Tế bào gốc là gì? Phân loại và ứng dụng trong y học hiện đại

Tế bào gốc là khởi nguồn và là nguyên liệu thiết yếu để xây dựng mọi cơ quan, mô và duy trì chức năng sống của cơ thể. Hiện nay, chúng được xem là giải pháp hữu hiệu giúp điều trị nhiều bệnh lý khác nhau, mang lại kết quả tích cực và mở ra nhiều tiềm năng nâng cao sức khỏe cộng đồng trong tương lai. Hãy cùng Mescells tìm hiểu về tế bào gốc qua bài viết sau đây.

1. Tế bào gốc là gì?

Tế bào gốc là những tế bào chưa chuyên hóa trong cơ thể sống, có khả năng biến thành nhiều loại tế bào chuyên biệt với chức năng riêng biệt. Trong môi trường sống tự nhiên (in vivo) hoặc nuôi cấy ngoài (in vitro), chúng vừa tự sao chép để duy trì số lượng, vừa phân hóa thành các tế bào mới có chức năng cụ thể.

Chúng có vai trò như một hệ thống sửa chữa, làm nhiệm vụ tái tạo, thay thế các tế bào bị mất hoặc hư hỏng trong suốt cuộc đời con người.

Tế bào gốc có khả năng phân chia mạnh mẽ

Tùy thuộc vào vị trí của tế bào gốc, chúng có thể phát triển thành các mô khác nhau. Ví dụ, tế bào gốc tạo máu cư trú trong tủy xương và có thể tạo ra tất cả các tế bào hoạt động trong máu. Tế bào gốc cũng có thể trở thành tế bào não, tế bào cơ tim, tế bào xương hoặc các loại tế bào khác.

2. Phân loại tế bào gốc

2.1. Dựa trên nguồn gốc

– Tế bào gốc trưởng thành (Adult Stem Cells – ASC)

Tế bào gốc trưởng thành có mặt với số lượng ít trong hầu hết các mô trưởng thành, như tủy xương và mô mỡ. Chúng có khả năng phân chia hoặc tự tái tạo không giới hạn. Điều này có nghĩa là tế bào gốc có thể tạo ra các loại tế bào khác nhau từ nguồn ban đầu hoặc thậm chí tái tạo lại cơ quan ban đầu một cách đầy đủ.

– Tế bào gốc phôi (Embryo Stem Cells – ESC)

Tế bào gốc phôi là dạng tế bào gốc đặc biệt, xuất phát từ giai đoạn đầu của phôi nang. Sau khi trứng thụ tinh thành công với tinh trùng sẽ trở thành hợp tử, hình thành tế bào gốc phôi đầu tiên.

Tế bào gốc phôi có khả năng sinh sản vô hạn và được công nhận là tế bào gốc đa năng điển hình có thể biệt hóa thành tất cả các loại tế bào, trong khi tế bào gốc thu được từ các mô khác có thể là đa năng hoặc đơn năng.

– Tế bào gốc trung mô (Mesenchymal Stem Cells – MSC)

Tế bào gốc trung mô được thu nhận từ máu và mô dây rốn, mô mỡ, tủy xương… hoặc nhiều vùng mô khác. Nó sở hữu các đặc tính sinh học đặc biệt như khả năng tăng sinh khi nuôi cấy ngoài cơ thể cùng khả năng biệt hoá thành một số loại tế bào khác nhau như tế bào xương, mỡ, sụn, thần kinh…

MSC cũng có khả năng tiết ra các yếu tố hoạt tính sinh học báo hiệu quá trình chữa lành mô, đóng vai trò quan trọng trong các chức năng sinh học như cân bằng nội môi, điều hòa miễn dịch, chống lại quá trình chết tế bào theo chương trình (anti-apoptosis, chống viêm và tạo mạch máu.

– Tế bào gốc vạn năng cảm ứng (induced-Pluripotent Stem Cells – iPSC)

Tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPSC) có những đặc tính tương tự như tế bào gốc phôi (ESC) như khả năng tự tái tạo không giới hạn và tính vạn năng. Ưu điểm chính của iPSC so với ESC là ít có rào cản đạo đức hơn, do iPSC được tạo ra từ các tế bào soma trưởng thành chứ không phải từ trứng đã thụ tinh. Bằng cách kích hoạt một nhóm gen trong các tế bào trưởng thành đã biệt hóa, các tế bào này có thể được chuyển trở lại trạng thái vạn năng (theo Shiv Shah , 2024).

Hiện nay, tế bào gốc vạn năng cảm ứng đã mở ra một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn trong lĩnh vực chữa trị các chứng bệnh di truyền như Down, thận đa nang. Ngoài ra, iPSC cũng mang đến tiềm năng ứng dụng để tạo ra các cơ quan thay thế, sửa chữa mô, hồi phục và cải thiện chức năng vận động.

Phân loại tế bào gốc dựa theo nguồn gốc của chúng

2.2. Dựa trên tiềm năng biệt hóa

– Toàn năng (Totipotent)

Là loại tế bào gốc có khả năng biệt hóa thành tất cả các loại tế bào, bao gồm cả các mô ngoài phôi. Những tế bào này đại diện cho dạng tế bào gốc sớm nhất được hình thành sau khi trứng và tinh trùng hợp nhất, có thể phân chia và phát triển thành tất cả các tế bào cấu thành nên phôi và nhau thai đang phát triển.

– Vạn năng (Pluripotent)

Là loại tế bào đặc biệt có khả năng biệt hóa thành hầu hết mọi loại tế bào chuyên biệt trong cơ thể (từ ba lớp phôi: ngoại bì, trung bì, nội bì) nhưng không thể tạo thành một cơ thể hoàn chỉnh như nhau thai.

Chúng có nguồn gốc từ phôi sớm (tế bào gốc phôi) hoặc được tạo ra từ tế bào trưởng thành (tế bào gốc vạn năng cảm ứng – iPSC) bằng cách tái lập trình, mang lại tiềm năng ứng dụng lớn trong y học tái tạo, thử nghiệm thuốc và nghiên cứu bệnh lý.

– Đa năng (Multipotent)

Là loại tế bào gốc có mức độ chuyên hóa cao hơn so với tế bào gốc vạn năng, nhưng lại ít chuyên hóa hơn so với các tế bào đã biệt hóa hoàn toàn. Những tế bào này có khả năng biến đổi thành một số loại tế bào cụ thể trong một mô hoặc hệ cơ quan nhất định. Ví dụ tế bào gốc trung mô (MSC) có thể biệt hóa thành tế bào xương, sụn và mỡ, cùng nhiều loại tế bào khác (theo Idris Zubairu Sadiq, 2025).

– Tế bào gốc đa năng giới hạn (Oligopotent)

Là loại tế bào gốc chuyên biệt với khả năng biệt hóa hạn chế chỉ thành một tập hợp các loại tế bào cụ thể. Mặc dù vậy chúng vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì và phục hồi các mô. Ví dụ tế bào lympho có thể tạo ra nhiều loại tế bào máu khác nhau như tế bào B và tế bào T, nhưng không thể tạo ra một loại tế bào máu khác như hồng cầu.

– Đơn năng (Unipotent)

Là loại tế bào chỉ biệt hóa thành duy nhất một loại tế bào chuyên biệt nhưng vẫn có khả năng tự tái tạo. Ví dụ như tế bào gốc biểu bì.

Phân loại tế bào gốc theo tiềm năng biệt hóa

3. Ứng dụng của tế bào gốc trong y học

3.1. Công cụ và phương pháp nghiên cứu

• Phát triển thuốc và thử nghiệm độc tính: Tế bào gốc có thể được sử dụng để tạo ra các nuôi cấy tế bào 3D (cơ quan nhân tạo) mô phỏng sát hơn sinh lý của các mô trong cơ thể. Điều này có thể được sử dụng để kiểm tra tính an toàn và hiệu quả của các loại thuốc mới và xác định các tác dụng phụ tiềm ẩn.
• Mô hình hóa bệnh tật: Tế bào gốc đang được sử dụng để tạo ra các mô hình bệnh ở người trong ống nghiệm, có thể được dùng để nghiên cứu nguyên nhân cơ bản nhằm phát triển các phương pháp điều trị mới.
• Y học cá nhân hóa: Tế bào gốc có tiềm năng được sử dụng để tạo ra các dòng tế bào dành riêng cho từng bệnh nhân, từ đó có thể thử nghiệm hiệu quả của các phương pháp điều trị khác nhau cho từng cá nhân cụ thể.

3.2. Tạo ra các tế bào khỏe mạnh thay thế các tế bào bệnh lý (y học tái tạo)

Nhờ hai đặc tính tự làm mới và biệt hóa, tế bào gốc đóng vai trò quan trọng trong y học tái tạo. Chúng có thể biệt hóa thành các tế bào chuyên biệt để sử dụng thay thế hoặc sửa chữa các tổ chức bị tổn thương, giúp chữa lành vết thương hoặc thậm chí cứu sống người bệnh.

Tế bào gốc được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Nhiều bệnh lý có thể được điều trị bằng tế bào gốc:

• Bệnh thần kinh như Parkinson, Alzheimer
• Bệnh cơ xương khớp: Giảm viêm, tái tạo sụn khớp, cải thiện chức năng ở bệnh nhân thoái hóa khớp, viêm khớp
• Bệnh tim mạch: Tái tạo mạch máu mới, sửa chữa cơ tim tổn thương sau nhồi máu, đột quỵ.
• Đái tháo đường tuýp 1: Thay thế tế bào bị tổn thương
• Chấn thương: Phục hồi mô cơ, xương bị tổn thương do tai nạn, bỏng
• Bệnh gan: Điều trị hiệu quả xơ gan
• Phổi: Điều trị phổi tắc nghẽn mạn tính.

3.3. Nuôi cấy mô và cơ quan

Các nhà khoa học đang nỗ lực phát triển các kỹ thuật nuôi cấy nội tạng thay thế bằng tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC). Điều này có thể giúp giảm nhu cầu hiến tặng nội tạng và giảm nguy cơ đào thải nội tạng được cấy ghép.

3.4. Thẩm mỹ

Tế bào gốc cũng được ứng dụng phổ biến trong thẩm mỹ, giúp trẻ hóa da, làm sáng, mờ nếp nhăn, mờ sẹo, tăng độ đàn hồi và phục hồi, kích thích mọc tóc.

Tế bào gốc đã trở thành một nhân tố đầy triển vọng trong y học. Khả năng tự tái tạo và biệt hoá của loại tế bào đặc biệt này đã mở ra cánh cửa mới trong việc điều trị nhiều bệnh lý phức tạp mà trước đây chưa có phương pháp điều trị hiệu quả. Chúng ta hoàn toàn có thể hy vọng vào những thành tựu của y học tái tạo sẽ hiện thực hóa được mục tiêu vượt qua mọi bệnh tật của nhân loại.