Công nghệ tế bào gốc

Trong vài thập kỷ gần đây, chúng ta đã được chứng kiến nhiều thành tựu quan trọng trong nghiên cứu về tế bào và cụ thể là lĩnh vực tế bào gốc. Nghiên cứu về tế bào gốc trang bị cho chúng ta những hiểu biết về quá trình hình thành cơ thể sinh vật từ một tế bào đơn lẻ và quá trình các tế bào khỏe mạnh thay thế các tế bào bị tổn thương trong các cơ thể trưởng thành, mang lại cho nhân loại hy vọng chữa được nhiều bệnh mãn tính và nan giải mà hiện nay chưa có biện pháp điều trị hiệu quả.

MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ .1 NỘI DUNG Định nghĩa tế bào gốc 1.1 Tế bào gốc gì? 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Nguồn gốc tế bào gốc 1.1.3 Mục đích nghiên cứu .3 1.1.4 Lịch sử nghiên cứu 1.2 Đặc điểm tế bào gốc .4 1.2.1 Tế bào gốc tế bào không chuyên dụng 1.2.2 Tế bào gốc tự phân chia tái tạo thời gian dài 1.2.3 Tế bào gốc biến đổi thành tế bào chuyên dụng Phân loại tế bào gốc Nguồn lấy tế bào gốc Một số nghiên cứu tế bào gốc 10 4.1 Tế bào gốc tạo máu .10 4.2 Thí nghiệm tế bào gốc thần kinh chuột 11 4.3 Sản xuất noron từ tế bào gốc .11 4.4 Tạo tinh trùng từ tuỷ xương 12 4.5 Tế bào gốc từ dây cuống rốn .12 Ứng dụng tế bào gốc 13 5.1 Tế bào gốc chữa khỏi bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm 13 5.2 Ghép tế bào gốc để điều trị bệnh tiểu đường .14 5.3 Tạo tế bào gan từ mỡ da 15 5.4 Chữa bệnh Parkinson 15 5.5 Nhân vô tính 16 5.6 Biến da người thành tế bào gốc 18 KẾT LUẬN 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐẶT VẤN ĐỀ Trong vài thập kỷ gần đây, chứng kiến nhiều thành tựu quan trọng nghiên cứu tế bào cụ thể lĩnh vực tế bào gốc Nghiên cứu tế bào gốc trang bị cho hiểu biết trình hình thành thể sinh vật từ tế bào đơn lẻ trình tế bào khỏe mạnh thay tế bào bị tổn thương thể trưởng thành, mang lại cho nhân loại hy vọng chữa nhiều bệnh mãn tính nan giải mà chưa có biện pháp điều trị hiệu Các nghiên cứu thực nghiệm động vật chứng minh liệu pháp điều trị có nhiều chứng cho phép hy vọng vào triển vọng tế bào gốc người Vậy, từ tế bào nhỏ bé ban đầu lại phát triển thành thể hoàn thiện với đầy đủ phận quan khác nhau? Câu trả lời nằm từ chìa khóa, TẾ BÀO GỐC Cũng giống nhiều lĩnh vực khoa học lớn mạnh, nghiên cứu tế bào gốc làm nảy sinh câu hỏi mặt khoa học lẫn mặt đạo đức đạt thành tựu Để hiểu rõ vấn đề tìm hiểu thành tựu y học đương đại mà tế bào gốc đem lại, lựa chọn nghiên cứu vấn đề: “Tế bào gốc ứng dụng tế bào gốc” NỘI DUNG Định nghĩa tế bào gốc 1.1 Tế bào gốc gì? 1.1.1 Khái niệm Hiện có nhiều định nghĩa tế bào gốc Tuy nhiên, hiểu tế bào gốc thông qua số định nghĩa sau: - Tế bào gốc tế bào có khả sinh sản biệt hóa cho tế bào biệt hóa - Tế bào gốc tế bào chưa biệt hoá chúng có khả biệt hoá thành kiểu tế bào chức năng, điều cho phép chúng có vai trò hệ thống sửa chữa mô, tạo tế bào khác hoạt động bình thường thể sinh vật - Tế bào gốc hay gọi tế bào nguồn (cell source) tế bào sơ khai chưa biệt hoá có khả phát triển thành nhiều loại tế bào khác thể Khả cho phép chúng hoạt động "hệ thống sửa chữa" thể, đưa vào phận khác nhau, tế bào gốc phân chia không giới hạn để lấp đầy thiếu hụt tế bào phận (bù đắp cho tế bào chết đi) chừng thể sống - Tế bào gốc tế bào chưa biệt hóa, tự tái tạo (self renew) phân chia nhiều lần Trong điều kiện sinh lý/thực nghiệm định, tế bào gốc cảm ứng biệt hóa thành tế bào có chức chuyên biệt tế bào tim, tế bào tuyến tụy, tế bào bào da, tế bào máu, tế bào thần kinh… 1.1.2 Nguồn gốc tế bào gốc Tất khởi đầu sống từ tế bào nhất, gọi hợp tử, hình thành sau trình thụ tinh Hợp tử phân chia tạo thành hai tế bào; tế bào lại phân chia tiếp diễn Khoảng ngày sau thụ tinh, hợp tử có dạng bóng rỗng, với khoảng 150 tế bào gọi phôi bào (blastocyst) Phôi bào chí nhỏ hạt cát, bao gồm nhóm tế bào: nguyên bào nuôi phôi (trophoblast) khối tế bào nội phôi bào Tế bào gốc phôi tế bào hình thành nên khối tế bào nội (inner cell mass) Do tế bào gốc phôi hình thành nên loại tế bào thể người trưởng thành nên coi tế bào gốc toàn (pluripotent stem cell) Tế bào gốc tìm thấy số loại mô định người phát triển toàn diện, từ trẻ em đến người trưởng thành, với số lượng Ví dụ, tế bào gốc tủy xương (tế bào gốc máu) có tủy xương, chúng phát triển thành tất loại tế bào máu chuyên biệt 1.1.3 Mục đích nghiên cứu Các khoa học gia dùng tế bào gốc để nghiên cứu xem làm nảy sinh nhiều loại tế bào khác phận thể hay không? Và thực điều tế bào gốc áp dụng trị bệnh, để thay cho tế bào bị hư hao bệnh tật ngăn ngừa già hóa Hai vấn đề cốt lõi tế bào gốc mà nhà khoa học muốn nghiên cứu sâu là: “Tại tế bào gốc lại tế bào không chuyên dụng tự tái tạo nhiều năm triển vọng áp dụng công nghệ tế bào gốc vào y học đời sống” 1.1.4 Lịch sử nghiên cứu - 1945: Phát tế bào gốc tạo máu - Thập kỷ 1960: + Xác định tế bào carcinoma phôi chuột loại tế bào gốc + Khám phá não trưởng thành có chứa tế bào gốc biệt hóa thành tế bào thần kinh - 1981: Evans Kaufman Martin phân lập tế bào gốc phôi từ khối tế bào bên phôi túi (blastocyst) chuột - 1995 -1996: Tế bào gốc phôi linh trưởng có nhân lưỡng bội bình thường phân lập từ khối tế bào bên phôi túi trì in vitro - 1998: Thomson cộng đại học Wisconsin-Madison (Mỹ) tạo dòng tế bào gốc phôi người từ khối tế bào bên phôi túi - 1999: Khẳng định khả chuyển biệt hóa (transdifferentiation) hay tính mềm dẻo (plasticity) tế bào gốc trưởng thành - 2001: Tìm số phương pháp định hướng tế bào gốc biệt hóa in vitro tạo mô dùng cho ghép mô - 2003: Tạo noãn bào từ tế bào gốc phôi chuột Điều gợi ý tế bào gốc phôi có tính toàn năng, thực nghiệm làm tế bào “trẻ lại” - 2005: Phát triển kỹ thuật cho phép tách chiết tế bào gốc phôi mà không làm tổn thương phôi - 2007: Mario Capecchi, Martin Evans Oliver Smithies nhận giải thưởng Nobel Y học khám phá tảng liên quan đến tế bào gốc phôi chuột - 2012: John Gurdon Shinya Yamanaka nhận giải Nobel Y học phát minh tế bào trưởng thành “ tái lập trình” để trở thành tế bào loại (trừ tế bào bào thai) 1.2 Đặc điểm tế bào gốc 1.2.1 Tế bào gốc tế bào không chuyên dụng Một đặc điểm tế bào gốc không chứa cấu trúc mô đặc biệt nên không thực chức chuyên dụng Một tế bào gốc phối hợp với tế bào gần để lưu thông máu thể (như tế bào tim), mang phân tử oxy dòng máu (như hồng huyết cầu), đốt cháy điện hóa học giúp thể di chuyển, nói (như tế bào thần kinh) Tuy nhiên, tế bào gốc không chuyên dụng lại biến đổi thành tế bào chuyên dụng tế bào tim, tế bào máu, tế bào não 1.2.2 Tế bào gốc tự phân chia tái tạo thời gian dài Không giống tế bào cơ, tế bào máu hay tế bào não tự tái tạo, tế bào gốc tự tái tạo tái tạo nhiều lần Trong phòng thí nghiệm, lượng tế bào gốc tương đối tái tạo thành hàng triệu tế bào gốc khác thời gian vài tháng Nếu sau trình tái tạo tế bào gốc tế bào không chuyên dụng- coi tế bào mẹ, lại tiếp tục tái tạo thành tế bào Các điều kiện để trì tế bào gốc tế bào không chuyên dụng mối quan tâm lớn nhà khoa học 1.2.3 Tế bào gốc biến đổi thành tế bào chuyên dụng Khi tế bào gốc biến đổi thành tế bào chuyên dụng trình gọi phân ly Hiện nhà khoa học bước tìm hiểu yếu tố bên bên trình Yếu tố bên kiểm soát gen tế bào nằm chuỗi ADN, có khả mang tải thông tin cấu trúc chức tế bào Các yếu tố bên hóa chất tế bào khác kiểm soát, tương tác với tế bào khác số phân tử môi trường vi mô Phân loại tế bào gốc - Theo đặc tính hay mức độ biệt hoá: Theo mức độ biệt hoá xếp tế bào gốc thành bốn loại: toàn (hay thuỷ tổ), vạn năng, đa đơn + Tế bào gốc toàn hay tế bào gốc thủy tổ (totipotent stem cells): Là tế bào có khả biệt hóa thành tất loại tế bào thể từ tế bào ban đầu Tế bào toàn có khả phát triển thành thai nhi, tạo nên thể sinh vật hoàn chỉnh Trứng thụ tinh (hợp tử) tế bào sinh từ lần phân chia tế bào trứng thụ tinh (giai đoạn - tế bào – blastosomer) tế bào gốc toàn năng, có khả phân chia biệt hóa tất dòng tế bào để tạo nên thể sinh vật hoàn chỉnh + Tế bào gốc vạn (pluripotent stem cells): Là tế bào có khả biệt hóa thành tất tế bào thể có nguồn gốc từ ba mầm phôi – trong, Ba mầm phôi nguồn gốc tất loại tế bào chuyên biệt khác thể Khác với tế bào gốc toàn năng, tế bào gốc vạn phát triển thành thai, không tạo nên thể sinh vật hoàn chỉnh mà tạo nên tế bào, mô định Các tế bào gốc phôi lấy từ khối tế bào bên (inner cell mass) tế bào gốc vạn Hình Tế bào gốc vạn (Pluripotent stem cells) + Tế bào gốc đa (multipotent stem cells): Là tế bào có khả biệt hóa thành nhiều loại tế bào thể từ tế bào ban đầu Các tế bào tạo thành nằm hệ tế bào có liên quan mật thiết, ví dụ tạo nên tế bào máu (bao gồm hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu lympho…), tạo nên tế bào hệ thống thần kinh Thường tế bào gốc trưởng thành tế bào gốc tạo máu, tế bào gốc thần kinh có tính đa năng; điều kiện định, chúng chuyển biệt hóa trở nên có tính vạn Hình Tế bào gốc đa (Multipotent stem cells) + Tế bào gốc đơn (mono/unipotential progenitor cells): Tế bào gốc đơn năng, gọi tế bào định hướng đơn dòng hay tế bào đầu dòng (progenitor cells), tế bào gốc có khả biệt hóa theo dòng Ví dụ mẫu tiểu cầu, tế bào định hướng dòng lympho, tế bào định hướng dòng hồng cầu, dòng bạch cầu Trong điều kiện bình thường, tế bào gốc trưởng thành nhiều tổ chức biệt hóa có tính đơn biệt hóa thành dòng tế bào Khả biệt hóa theo dòng cho phép trì trạng thái sẵn sàng tự tái tạo mô, thay tế bào mô chết già cỗi tế bào mô - Theo nguồn gốc phân lập: Theo nguồn gốc phân lập xếp loại tế bào gốc làm loại: tế bào gốc phôi (trong có tế bào gốc phôi thực thụ tế bào mầm phôi), tế bào gốc thai, tế bào gốc trưởng thành: + Tế bào gốc phôi (Embryonic stem cells-ESCs) tế bào mầm phôi (Embryonic germ cells): • Tế bào gốc phôi tế bào gốc vạn lấy từ phôi giai đoạn sớm (4-7 ngày tuổi) Ở giai đoạn phôi có hình cầu gọi phôi túi (blastocyst) Phôi túi có cấu trúc gồm thành phần: Một lớp tế bào bên (trophoblast), khoang chứa đầy dịch nhóm có khoảng 30 tế bào vạn nằm lệch cực gọi khối tế bào bên (inner cell mass) Dùng loại enzyme đặc biệt để phân tách tế bào khối thu tế bào gốc phôi Hình Tế bào gốc phôi tạo thành • Tế bào mầm phôi tế bào mầm nguyên thủy có tính vạn Đó tế bào hình thành nên giao tử (trứng tinh trùng) người trưởng thành Các tế bào mầm nguyên thủy phân lập từ phôi 5-9 tuần tuổi từ thai nhi So với tế bào gốc phôi, tế bào mầm phôi khó trì Hình Tế bào mầm phôi (Embryonic germ cells) dài hạn nuôi cấy nhân tạo chúng giai đoạn biệt hóa cao + Tế bào gốc thai (Foetal stem cells): Là tế bào vạn đa phân lập từ tổ chức thai sau nạo phá thai từ máu cuống rốn sau sinh Nhiều người cho rằng, tế bào gốc thai thuộc loại tế bào gốc trưởng thành giai đoạn biệt hóa thấp Hình Tế bào gốc thai (Foetal stem cells) + Tế bào gốc trưởng thành (Adult stem cells/Somatic stem cells): Còn gọi tế bào gốc thân Là tế bào chưa biệt hóa tìm thấy với số lượng mô người trưởng thành (máu ngoại vi, mô não, mô da, mô cơ…) Tuy nhiên, tìm thấy trẻ em, thai nhi tách chiết từ máu cuống rốn Trong thể, vai trò chủ yếu tế bào gốc trưởng thành trì sửa chữa tổ chức mà chúng tìm Hình Vị trí tế bào gốc trưởng thành thể người Bình thường, tế bào gốc trưởng thành cho có tính đa năng, chúng phát triển thành nhóm tế bào có quan hệ mật thiết với tổ chức Ví dụ tế bào gốc tạo máu có khả hình thành nên tất loại tế bào máu khác bao gồm hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu, lympho… Tuy nhiên, chứng gần cho thấy số loại tế bào gốc trưởng thành có tính vạn năng, có khả biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác (tức có tính mềm dẻo-plasticity) Nguồn lấy tế bào gốc - Nguồn lấy tế bào gốc phôi: Tế bào gốc phôi lấy từ khối tế bào bên (inner cell mass) phôi túi (blastocyst) phát triển từ: + Các phôi tạo nên kỹ thuật thụ tinh ống nghiệm + Các phôi nhân (cloned embryo) tạo nên tách blastosomer giai đoạn phôi 2- tế bào, phân chia phôi túi + Các phôi nhân vô tính tạo nên kỹ thuật chuyển nhân tế bào thân - Nguồn lấy tế bào mầm phôi tế bào gốc thai: Nguồn lấy tế bào mầm phôi tế bào gốc thai thai động vật thai thai nhi nạo bỏ Với thai người nạo bỏ, thường lấy thai nhi tuần tuổi (thai sớm, mức độ biệt hóa chưa cao) Tổ chức mầm sinh dục thai nơi lấy tế bào mầm phôi, tổ chức khác thai (não, gan) nơi lấy tế bào gốc thai - Nguồn lấy tế bào gốc trưởng thành: Thường lấy từ tổ chức trưởng thành như: máu cuống rốn, trung mô cuống rốn, tủy xương, máu ngoại vi, nang lông, tổ chức não… Hình Các nguồn lấy tế bào gốc Một số nghiên cứu tế bào gốc 4.1 Tế bào gốc tạo máu Ghép tế bào gốc tạo máu hay thường gọi ngắn gọn ghép tủy phương pháp điều trị bệnh ứng dụng nhiều ngành huyết học ung thư học Phương pháp thực trình cấy ghép tế bào gốc tạo máu lấy từ tủy xương từ máu ghép vào thể người bệnh để chữa bệnh lý huyết học, bệnh lý miễn dịch, di truyền số bệnh lý ung thư khác Hình 10 Tế bào gốc lấy từ tủy xương Hơn 50 năm kinh nghiệm tế bào gốc tạo máu nhà khoa học hiểu biết nhiều sử dụng chúng liệu pháp Hiện việc cấy tế bào gốc tạo máu cho thấy thành công việc rối loạn máu bệnh miễn dịch Người ta thử sức lĩnh vực sử dụng tế bào gốc hóa trị liệu bệnh ung thư vấn đề phải nghiên cứu nhiều Một khó khăn nghiên 10 cứu thiếu thận trọng tế bào ung thư thu nhận đưa trở vào thể bệnh nhân với tế bào gốc 4.2 Thí nghiệm tế bào gốc thần kinh chuột Ở Canada Ý, nhóm nhà khoa học ghép tế bào gốc thần kinh chuột vào chuột bị rút hết tủy Kết tế bào gốc thay đổi số phận chúng biến thành tế bào gốc tạo máu, loại tế bào thường có tủy xương nguồn sản sinh hồng cầu tế bào miễn dịch khác Từ phần sóng nghiên cứu công bố tồn tượng chuyển hướng biệt hóa điều gợi ý việc có khả tạo mô thay mà không cần phải hủy phôi để lấy tế bào gốc phôi Một nhóm nghiên cứu khác phải đến hai năm làm việc họ đưa tế bào gốc thần kinh vào 128 chuột bị rút tủy Tuy nhiên sau thời gian nghiên cứu họ không thu kết nhiều người công nhận thành công kỳ diệu Vì vậy, chưa có trí chung việc liệu tượng có có ý nghĩa thực tiễn y học hay không? 4.3 Sản xuất noron từ tế bào gốc Một nhóm nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm gen (LOEX), trường Đại học Laval (Quebec, Canada) thành công việc tạo noron từ tế bào gốc da người Sợi nhánh Nút Ranvier Đầu cuối sợi trục Công trình họ da người chứa đựng tế bào có khả tự phân biệt, tế bào thần kinh Các Thân tế bào thử nghiệm LOEX, từ da người lớn có sau phẫu thuật thẩm mỹ, cho thấy Sợi trục Nhân Tế bào Schwann Bao Myelin tế bào gốc da nhân tự khác ống nghiệm đặt nơi thích hợp Chúng tạo thành hình Hình 12 Cấu trúc tế bào thần kinh dạng đặc trưng noron, não người có 100 tỉ noron, noron liên kết với khoảng 10.000 noron khác Khám phá có ảnh hưởng lớn tới giới nghiên cứu noron mở triển vọng điều trị bệnh liên quan đến thần kinh 11 4.4 Tạo tinh trùng từ tuỷ xương Tế bào gốc lấy từ tủy xương đàn ông điều chỉnh thành yếu tố tương tự tinh trùng chưa trưởng thành Phát mở hướng cách điều trị vô sinh tốt Phương thức nghiên cứu thúc đẩy tế bào tiền tinh trùng phát triển thành tinh Hình 13 Nghiên cứu tạo tinh trùng từ tế bào tủy xương trùng trưởng thành Từ tuỷ xương, nơi có nguồn tế bào gốc phong phú, nhà nghiên tìm kiếm tế bào gốc có hình dạng giống với tế bào mầm (loại tế bào có tinh hoàn đàn ông lẫn buồng trứng phụ nữ, mà sau phân hoá thành tinh trùng trứng) Nếu phương pháp thành công, nhà khoa học mang lại khả làm cha cho người đàn ông vô sinh Những nhóm nghiên cứu khác thực công việc tương tự chuột cái, biến tế bào tuỷ xương chúng thành tế bào trứng Tuy nhiên, nhà nghiên cứu khác cảnh báo nên vui mừng sớm, tế bào mầm tinh trùng không lớn lên thành tinh trùng trưởng thành, bị biến đổi gen đến mức sử dụng 4.5 Tế bào gốc từ dây cuống rốn Một nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn phát tế bào gốc từ dây cuống rốn Người giới tìm công nghệ tách tế bào gốc từ màng dây rốn chình PGS.TS Phan Toàn Thắng Tế bào gốc tách từ màng dây cuống rốn có nhiều ưu điểm vượt trội hoàn toàn so với tế bào gốc tìm từ mô, tuỷ phôi thai Đầu tiên không vi phạm vào y đức, không gây Hình 14 Tế bào gốc hình thành cuống rốn tổn thương cho bà mẹ thai nhi trình thu giữ dây rốn vốn thứ bỏ sau sinh Bên cạnh đó, năm có hàng trăm triệu trẻ em sinh thu giữ hàng trăm triệu dây rốn Theo TS Thắng việc tìm công nghệ tách tế bào 12 gốc từ dây cuống rốn có ý nghĩa lớn việc sử dụng vào nghiên cứu điều trị bệnh nhân, gần câu trả lời cho tất khó khăn trở ngại công nghệ tế bào gốc Cho đến nay, nhà khoa học giới ghi nhận có thảy 69 loại bệnh lý khác nghiên cứu để điều trị tế bào gốc máu cuống rốn Cách thức điều trị đơn giản, bác sĩ lấy tế bào gốc lưu trữ làm thành dung dịch tiêm truyền cho bệnh nhân Tế bào gốc tìm đến quan bị tổn thương để hồi phục Hiện nay, châu Á nơi phát triển mạnh lĩnh vực điều trị bệnh công nghệ tế bào gốc: Trung Quốc sử dụng tế bào gốc để điều trị bệnh thần kinh, Thái Lan mạnh sử dụng tế bào gốc điều trị bệnh tim mạch Ứng dụng tế bào gốc Tế bào gốc tế bào tạo phôi người khoảng tuần sau thụ tinh Sau đó, chúng biệt hóa thành 250 loại tế bào khác tạo nên mô quan thể Khi tế bào gốc đưa vào quan bị tổn thương, biệt hóa thành tế bào đặc biệt quan thay cho tế bào chết, giúp phục hồi chức Có nhiều bệnh điều trị hay điều trị hiệu phương pháp hữu chữa khỏi tế bào gốc như: chấn thương tủy sống, xơ gan, bệnh máu, khối u, thiếu máu tim Một vài trường hợp điều trị thành công nhiều bệnh nghiên cứu Với phương pháp sử dụng tế bào gốc bệnh nhân, từ tế bào gốc tách từ tủy sống, da, máu, giác mạc mắt, cuống thai, kể từ mô mỡ, chuyển đổi thành tế bào máu, xương sụn Tất có khả phân sinh tạo nhiều tế bào khác hoàn hảo hơn, lành mạnh để phục hồi chức cho quan, phận suy yếu hay hư hao bệnh đơn giản bị lão hóa 5.1 Tế bào gốc chữa khỏi bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm Thiếu máu hồng cầu hình liềm bệnh di truyền hemoglobin hồng cầu Các hồng cầu bệnh nhân có hình lưỡi liềm hemoglobine bất thường có xu hướng đóng cục gây tắc mạch Bệnh nhân dễ bị nhiễm khuẩn cục máu đông gây bít tắc mạch máu làm tổn thương nhiều quan Đây bệnh người, 13 nhà nghiên cứu làm cho bệnh biểu chuột chữa lành tế bào gốc sản xuất từ phôi thai Các nhà nghiên cứu nhân tính hóa chuột thấy có tế bào biểu hemoglobin người đột biến bệnh hồng cầu hình liềm Người ta lấy tế bào da đuôi chuột nuôi cấy cho tiếp nhận biến đổi di truyền (4 gen) làm tái lập chương trình tế bào Các tế bào trẻ lại giống hệt với tế bào gốc phôi thai Có 24 dòng tế bào gốc xác lập, biến đổi nhờ yếu tố hormon khác thành tế bào gốc sinh huyết - nguồn gốc hồng cầu, bạch cầu tiểu cầu tủy xương Một dòng nhận gen hemoglobin bình thường thay cho gen bệnh Đó kỹ thuật xem phương pháp đặc biệt Chỉ vài tế bào tế bào tái lập chương trình sinh tế bào gốc sinh huyết bình thường Khi thu tế bào gốc "thuốc" nhà nghiên cứu tiêm vào chuột bị bệnh hồng cầu hình liềm người Kết thật tuyệt vời, sửa chữa khuyết tật hemoglobin cách thay 65% hemoglobin bị bệnh hemoglobin lành mạnh mà nghiên cứu hồng cầu mới, sản xuất từ tế bào gốc bị biến đổi Trước tiêm, chuột bị bệnh có sản xuất nhiều tế bào hồng cầu trẻ không trưởng thành để bù lại chết sớm tế bào hồng cầu trưởng thành Sau tiêm, số tế bào giảm chuột điều trị, chuột thể triệu chứng thiếu máu hơn, tủy xương sản sinh hồng cầu có kích thước, hình dáng gần với bình thường 5.2 Ghép tế bào gốc để điều trị bệnh tiểu đường Phương thức tự ghép (autogreffe) tế bào gốc lấy tủy xương bệnh nhân bị bệnh tiểu đường phụ thuộc insuline (loại 1) cho phép bệnh nhân tái sản xuất insuline Đối với bệnh nhân bị bệnh tiểu đường loại - bệnh đặc trưng thiếu hụt sản xuất insuline, hormone đóng vai trò quan trọng việc quản lý chất sinh lượng, có glucose thể Phương thức điều trị bệnh tiểu đường nhờ tế bào gốc sau: lấy tế bào gốc tủy xương mình, 23 bệnh nhân tiểu đường tự nguyện không cần phải nhận mũi tiêm insuline ngày, 14-50 tháng liên tiếp Một 14 bệnh nhân tiểu đường đứng vững năm không cần tiêm insuline, bệnh nhân năm liên tiếp bệnh nhân khác hai năm 15 bệnh nhân tuyển mộ hưởng cải thiện kỹ thuật nhóm G.S.Richard Burt, trường đại học Northwestern không cần đến insuline 19 tháng sau can thiệp 5.3 Tạo tế bào gan từ mỡ da Các nhà khoa học thuộc Viện nghiên cứu ung thư Trung tâm y học quốc tế Nhật Bản tạo thành công tế bào gan từ mỡ da, mở hướng điều trị giúp hồi phục gan người tương lai Các nhà khoa học lấy mỡ da bệnh nhân, người gram, từ mô mỡ này, họ trích số tế bào mầm mô Những tế bào mầm cho có khả biến đổi thành tế bào khác hình thành mô hay quan khác Các nhà nghiên cứu thêm loại protein giúp tế bào mầm phát triển ủ chúng khoảng 40 ngày, trước tất tế bào trở thành tế bào gan Trong thời gian tế bào ủ, họ phát có 14 loại protein enzyme chuyển hóa thuốc - vốn tạo gan người Họ tiêm khoảng triệu tế bào vào chuột thí nghiệm gặp trục trặc gan phát lượng amoniac chúng trở lại mức bình thường Phát mở hướng điều trị giúp hồi phục gan người tương lai Tuy nhiên, để đưa phát vào ứng dụng lâm sang nhà nghiên cứu phải tìm cách sản xuất hàng loạt tế bào gan 5.4 Chữa bệnh Parkinson Bệnh Parkinson gọi bệnh liệt rung, bệnh thoái hóa hệ thần kinh trung ương tế bào thần kinh sinh dopamine hay noron sinh dopamine Bệnh thường xảy người lớn tuổi biểu triệu chứng tăng trương lực (cứng cơ), run, không điều khiển tay chân theo ý muốn, chậm vận động, lại khó khăn, phản xạ tư thế… Hình 15 Não người bị bệnh Parkinson Ở bệnh nhân Parkinson, đường dẫn truyền thần kinh chất đen (substantia nigra pars compacta SNc) nằm não với thể vân bị suy giảm thiếu hụt 15 noron sinh dopamine Đường dẫn truyền bốn đường dẫn truyền dopamine não có vai trò quan trọng trình kiểm soát cử động Phương pháp điều trị bệnh Parkinson tăng mức độ dopamine Bằng mô hình dùng 6-hydroxydopamine gây bệnh Parkinson chuột, chất 7OH-DPAT- chất chủ vận thụ thể dopamine D3 chứng tỏ có tác động kích thích trình sản sinh noron sinh dopamine từ tế bào nguyên nội sinh Cuối chuột chữa trị thuốc chủ vận dopamine tiến hành hai thử nghiệm hành vi chứng tỏ có phục hồi chức vận động Kết đưa chứng có thay đổi đường dẫn truyền thần kinh sau vài tháng điều điều trị Nghiên cứu giúp hiểu rõ dẫn truyền thần kinh mức độ phân tử nhằm tìm phương pháp trị liệu cho bệnh Parkinson 5.5 Nhân vô tính Nhân vô tính (cloning) hình thức sinh đẻ kết hợp giống tính nam nữ Đây phương thức tạo sinh vật cách y nguyên tín hiệu di truyền từ sinh vật cha mẹ Nhiều người gọi sinh sản vô tính sinh sản nhân Theo định nghĩa, nhân tạo nhiều cũ Mở đầu thành tựu nhân vô tính tạo thành cừu Dolly Một vài năm sau người ta thành công nhân vô tính đối tượng khác chó, mèo, lợn, lạc đà… Tại Trung tâm Phát triển Sinh học Riken thành phố Kobe, Nhật Bản người ta nhân chuột C3H/HE phương pháp đông lạnh Giống chuột chết cách 16 năm Sau chết, xác đặt thùng carton ướp lạnh nhiệt độ - 200C tủ đông lạnh trung tâm Từ đó, nhà sinh học Teruhiko Wakayama có ý định thực dự án khoa Hình 16 Chuột C3H/He đông lạnh học lần giới: nhân vô tính từ thể đông lạnh Ý tưởng Teruhiko Wakayama- ông muốn lập kỷ lục nhân vô tính từ "vật thể lạnh" Tuy nhiên, kỳ tích GS Wakayama đụng 16 chạm đến thành kiến bất di bất dịch lâu nhân vô tính từ thể đông lạnh mà không bảo quản tính chất toàn vẹn tế bào Để đánh giá tính khả thi thử nghiệm này, nhà di truyền học sử dụng tế bào từ chuột C3H/He, đông lạnh tủ đá 16 năm Như tiên liệu, mô tế bào bị rối loạn tổ chức, không tế bào sống nguyên vẹn Như vậy, với phương pháp nhân cổ điển: đồng hoá màng noãn bào không nhân với màng tế bào cho dòng điện yếu, thực Nhà di truyền học Teruhiko Wakayama phải thay phương pháp Hình 17 Chuột nhân từ chuột đông lạnh khác, tiêm trực tiếp nhân tế bào cho vào noãn bào không nhân Kết sức tưởng tượng phôi tiến triển khả quan mà chất liệu sử dụng để nhân lại lấy từ tế bào não Đây điều kỳ diệu tế bào não xếp vào loại khó nhân vô tính bậc Điều ghi nhận tế bào não giàu glucose Có nghĩa chất đường chất bảo vệ lạnh tự nhiên Tuy vậy, bước đầu đầy hứa hẹn phôi thai tiến triển đến đủ tháng Vì vậy, êkíp Riken phải tìm đường nhân “gián tiếp”- nhà nghiên cứu bóc tách tế bào từ phôi thai chưa đủ tháng này, nuôi cấy chúng họ có tế bào gốc dạng phôi thai mà họ sử dụng để nhân vô tính Lần họ thành công với kết 13 chuột chào đời Thành công gây quan tâm Alice Jouneau thuộc Viện Phát triển Sinh học Inra, người thực thành công việc nhân bò vào năm 1998 Theo TS A.Jouneau, điều khiến ông kinh ngạc mạnh mẽ gen bất chấp không toàn vẹn tế bào hay nhân tế bào mà cần phân tử ADN Phân tử ADN tồn đông lạnh mà không cần bảo vệ 5.6 Biến da người thành tế bào gốc 17 Các nhà khoa học Hà Lan Thụy Điển phát tế bào gốc tất loại tế bào da, phát làm thay đổi mạnh mẽ việc chữa trị bệnh nhân bị tổn thương da bỏng nặng Tiến sỹ Hans Clevers thuộc Viện Hàn lâm khoa học nghệ thuật hoàng gia Hà Lan đồng nghiệp tiến hành thí nghiệm chuột Kết cho thấy tế bào gốc (trong tủy sống) sản sinh tất loại tế bào da khác tồn nang tóc Phát áp dụng người nhằm hỗ trợ việc điều trị vết thương cấy ghép da cho bệnh nhân bị bỏng Da có ba loại tế bào khác nhau; nang tóc, tuyến bã nhờn giữ ẩm mô Các tế bào gốc tế bào nguyên thủy mà từ phát triển tất tế bào khác Trước nhà khoa học cho tế bào gốc chủng loại tế bào da sản xuất tế bào loại, với phát tế bào “mẹ” sản xuất ba loại tế bào Tiến sỹ Clevers cho biết với phát trên, nhà khoa học nuôi trồng loại da với độ ẩm từ tuyến bã hoàn toàn có khả mọc lông Hai nhóm nghiên cứu Mỹ Nhật lúc công bố kỹ thuật đột phá biến da người thành tế bào gốc mà không cần dùng phôi thai Kỹ thuật chấm dứt cần thiết phải nhân vô tính, chấm dứt tranh cãi đạo đức suốt thập kỷ qua Điều mà họ thực cấy gen cần thiết vào tế bào da Các gen tái cấu trúc nhiễm sắc thể tế bào da, biến chúng thành tế bào gốc - tế bào có khả phân chia thành loại tế bào khác thể tim, gan, thần kinh, máu xương Những tế bào có tiềm to lớn trị liệu y khoa Cho đến nay, phần đông nhà khoa học nghĩ rằng: cách thức mà họ tạo tế bào gốc dễ dàng tạo nên phôi sau thu hoạch tế bào gốc vòng tuần lễ, sau phôi hình thành Như phôi bị hủy diệt tiến trình Điều trị tổn thương da GS.TS Phan Toàn Thắng – ĐHQG Singapore trình bày số kết nghiên cứu thành công việc ứng dụng liệu pháp tế bào gốc điều trị thương tổn da bệnh nhân bị tiểu đường cấp quyền 18 Hình 18 Điều trị tổn thương da bệnh nhân tiểu đường 19 KẾT LUẬN Sự sống người trứng thụ tinh tạo thành hợp tử Hợp tử phát triển trải qua lần nguyên phân tạo nên tế bào có khả tạo thành tất phận thể người - tế bào gốc toàn Các tế bào gốc toàn phát triển thành túi phôi Trong túi phôi có tế bào nội Các tế bào có tính vạn biệt hoá tạo thành mô, tế bào (trừ màng phôi) sau phát triển thành thai Ở thể trưởng thành, tế bào gốc tìm thấy nhiều quan, mô tuỷ xương, thận, gan có khả biệt hoá thành vài tế bào Nghiên cứu ứng dụng trình phát triển biệt hóa tế bào gốc mang lại lợi ích to lớn chữa trị bệnh bao gồm khả dùng tế bào gốc để thay tế bào thể bị tổn thương, thoái hóa không thực chức có triển vọng trở thành liệu pháp chữa trị nhiều chứng bệnh Việc nghiên cứu, tìm hiểu tế bào gốc giúp người tìm bí mật sống trình sinh học thông qua trình tự đổi biệt hoá tế bào gốc, đặc biệt tế bào gốc phôi Tuy nhiên, việc nghiên cứu nhiều hạn chế quan điểm đạo đức, tâm lí xã hội khó khăn thân việc nghiên cứu Đặc biệt, mối quan hệ tế bào gốc bệnh ung thư Trên sở đó, cần nâng cao lực nghiên cứu để xây dựng liệu pháp điều trị bệnh nguy hiểm, góp phần nâng cao sức sống cho người 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Thành Hổ (2004), “Di truyền học”, Nhà xuất Giáo Dục Phạm Thành Hổ (2005), “Nhập môn công nghệ Sinh học”, Nhà xuất Giáo Dục Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc (2007), “Công nghệ sinh học người động vật”, Nhà xuất Giáo Dục Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, Trương Định (2009), “Công nghệ tế bào gốc”, Nhà xuất Giáo Dục Nguyễn Như Hiền (2008), “Giáo trình sinh học tế bào”, Nhà xuất Giáo Dục http://www.khoahoc.com.vn http://www.thuviensinhhoc.com/ http://www.sinhhocvietnam.com/forum/index.php http://sinhhoc.blogspot.com/