuy vậy, lĩnh vực công nghệ sinh học có học vơ Số năm 2020 đau xót Một ví dụ đáng sợ mà chúng ta bắt buộc phải nhắc lại để cảnh giác, kiện xảy vào đầu năm 1990 Khi đó, liệu pháp gen coi phương pháp y khoa quyền chệch hướng cách thảm khốc, chỉ phát triển nhanh Sự hấp tấp với việc thiếu kiến thức, mà liệu pháp gen làm cho số bệnh nhân tử vong, điển hình trường hợp Jesse Gelsinger Sau nguyên nhân tử vong xác định liệu pháp gen, bão truyền thông lên Bài báo với tiêu đề “Chết cơng nghệ sinh học, trường hợp Jesse Gelsinger” đăng New York Times báo liên quan Do dư luận phản ứng dội làm lĩnh vực đóng băng thời gian dài sau từ từ phục hồi Cũng nhiều vấn đề sống, có bệnh chúng ta nước ngồi để sử dụng tế bào gốc Câu chuyện không đơn giản: có nhiều rào cản khiến cho việc điều trị tế bào gốc cách an toàn hiệu khó thành thực Những tác dụng phụ nguy nghiêm trọng từ liệu pháp tế bào gốc lưu ý Việc nhận định hiểu đúng thách thức rào cản vơ quan trọng Việc lờ rào cản nguyên nhân thảm họa Để trở thành chuyên gia tế bào gốc thực thụ, chúng ta nên biết mặt mạnh yếu liệu pháp Chúng ta cần xem xét yếu tố then chốt tế bào gốc, tốt lẫn xấu để thực mục tiêu hiệu an tồn Có điều quan trọng là, cấy ghép tế bào gốc tự thân nảy sinh vấn đề miễn dịch Do đó, kể bệnh nhân ghép tế bào thể người coi tế bào ngoại lai tiêu diệt chúng Diễn đàn khoa học công nghệ Tại vậy? Đó phản ứng tự miễn Vậy đừng chủ quan cấy ghép tự thân, đặc biệt sốc phản vệ gây chết người Bài học lưu truyền mãi * * * Mặc dù tế bào gốc có nhiều triển vọng ứng dụng y học theo lý thuyết giải pháp tương lai Nhưng nhìn chung, chúng ta chỉ loanh quanh giai đoạn khởi đầu cách mạng tế bào gốc Dĩ nhiên, liệu pháp gặp khơng vấn đề liên quan đến pháp lý Hơn nữa, thứ bị thổi phồng người bị lợi dụng bị tổn thương thể xác Vậy làm để vấn đề đúng hướng? Hoa Kỳ nước tiên phong đưa luật định tế bào gốc mà quan có thẩm quyền FDA Một câu hỏi đặt là, Việt Nam chúng ta theo đạo luật nào? Tiếc câu hỏi bỏ ngỏ Đó nguyên nhân việc trung tâm chữa trị tế bào gốc phát triển cách tự phát, thiếu kiểm soát Ở lên vấn đề vai trò nhà quản lý Sự lơ quản lý gây thảm họa khôn lường Nhưng chặt chẽ, khắt khe lại bóp chết ngành khoa học đầy tiềm mà chưa khai phá ? tài LiỆu thaM Khảo A.J Becker, E.A McCulloch, J.E Till (1963), “Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells”, Nature, 197, pp.452-454, Doi: 10.1038/197452a0 I.L Weissman, J.A Shizuru (2008), “The origins of the identification and isolation of hematopoietic stem cells, and their capability to induce donorspecific transplantation tolerance and treat autoimmune diseases”, Blood, 112, pp.3543-3553, Doi: 10.1182/ blood-2008-08-078220 I Bisson, E Green, M Sharpe, C Herbert, J Hyllner, N Mount (2015), “Landscape of current and emerging cell therapy clinical trials in the UK: current status, comparison to global trends and future perspectives”, Regen Med., 10, pp.169-179, Doi: 10.2217/rme.14.71 S.L Maude, et al (2014), “Chimeric antigen receptor T cells for sustained remissions in leukemia”, N Engl J Med., 371, pp.1507-1517, Doi: 10.1056/ NEJMoa1407222 M Cavazzana-Calvo, et al (2000), “Gene therapy of human severe combined immunodeficiency (SCID)-X1 disease”, Science, 288, pp.669-672, Doi: 10.1126/science.288.5466.669 M Brittberg, A Lindahl, A Nilsson, C Ohlsson, O Isaksson, L Peterson (1994), “Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation”, N Engl J Med., 331, pp.889-895, Doi: 10.1056/ NEJM199410063311401 H Green, O Kehinde, J Thomas (1979), “Growth of cultured human epidermal cells into multiple epithelia suitable for grafting”, Proc Natl Acad Sci USA, 76, pp.5665-5668, Doi: 10.1073/ pnas.76.11.5665 I.L Weissman (2000), “Translating stem and progenitor cell biology to the clinic: barriers and opportunities”, Science, 287, pp.1442-1446, Doi: 10.1126/ science.287.5457.1442 J.C Garbern, R.T Lee (2013), “Cardiac stem cell therapy and the promise of heart regeneration”, Cell Stem Cell, 12, pp.689-698, Doi: 10.1016/j stem.2013.05.008 10 L Stevanato, R.L Corteling, P Stroemer, A Hope, J Heward, E.A Miljan, J.D Sinden (2009), “c-MycERTAM transgene silencing in a genetically modified human neural stem cell line implanted into MCAo rodent brain”, BMC Neurosci., 10, Doi: 10.1186/1471-2202-10-86 12 K Pollock, et al (2006), “A conditionally immortal clonal stem cell line from human cortical neuroepithelium for the treatment of ischemic stroke”, Exp Neurol., 199, pp.143-155, Doi: 10.1016/j expneurol.2005.12.011 13 N Cartier, et al (2009), “Hematopoietic stem cell gene therapy with a lentiviral vector in X-linked adrenoleukodystrophy”, Science, 326, pp.818-823, Doi: 10.1126/ science.1171242 14 A Abrate, et al (2014), “Mesenchymal stem cells expressing therapeutic genes induce autochthonous prostate tumour regression”, Eur J Cancer, 50, pp.2478-2488, Doi: 10.1016/j ejca.2014.06.014 15 K Takahashi, S Yamanaka (2006), “Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors”, Cell, 126, pp.663-676, Doi: 10.1016/j cell.2006.07.024 16 K Takahashi, K Tanabe, M Ohnuki, M Narita, T Ichisaka, K Tomoda, S Yamanaka (2007), “Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors”, Cell, 131, pp.861-872, Doi: 10.1016/j.cell.2007.11.019 17 J Yu, et al (2007), “Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells”, Science, 318, pp.1917-1920, Doi: 10.1126/ science.1151526 18 M Turner, et al (2013), “Toward the development of a global induced pluripotent stem cell library”, Cell Stem Cell, 13, pp.382-384, Doi: 10.1016/j stem.2013.08.003 19 P.A Gourraud, L Gilson, M Girard, M Peschanski (2012), “The role of human leukocyte antigen matching in the development of multiethnic ‘haplobank’ of induced pluripotent stem cell lines”, Stem Cells, 30, pp.180-186, Doi: 10.1002/ stem.772 11 Paul Knoepfler (2013), Stem Cells: An Insider’s Guide, World Scientific Publishing Co Pte Ltd., 368pp, Doi: 10.1142/8821 Số năm 2020 19 ... với tế bào tế bào gốc (chẳng hạn tế bào gốc cơ) Ứng dụng tế bào gốc điều trị bệnh Cấy ghép tủy xương liệu pháp tế bào gốc sử dụng nhiều năm mà khơng có tranh cãi Khơng có liệu pháp tế bào gốc. .. việc sử dụng tế bào gốc Vậy việc sử dụng tế bào gốc có thực tốt lành hết khơng? Chúng ta điểm qua vài nét phân tích Số năm 2020 17 Diễn đàn Khoa học Công nghệ Một số vấn đề ứng dụng tế bào gốc Bên... hội nói chung Tế bào gốc cảm ứng iPSC có tiềm ứng dụng mơ hình hóa bệnh nhân tạo tế bào gốc cách chuyển nhân tế bào soma hay kỹ thuật tạo tế bào gốc cảm ứng iPSC Khi nghĩ tế bào gốc y học, hầu