Định nghĩa va phân loại tế bào gốc potx

A. Đặt vấn đề Từ xưa tới nay nay việc khám chữa bệnh và chăm sóc sức khỏe của con người luôn là nhu cầu cấp thiết và quan trọng bậc nhất. Nhưng đứng trước tình hình nhiều bệnh tật vô phương cứu chữa, làm mất đi những sinh mạng quý giá. Các nhà khoa học luôn luôn tìm tòi và sáng tạo ra nhiều phương pháp và biện pháp chữa trị mới. Một trong những phát minh quan trọng nhất đó là tế bào gốc. Tế bào gốc ra đời mang lại nhiều niềm hi vọng mới chữa trị thành công cho rất nhiều bệnh nhân. Không chỉ dừng lại ở chữa bệnh, tế bào gốc còn nhiều ứng dụng khác đối với nghiên cứu khoa học… Ngày nay các tiềm năng ứng dụng của tế bào gốc là rất lớn, nhưng nhiều người còn chưa hiểu tế bào gốc là như thế nào? Vậy tôi xin thảo luận cùng với các bạn về “chuyên đề tế bào gốc” thông qua những gì mà tôi tìm hiểu được. 1 B: Nội dung I. Định nghĩa và phân loại tế bào gốc Phân loại tế bào gốc theo tiềm năng biệt hóa và vị trí thu nhận 1.1. Định nghĩa: “stem cell” nó là cái gì? Ta cứ tạm hình dung cái chồi nơi một nhánh cây. Những nhánh nhỏ từ cái chồi đó tỏa ra tứ phía, rồi hoa lá gì đấy cũng từ đó mà ra. Trong cơ thể con người, mỗi cơ phận đều có các dạng tế bào đặc thù cho cơ phận đó. Chẳng hạn như người ta phân biệt các tế bào gan, tế bào tim, tế bào của xương, tế bào của óc v.v Nhưng trước khi trở thành một tế bào tim hay một tế bào gan thì tất nhiên chúng cũng phải phát xuất từ một tế bào gốc, hết sức ăn cơ và thô sơ nào đấy. Lấy cái bào thai làm điểm xuất phát. Khi một cái trứng nơi người phụ nữ thụ tinh thì những ngày đầu chưa định hình ra cái thai gì hết. Thế nhưng dần dần thì cái thai cứ thế định hình và tăng trưởng. Việc đó là do sự xuất hiện các tế bào đầu tiên trong cái phôi và kể từ đó, cùng với thời gian thì tế bào này biệt hóa trở nên tế bào tim, tế bào kia trở nên tế bào thận, v.v 2 Do đó mà nguyên lý căn bản của việc trị liệu bằng cách sử dụng các “stem cells” là: Gặp người mà hệ thống tế bào nơi một cơ quan nào đó bị hủy hoại, không còn hoạt động được nữa, mà cũng không có thuốc để chữa chạy hoặc không có cách để lắp ghép cơ quan mới lấy từ một người khác thì người ta tìm cách đưa các tế bào ở dạng “stem cells” cho chúng phát triển để trở thành những tế bào khỏe bình thường và thay thế cái cơ quan bị lôi thôi kia! Vậy. Tế bào gốc là những tế bào không hoặc chưa phân hóa trong mô sống, chúng có khả năng trở thành các tế bào chuyên hóa với các chức năng sinh lý. Trong điều kiện in vivo hay in vitro, mỗi tế bào gốc có thể tự làm mới với các tính năng riêng biệt mới. Ví dụ tế bào gốc máu có thể biệt hóa thành các tế bào máu khác nhau như: tế bào bạch cầu, tế bào hồng cầu… và những kiểu tế bào mới này có các chưng năng chuyên biệt như: sản xuất kháng thể, vận chuyển các chất khí…mà trước đó tế bào gốc không hề có. Do đó, một kiểu tế bào xuất thân có nguồn gốc từ một tế bào khác thì tế bào khác đó cũng có thể được xem là “tế bào gốc” Ngày nay tế bào gốc đã được tách và thu nhận từ nhiều nguồn gốc ( phôi, thai, cuống rốn, cơ thể trưởng thành…) 1.2. Phân loại. Thuật ngữ “tế bào gốc” là mang tính khái quát chung, hàm nghĩa là một tế bào có khả năng biệt hóa thành nhiều kiểu tế bào chức năng. Khó nhận biết được tiềm năng của nó như thế nào từ thuật ngữ này. Do vậy tế bào gốc, được phân loại và đặt tên dựa vào một trong ba tiêu chí: tiềm năng biệt hóa, kiểu tế bào biệt hóa và nơi thu nhận. 1.2.1. Theo tiềm năng biệt hóa: - Tế bào toàn năng (totipotent cell):hợp tử, hay Blastomere Là tế bào có khả năng phân chia và biệt hoá thành tất cả các tể bào của cơ thể, có khả năng biệt hoá thành cơ thể hoàn chỉnh. Ở người,Tinh trùng thụ tinh với trứng tạo thành một totipotent cell(hợp tử),vài giờ đầu sau khi thụ tinh , tế bào này phân chia tạo thành những totipotent giống hệt nhau. 8 tế bào này mỗi tế bào có thể biệt hóa thành 1 cơ thể hoàn chỉnh - Tế bào Vạn năng(Pluripotent cell): khối tế bào bên trong của Blastocyst 3 Là tế bào có khả năng bịêt hoá thành tẩt cả các tể bào ngoại trừ tế bào phôi. - Tế bào đa năng (multipotent): Tương tự như tế bào Vạn năng, thật sự khó có cơ chế chính xác phân biệt hai loại tế bào này - Ngoài ra còn có một số tế bào gốc một vài tiềm năng , cũng như đơn năng vd : Tế bào gốc tuỷ xương tạo ra các loại tế bào máu. Cơ chất dưỡng bào( Mast cell precursor) chỉ bịêt hoá cho ra dưỡng bào. 1.2.2. Theo nguồn gốc : - Tế bào gốc phôi( Embryonic stem cell): được thu nhận từ phôi giai đọan blastocyst. Chúng là khối tế bào bên trong của Blastocyst còn gọi là lớp sinh khối bên trong (ICM-Inner mass cell). Nó tương ứng với tế bào vạn năng theo cách phân loại( 1) - Tế bào mầm(Embryonic germ cell): Là những tế bào gốc được thu nhận từ rãnh sinh dục, vị trí là tiền thân của cơ quan sinh dục sau này, các tế bào này được chứng minh là vạn năng. - Tế bào khối u(Embryonic carcinomas): Được thu nhận từ khối u trong tinh hoàn và buồng trứng của chuột, những tế bào này được nuôi cấy nhưng những tế bào gốc phôi. - Tế bào gốc trưởng thành : chỉ chung những loại tế bào chưa chuyên hoá, được tìm thấy trong những mô ở cơ thể trưởng thành, có thể tự đổi mới và biệt hoá thành những tế bào chuyên biệt từ nguồn gốc của nó. Những tế bào loại này được đặt tên theo nơi hiện diện: tế bào gốc tuỷ xương, tế bào gốc biểu bì… 1.2.3. Theo kiểu biệt hoá: Vd: tế bào gốc cơ tim là tế bào sẽ biệt hoá thành tế bào cơ tim, tế bào gốc xương là những tế bào biệt hoá thành những tế bào xương,… Nhưng có một số tác giả cho rằng cách gọi tên này không thật hợp lí vì các tế bào trên( theo họ) là những tế bào tiền thân( progeneotor cell) hay cơ chất( pecuor cell) không phảỉ là những tế bào gốc thực thụ. Nhưng nếu theo cách phân loại theo tiềm năng biệt hóa thì ta cũng có thể xem những tế bào này là những tế bào gốc đơn năng (unipotent cell). II) Các đặc tính của tế bào gốc. 4 Tế bào gốc có hai đặc tính quan trọng nhất là: Tính tự làm mới và khả năng biệt hóa thành các loại tế bào khác. Đây chính là căn cứ để xác định tế bào có phải là tế bào gốc hay không? 2.1. Tính tự làm mới. Sự tự làm mới ( self renewal) là khả năng một tế bào tiến hành nhiều lần phân chia liên tục mà vẫn giữ tính trạng không biệt hóa. 2.2 tính biệt hóa Là khả năng phân chia và biệt hóa thành các tế bào mang các chức năng riêng biệt mà ban đầu chức năng đó tế bào chưa hề có. III. Các phương pháp xác định tế bào gốc. Tế bào gốc là những tế bào không hoặc chưa chuyên hóa trong các tổ chức sống, chúng ta có thể xác định được sự tồn tại của chúng trong cơ thể sống bằng nhiều cách nhờ bởi đặc tính sinh học riêng biệt của nó. Thông thường có hai phương pháp là: phương pháp xét nghiệm và phương pháp marker phân tử 1. Một số phương pháp xét nghiệm 1.1. Phương pháp Xét nghiệm quần thể phụ (SP assay) Nhờ việc nghiên cứu về TBG, người ta xác định rằng TBG luôn ngăn chặn hiệu quả dòng chất độc hại di chuyển vào trong tế bào nhờ các hệ thống bơm trên màng. Lợi dụng đặc tính này, Margaret Goodell đã phát triển một xét nghiệm SP, sử dụng thuốc nhuộm gắn DNA như Hoechsf 33342 được kích thích bởi ánh sáng tử ngoại (395 nm) và phát ra ánh sáng xanh (459 nm) để nhận biết và tách TBG ra khỏi hỗn hợp nhiều tế bào khác. Đây là một xét nghiệm chọn lọc khả năng thải loại dòng Hoechsf 33342, được ứng dụng cho việc xác định các TBG trưởng thành và TBG ung thư. I.2. phương pháp Xét nghiệm sự hình thành tập đoàn Phương pháp này được dùng để xác định TBG dựa vào tiềm năng phân chia. Người ta tiến hành phân tách mô chứa TBG thành huyền phù tế bào đơn, nuôi cấy trên một cơ chất bám có trong môi trường hỗ trợ sự phát triển các TBG. Sau một thời gian, chúng sẽ hình thành tập đoàn. Và chúng ta xác 5 định TBG dựa vào kích thước, hình dạng colony. TBG trong điều kiện nuôi cấy lý tưởng, sẽ có tiềm năng phân chia mạnh hơn. xét nghiệm này được sử dụng để xác định các TBG trưởng thành và TBG ung thư, từ một số mô như tuyến vú, não, cơ xương, tụy, giác mạc, da và u sắc tố,… 1.3 phương pháp xét nghiệm quần thể phân chia chậm. Đặc tính tự nhiên của TBG là chu kỳ phân chia chậm, có thể phân biệt chúng với các tế bào khác nếu sử dụng phương pháp đánh dấu các nucleotide trong ADN. - Theo dõi tế bào trong một thời gian dài sau khi đánh dấu, chỉ những tế bào phân chia chậm còn lưu giữ chất đánh dấu sẽ được phát hiện. - Xét nghiệm này sử dụng hiệu quả trong xác định TBG ung thư và các TBG trưởng thành từ tuyến vú, cơ xương, tụy, phổi, … 2. phương pháp marker bề mặt. Mỗi loại tế bào gốc đều đặc trưng bởi một số phân tử kháng nguyên trên bề mặt cho nên có thể lợi dụng đặc tính này để xác định tế bào gốc dựa trên nguyên lý của phản ứng kháng nguyên kháng thể. Việc sử dụng các marker chuyên biệt chỉ có ở những tế bào chưa biệt hóa là một phương pháp xác định TBG một cách nhanh chóng. Tuy nhiên có nhiều nhược điểm là chỉ nhận diện được những TBG đã được biết trước (vì cần phải biết được marker chuyên biệt với TBG đó, chỉ có thể thực hiện được đối với loại TBG nghiên cứu từ trước). Việc kiểm tra sự có mặt của các loại protein (Oct – 4, …) do tế bào chưa biệt hóa tạo ra cũng được sử dụng để xác định sự có mặt của TBG. 6 IV. Liệu pháp tế bào gốc. Ngày nay công nghệ tế bào gốc đã và đang thể hiện được vị trí của mình trên nhiều lĩnh vực đặc biệt là y sinh. Với những ứng dụng vô cùng quan trọng mang lại nhiều niềm hi vọng lớn được cứu sống và chữa khỏi bệnh cho người bệnh. Cụ thể 1. ứng dụng tế bào gốc tạo máu. Hơn 50 năm kinh nghiệm về nghiên cứu tế bào gốc tạo máu (HSC), các nhà khoa học đã hiểu biết khá nhiều và sử dụng chúng như là một liệu pháp. Hiện nay, việc cấy những tế bào gốc tạo máu đã cho thấy thành công trong chữa trị các bệnh ung thư, rối loạn về máu và các bệnh miễn dịch. Gần đây, tế bào tạo máu có thể thay thế các tế bào khác như tế bào cơ, mạch máu và xương. Một trong những ứng dungj lâm sàng đầu tiên của HSC là điều trị ung thư máu-Leukemia và Lyphoma-nguyên nhân bệnh do không kiểm soát 7 được sự tăng sinh bạch cầu. Trong các ứng dụng đó, tế bào tạo máu ung thư của bệnh nhân được phá hủy bằng tia phóng xạ hoặc hóa trị liệu, sau đó thay thế chúng bằng tế bào tủy xương cấy ghép hoặc cấy HSC được thu nhận từ hệ tuần hoàn ngoại vi của cơ thể cho phù hợp( anh chị em của bệnh nhân, những người có di truyền tương tự nhau về các kháng nguyên bạch cầu người-HLA trên bề mặt các tế bào). Các dạng ung thư máu: Ung thư tế bào màng đệm sinh tủy, bệnh Hodgkin, bệnh u tủy và u bạch cầu không Hodgkin…có thể được trị liệu. 2. Liệu pháp gen. Các tế bào gốc đã biến đổi gen có thể cho phép gia tăng khả năng tăng sinh hay khả năng kích thích hoạt tính tế bào. Sự tiện lợi của các tế bào gốc trưởng thành đã biến đổi gen là rất rõ, chẳng hạn sử dụng các tế bào gốc tủy xương chứa những gen chèn ổn định. Những tế bào biến đổi gen khi tiêm vào chuột cũng có thể tham gia vào việc hình thành và sửa chữa mô đã biệt hóa, như phổi. Ví dụ khác, một tế bào biến đổi gen chứa 1 kháng nguyên tự thân đã cảm ứng sự dung nạp miễn dịch của các tế bào T với những tế bào tiết insulin, chúng được sử dụng ngăn cản sự tấn công của bệnh tiểu đường trong mô hình chuột bệnh tiển đường. Đây là một chiến lược có thể hữu dụng cho nhiều loại bệnh tự miễn khác ở người. Việc đưa gen PDX-1 vào các tế bào gốc gan, kích thích sự biệt hóa thành các tế bào sản xuất insulin có thể duy trì múc glucose bình thường khi cấy ghép vào chuột mô hình tiểu đường đã thành công. Ngoài ra một ứng dụng cũng rất quan trọng của tế bào gốc đó là góp phần vào việc bảo tồn đa dạng sinh học. bằng cách thu nhận nguồn tế bào gốc phôi hợp tử từ những động vật hoang dã (cần bảo tồn) và nuôi cấy các tế bào đó trong điều kiện thích hợp để mỗi tế bào có thế biệt hóa thành một cơ thể sinh vật hoàn chỉnh. 8 C. KẾT LUẬN Tế bào gốc là những tế bào luôn mang trong mình những tiềm năng tự làm mới và biệt hóa thành những tế bào chuyên biệt khác. Nhờ những đặc tính này mà con người đã áp dụng thành công, công nghệ tế bào gốc vào thực tiễn xã hội của con người. Công nghệ tế bào gốc ra đời mang lại những nguốn sống nguồn hi vọng mới mới cho con người trong công tác chữa trị bệnh. Không những thế công nghệ tế bào gốc còn góp phần vào việc bảo tồn đa dạng sinh học, làm giảm nguy cơ tuyệt chủng của các loài động vật cần đươnc bảo tồn. Là nghành khoa học mới ra đời cho nên công nghệ tế bào gốc còn chưa mang lại hết những gì tốt đẹp mà nó có thể mang lại cho chúng ta trong hiện tại! vì thế những nhà khoa học nói chung và đặc biệt là những nhà khoa học trẻ cần luôn luôn phải tìm tòi và học hỏi hết mình để khai phá hết những tiềm năng của tế bào gốc. 9 D. Tài liệu tham khảo 1) Công nghệ sinh học trên người và động vật “nhà xuất bản GD” xuất bản năm 2007 2) Công nghệ tế bào gốc “nhà xuất bản GD” 2009 Và một số trang web http://www.google.com.vn/ http://thuviensinhhoc.com http://tailieu.vn/ 10 . tế bào gốc tuỷ xương, tế bào gốc biểu bì… 1.2.3. Theo kiểu biệt hoá: Vd: tế bào gốc cơ tim là tế bào sẽ biệt hoá thành tế bào cơ tim, tế bào gốc xương là những tế bào biệt hoá thành những tế. dạng tế bào đặc thù cho cơ phận đó. Chẳng hạn như người ta phân biệt các tế bào gan, tế bào tim, tế bào của xương, tế bào của óc v.v Nhưng trước khi trở thành một tế bào tim hay một tế bào gan. đó, một kiểu tế bào xuất thân có nguồn gốc từ một tế bào khác thì tế bào khác đó cũng có thể được xem là tế bào gốc Ngày nay tế bào gốc đã được tách và thu nhận từ nhiều nguồn gốc ( phôi, thai,