Tế bào gốc đơn năng: Đặc điểm, nguồn gốc và vai trò trong cơ thể

Tế bào gốc đóng vai trò quan trọng trong y học hiện đại, bao gồm tế bào gốc đa năng và đơn năng. Tuy đều có khả năng tái tạo, nhưng tế bào gốc đơn năng có những đặc điểm riêng biệt, mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng trong điều trị và chăm sóc sức khỏe, như “đảo ngược” tiến trình lão hóa hay ngăn cản tiến triển các bệnh mạn tính. Ở bài viết này, hãy cùng Mescells tìm hiểu kĩ hơn về nguồn gốc, đặc điểm, vai trò và những tiềm năng trong nghiên cứu của loại tế bào gốc này nhé.

1. Tế bào gốc đơn năng là gì?

Tế bào gốc đơn năng (Unipotent stem cells – USC) là tế bào trưởng thành có khả năng phân chia và biệt hóa thành một loại tế bào duy nhất trong cơ thể. Những tế bào này chủ yếu xuất hiện trong các mô hoặc cơ quan cụ thể, thực hiện chức năng quan trọng trong việc duy trì, sửa chữa và trẻ hóa những mô mà chúng tồn tại.

Tế bào gốc đơn năng – tiềm năng của y học tái tạo

Ví dụ, trong hệ thống sinh sản nữ, noãn (trứng) được sản sinh từ tế bào mầm trong buồng trứng. Những tế bào này chỉ có thể biệt hóa thành noãn, một quá trình biệt hóa rất đặc hiệu và chuyên biệt.

Do đó, tiềm năng của USC trong điều trị bệnh cũng bị hạn chế bởi chế độ biệt hóa duy nhất của chúng. (Theo National Library of Medicine, 2024)

2. Nguồn gốc tế bào gốc đơn năng

Tế bào gốc đơn năng được tìm thấy từ nhiều nguồn khác nhau, phản ánh sự phức tạp và đa dạng của các mô mà chúng có thể hình thành.

Một số tế bào gốc đơn năng

2.1. Từ tế bào gốc nguyên sinh

Tế bào gốc đơn năng có thể được hình thành từ tế bào gốc nguyên sinh (ESCs) –  những tế bào xuất hiện trong phôi thai ở giai đoạn rất sớm của sự phát triển. Khi một ESCs bắt đầu biệt hóa thành một dòng tế bào cụ thể, nó có thể trở thành một dạng tế bào gốc đơn năng. Những tế bào gốc đơn năng này không còn khả năng phát triển thành mọi loại tế bào, nhưng lại có khả năng chuyên biệt để duy trì và sửa chữa các mô mà chúng thuộc về.

2.2. Từ tế bào gốc Somatic

Bên cạnh tế bào gốc nguyên sinh, tế bào gốc đơn năng cũng có thể được thu nhận từ các nguồn tế bào gốc Somatic, tức là các tế bào gốc trưởng thành hoặc tế bào sinh dưỡng trong cơ thể.

So với tế bào gốc nguyên sinh, tế bào gốc Somatic thường có khả năng biệt hóa hạn chế hơn, thường chỉ có thể chuyển hóa thành một số loại tế bào cụ thể trong các mô nhất định. Ví dụ tế bào gốc nang lông nằm ở gốc nang lông, chúng có thể tạo ra tế bào nang lông mới và tế bào sừng.

2.3. Tế bào gốc đơn năng từ mô cụ thể

Tế bào gốc đơn năng có thể được thu thập từ các mô cụ thể trong cơ thể, điển hình như da (tạo tế bào sừng), giác mạc (tạo tế bào rìa giác mạc), mô mỡ (tạo tế bào mỡ) và mô cơ (tạo tế bào cơ) – nơi các tế bào gốc này chỉ biệt hóa thành một loại tế bào trưởng thành duy nhất để duy trì mô đó. Mỗi loại tế bào gốc đơn năng này đều mang lại những tiềm năng ứng dụng riêng biệt trong điều trị và phục hồi chức năng cho các bệnh lý khác nhau.

3. Đặc điểm và cơ chế hoạt động của tế bào gốc đơn năng

3.1. Đặc điểm tế bào gốc đơn năng

Tế bào gốc da phân chia và biệt hóa chuyên biệt thành tế bào sừng

Tế bào gốc đơn năng có những đặc điểm tương tự như các loại tế bào gốc khác. Tuy nhiên, chúng cũng có những đặc tính riêng biệt, cụ thể như sau:

• Khả năng biệt hóa hạn chế: Tế bào gốc đơn năng chỉ có thể trở thành một loại tế bào duy nhất, không thể tạo ra các loại tế bào khác.
• Tự làm mới và phân chia vô hạn: Giống như tất cả các tế bào gốc khác, chúng có thể phân chia để tạo ra nhiều tế bào gốc đơn năng hơn, đảm bảo nguồn cung cấp liên tục và duy trì dòng tế bào chuyên biệt của mình trong thời gian dài.
• Vị trí phân bổ: Vì được tìm thấy trong các cơ quan và mô cụ thể, chúng rất cần thiết để thay thế các tế bào cũ, bị hư hỏng hoặc bị mất, duy trì tính toàn vẹn và chức năng của mô (ví dụ: da, tim, niêm mạc ruột).
• Tiềm năng thấp nhất: Đây là nhóm tế bào gốc có khả năng biệt hóa giới hạn, nên tiềm năng nghiên cứu và ứng dụng có nhiều hạn chế so với tế bào gốc đa năng (pluripotent) hay toàn năng (totipotent).

3.2. Cơ chế hoạt động tế bào gốc đơn năng

Tế bào gốc đơn năng hoạt động bằng cách tự làm mới và biệt hóa thành một loại tế bào trưởng thành cụ thể, như tế bào da hoặc tế bào máu.

Các tế bào đơn năng nằm trong các vi môi trường chuyên biệt, cung cấp các tín hiệu cụ thể (như tín hiệu Wnt) để kiểm soát quá trình biệt hóa và tự làm mới. Sự biểu hiện các gen cụ thể (ví dụ nanos2 trong tế bào mầm) và các dấu hiệu bề mặt đã xác định trạng thái đơn năng của chúng điều phối các tế bào này phát triển và hoạt động theo chức năng nhất định.

Tế bào gốc đơn năng – một trong những loại tế bào gốc quan trọng của cơ thể

Khi được kích hoạt (ví dụ do chấn thương hoặc nhu cầu về tế bào mới), chúng nhận được tín hiệu để rời khỏi vị trí của mình. Chúng phân chia để tạo ra nhiều tế bào gốc đơn năng hơn, duy trì số lượng tế bào trong mô, đồng thời phản hồi các tín hiệu kích hoạt quá trình biệt hóa thành loại tế bào đích duy nhất, nhằm cân bằng giữa quá trình tự đổi mới và thay thế tế bào, đảm bảo chức năng mô mà không bị suy giảm.

Ngoài ra, giống như các tế bào gốc trung mô (MSC) khác, chúng có thể giải phóng Exosome (các túi nhỏ) mang tín hiệu giảm viêm và thúc đẩy quá trình phục hồi ở các mô xung quanh.

4. Vai trò của tế bào gốc đơn năng trong cơ thể

• Sửa chữa mô cụ thể: Chúng là đội sửa chữa tại chỗ của cơ thể, chỉ tái tạo loại tế bào mà chúng được lập trình để tạo ra, chẳng hạn như tế bào da, tế bào tóc hoặc sợi cơ.
• Duy trì và cân bằng hoạt động mô: Duy trì mô khỏe mạnh bằng cách liên tục sản sinh tế bào mới để thay thế các tế bào chết đi, giúp mô hoạt động bình thường.
• Tái tạo: Tế bào gốc đơn năng có trong nhiều mô trưởng thành (da, cơ, ruột), rất cần thiết cho việc sửa chữa tổn thương và tái tạo mô mà chúng cư trú.

5. Ứng dụng và tiềm năng nghiên cứu

Mặc dù tế bào gốc đơn năng có khả năng biệt hóa hạn chế hơn so với các loại tế bào gốc khác, nhưng chúng vẫn có nhiều ứng dụng trong y học hiện đại.

5.1. Điều trị bệnh lý

Tế bào gốc đơn năng có khả năng biệt hóa thành các tế bào chuyên biệt, giúp điều trị một số loại bệnh khác nhau. Ví dụ, tế bào gốc từ da có thể được sử dụng để điều trị trầy da hoặc bỏng, nâng cao hiệu quả thẩm mỹ.

Tế bào gốc đơn năng không có tính linh hoạt như tế bào gốc đa năng và toàn năng, nhưng chúng được các nhà nghiên cứu quan tâm nhờ khả năng tự tái tạo. Đặc điểm này có thể cực kỳ có giá trị trong điều trị bệnh, cũng như khả năng tạo ra các tế bào khỏe mạnh để cấy ghép.

5.2. Tái tạo mô và phục hồi chức năng

Tế bào gốc đơn năng có khả năng tái tạo và phục hồi mô bị tổn thương hoặc mất chức năng, giúp khôi phục chức năng của các cơ quan và bộ phận trong cơ thể.

Một nghiên cứu của Meng-Ju Lin kết luận tế bào gốc tuyến mồ hôi có thể tăng sinh và sửa chữa tổn thương cho chính loại tế bào chúng tạo ra. Trong điều kiện cân bằng nội môi, tại tuyến vú, các tế bào tiền thân đơn năng có thể tăng sinh, sửa chữa, phục hồi vết thương và tái tạo (theo Meng-Ju Lin, 2021)

5.3. Nghiên cứu và phát triển thuốc

Tế bào gốc đơn năng có thể được sử dụng trong nghiên cứu và phát triển thuốc mới. Chúng giúp đánh giá tác động của các loại thuốc trên mô và tế bào, từ đó tăng cường hiểu biết về cơ chế hoạt động của thuốc.

Tế bào gốc từ da có thể được nghiên cứu ứng dụng để điều trị bỏng

Nhờ khả năng tái tạo và biệt hóa thành tế bào chuyên biệt, tế bào gốc đơn năng đang được nghiên cứu để thay thế tế bào gốc suy giảm theo tuổi tác. Điều này có thể giúp đảo ngược các tác động của bệnh tật, lão hóa và nhiều tình trạng mãn tính khác.

Mặc dù tiềm năng của tế bào gốc đơn năng trong y học vẫn đang được khám phá và phát triển, những ứng dụng hiện tại đã cho thấy những bước tiến tích cực trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống và sức khỏe con người. Trong tương lai, nghiên cứu về tế bào gốc đơn năng có triển vọng sẽ mang lại nhiều đột phá trong điều trị và phục hồi chức năng cho người bệnh hơn nữa.