Tế bào gốc tủy xương và tiềm năng ứng dụng trong điều trị bệnh lý

Tủy xương – tập trung chủ yếu tại xương chậu – là nguồn dự trữ tế bào gốc trưởng thành quan trọng bậc nhất nhờ khả năng tăng sinh và biệt hóa vượt trội. Tế bào gốc tủy xương được ứng dụng rộng rãi trong y học tái tạo và điều trị bệnh tật, mang lại những bước tiến đột phá trong xử trí các bệnh lý huyết học, xương khớp… Hãy cùng Mescells tìm hiểu về loại tế bào gốc này qua bài viết sau đây.

1. Tế bào gốc tủy xương là gì?

Tế bào gốc tủy xương là các tế bào gốc trưởng thành được tìm thấy trong tủy xương, chủ yếu được phân loại thành tế bào gốc trung mô đa năng (BM-MSC) và tế bào gốc tạo máu (HSC), có chức năng thúc đẩy quá trình sửa chữa mô, điều hòa miễn dịch và sản xuất tế bào máu. Chúng được đặc trưng bởi khả năng tự tái tạo cao, độ bám dính, khả năng biệt hóa đa dòng (xương, mỡ, sụn) và tính sinh miễn dịch thấp. Chúng được sử dụng để điều trị các bệnh lý về tủy xương, máu, hệ thống miễn dịch và rối loạn chuyển hóa.

Các hốc tế bào gốc trong tủy xương, nơi chứa các tế bào gốc tạo máu và các tế bào gốc trung mô

2. Phân loại tế bào gốc tủy xương

Tế bào gốc tủy xương là những tế bào nguyên thủy nhất trong tủy xương. Chúng có thể được phân loại thành: (1) tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ tủy xương (MSC) và (2) tế bào gốc tạo máu (HSC) hay còn gọi là tế bào tiền thân tạo máu.

2.1. Tế bào gốc trung mô (MSC)

Tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ tủy xương là một tập hợp con của tế bào mô đệm tủy xương. Loại tế bào gốc đa năng tiềm năng này có nguồn gốc từ khoang mô đệm không tạo máu của tủy xương và có thể phát triển thành các tế bào không thuộc tủy xương, chẳng hạn như xương, sụn, mô mỡ, tế bào nội mô và tế bào cơ.

Một số nghiên cứu cho thấy tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ tủy xương có thể biệt hóa thành tế bào cơ tim cả trong ống nghiệm và trong cơ thể sống. Theo một số báo cáo, một lợi thế tiềm năng của tế bào gốc trung mô là khả năng tự cấy ghép hoặc cấy ghép dị loại nhờ khả năng tương thích miễn dịch tương đối ưu việt.

2.2. Tế bào gốc tạo máu (HSC)

Tế bào gốc tạo máu (HSC) chủ yếu cư trú trong một môi trường vi mô chuyên biệt bên trong tủy xương, được gọi là nội màng xương. Trong môi trường này, HSC vẫn ở trạng thái ngủ đông trong điều kiện ổn định. Khi số lượng tế bào máu giảm do các tác nhân gây căng thẳng, chẳng hạn như chảy máu, bệnh tật hoặc bức xạ, HSC sẽ kích hoạt và tổ chức lại hệ thống tạo máu bằng cách tăng sinh và biệt hóa thành các loại tế bào mới.

Tế bào gốc trung mô và tế bào gốc tạo máu tham gia vào quá trình tái tạo xương

Sự cân bằng giữa trạng thái ngủ đông và sự phân chia của HSC rất quan trọng để duy trì quá trình tạo máu bình thường. Nếu sự cân bằng này không được điều chỉnh đầy đủ, số lượng HSC có thể giảm hoặc dẫn đến các bệnh ác tính về máu như bệnh bạch cầu. Do đó, sự cân bằng giữa pha ngủ đông và pha hoạt động của HSC được kiểm soát chặt chẽ bởi cả cơ chế bên trong và bên ngoài (theo Munju Kwon, 2024).

3. Đặc điểm tế bào gốc tủy xương

3.1. Tự tái tạo

Chúng có thể trải qua nhiều chu kỳ phân chia tế bào trong khi vẫn duy trì trạng thái chưa biệt hóa, đảm bảo nguồn cung cấp tế bào gốc liên tục cho việc sửa chữa mô.

3.2. Khả năng đa tiềm năng

Tế bào gốc tủy xương có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau – nhưng không phải tất cả – trong mô gốc của chúng. Ví dụ tế bào gốc tạo máu (HSC) có khả năng tự tái tạo và biệt hóa thành các dòng tế bào máu như tế bào tủy và tế bào lympho. Tế bào tủy giúp cung cấp oxy, đông máu và chống nhiễm trùng.

Tế bào lympho đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại nhiễm trùng và bệnh tật (theo Ji Yoon Lee, 2019). Phần lớn tế bào gốc trung mô (MSC) cư trú trong mô đệm tủy xương. Tế bào gốc trung mô từ tủy xương có khả năng tự nhiên biệt hóa thành các mô trung bì như cơ, gân, tế bào mỡ, tế bào xương và tế bào sụn.

3.3. Vị trí đặc hiệu theo mô

Tế bào gốc tủy xương cư trú trong các hốc tủy xương – nơi chúng duy trì trạng thái ngủ đông cho đến khi được kích hoạt do chấn thương hoặc nhu cầu thay thế.

3.4. Các dấu ấn phân tử

Mặc dù khó khăn, các phân tử bề mặt đặc hiệu (dấu ấn) được sử dụng để xác định và phân lập tế bào gốc tủy xương, chẳng hạn như CD34 đối với tế bào gốc tạo máu.

3.5. Khả năng tăng trưởng hạn chế

So với tế bào gốc phôi, tế bào gốc tủy xương thường có tốc độ sinh sản chậm hơn và khó tăng sinh hơn trong môi trường nuôi cấy phòng thí nghiệm.

Tế bào gốc tủy xương có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau

4. Ứng dụng tế bào gốc tủy xương trong y học

Tế bào gốc tủy xương, bao gồm cả loại tạo máu và loại trung mô, được ứng dụng rộng rãi trong y học tái tạo và điều trị bệnh tật. Các ứng dụng chính bao gồm:

4.1. Ghép tế bào gốc tạo máu (HSCT)

Được sử dụng trong nhiều thập kỷ để điều trị bệnh bạch cầu, u lympho và đa u tủy bằng cách thay thế tủy xương bị bệnh hoặc bị tổn thương do hóa trị. Tế bào gốc tủy xương thường được ghép để điều trị trong các trường hợp tủy xương bị tổn thương và không có khả năng sản sinh ra các tế bào máu khỏe mạnh như: thiếu máu bất sản hay còn gọi là suy tủy, ung thư bạch cầu (Leukaemia), ung thư hạch bạch huyết (Lymphoma), ung thư tủy (Myeloma), các bệnh khác của máu, của hệ thống miễn dịch và rối loạn chuyển hóa – ví dụ như thiếu máu hồng cầu hình liềm, thalassemia, suy giảm miễn dịch kết hợp nghiêm trọng (SCID) và hội chứng Hurler… (theo National Cancer Institute (NCI).

Quá trình ghép tế bào gốc của chính người bệnh (ghép tự thân) hoặc của người cho phù hợp (ghép đồng loài) sẽ thay thế toàn bộ tế bào tạo máu cũ bị tổn thương hoặc sai hỏng bằng những tế bào gốc tạo máu và tế bào máu khỏe mạnh mới, thiết lập hệ miễn dịch mới cho người bệnh.

4.2. Tái tạo và sửa chữa mô

Tế bào gốc trung mô (MSC) được ứng dụng trong chỉnh hình để sửa chữa các khuyết tật về xương và sụn, thoái hóa khớp và hoại tử xương. Tế bào gốc trung mô từ tủy xương (BM-MSC) có khả năng điều chỉnh quá trình tái tạo cơ xương thông qua một mạng lưới phức tạp, chủ yếu bao gồm tác dụng cận tiết (giải phóng các yếu tố tăng trưởng, yếu tố dinh dưỡng và chất nền ngoại bào (ECM) vào môi trường vi mô) cũng như điều hòa miễn dịch (tiết interleukin-4 (IL-4) và IL-10). Tác dụng cận tiết không chỉ thúc đẩy sự biệt hóa cơ của BM-MSC mà còn kích hoạt các tế bào khác trong cơ xương (theo Yu-hao Wang, 2020).

Cấy ghép tế bào gốc tủy xương là phương pháp điều trị một số bệnh về máu

4.3. Điều trị bệnh tim mạch

Tế bào gốc tủy xương được nghiên cứu để phục hồi cơ tim sau nhồi máu cơ tim.

4.4. Điều hòa miễn dịch

Sử dụng để điều trị bệnh ghép chống chủ (GVHD) và nhiều bệnh tự miễn khác.

4.5. Liệu pháp điều trị bệnh thoái hóa thần kinh

Tế bào gốc tủy xương được nghiên cứu để điều trị các bệnh về thần kinh hoặc có ảnh hưởng đến thần kinh như Parkinson, Alzheimer và chấn thương tủy sống.

4.6. Các ứng dụng khác

Được sử dụng trong điều trị vết thương mạn tính, loét bàn chân do đái tháo đường và trong phẫu thuật thẩm mỹ để tái tạo mô.

Tóm lại, tế bào gốc tủy xương là nền tảng quan trọng cho nhiều liệu pháp y học hiện đại. Với khả năng ứng dụng đa dạng từ điều trị các bệnh lý huyết học, miễn dịch, ung thư cho đến tái tạo mô, loại tế bào này đang mở ra kỷ nguyên mới, hứa hẹn mang lại những bước tiến đột phá trong việc tối ưu hóa hiệu quả điều trị cho các tình trạng nan y.