Tế bào gốc trưởng thành là gì? Chức năng và ứng dụng trong y học

Tế bào gốc trưởng thành được tìm thấy trong các mô, cơ quan của người trưởng thành. Chúng có thể biến đổi thành các loại tế bào khác theo nhu cầu của cơ thể, mang đến tiềm năng về các phương pháp điều trị y tế mới. Hãy cùng Mescells tìm hiểu rõ hơn về nguồn gốc, chức năng, cơ chế hoạt động và các ứng dụng tuyệt vời của tế bào gốc trưởng thành trong nghiên cứu và y học hiện đại nhé.

1. Tế bào gốc trưởng thành là gì?

Tế bào gốc trưởng thành (Adult Stem Cells – ASC) là các tế bào đa năng, được tìm thấy trong các cơ quan đã biệt hóa ở khắp nơi trên cơ thể, có khả năng tự tái tạo và giúp duy trì cân bằng nội môi của mô.

Tế bào gốc trưởng thành được tìm thấy ở khắp nơi trên cơ thể

Không giống như tế bào gốc phôi có thể trở thành bất kỳ tế bào nào trong cơ thể, tế bào gốc trưởng thành thường chỉ có thể trở thành các loại tế bào trong mô hoặc cơ quan mà chúng cư trú. Những tế bào gốc trưởng thành này tồn tại trong mô hàng chục năm, thay thế các tế bào chết, ví dụ như quá trình loại bỏ, thay thế tế bào da cũ, sần sùi bằng tế bào da mới khỏe mạnh hơn ở người.

2. Nguồn gốc của tế bào gốc trưởng thành

Tế bào gốc trưởng thành được phát hiện trong nhiều loại mô và cơ quan khác nhau, bao gồm tủy xương, mô mỡ, máu ngoại vi, mạch máu, cơ bắp, ruột, gan, tinh hoàn… Chúng thường cư trú trong các khu vực đặc biệt của từng mô (được gọi là ổ tế bào gốc – “stem cell niche”). Cụ thể như sau:

2.1. Tủy xương

Tủy xương là nơi tập trung nhiều tế bào gốc trưởng thành, bao gồm tế bào gốc trung mô (MSC) và tế bào gốc tạo máu (HSC). MSC có thể biến đổi thành nhiều loại tế bào khác nhau, như tế bào xương và tế bào mỡ. HSC tạo ra các tế bào máu, như hồng cầu và bạch cầu.

2.2. Mô mỡ

Mô mỡ, hay chất béo, cũng là một nguồn lớn tế bào gốc. Tế bào gốc có nguồn gốc từ mô mỡ (ASC) tương tự như tế bào gốc trung mô (MSC) từ tủy xương, chúng giúp sửa chữa và phát triển các mô.

2.3. Máu ngoại vi

Đây là nguồn cung cấp một lượng lớn tế bào gốc tạo máu thông qua việc thu thập và tách chiết qua máy tách.

2.4. Dây rốn

Dây rốn chứa lượng lớn tế bào gốc tạo máu và tế bào gốc trung mô. MSC từ dây rốn có những đặc điểm sinh học và chức năng tương tự MSC trong tủy xương hoặc mô mỡ. Dây rốn có thể thu thập dễ dàng không qua các biện pháp xâm lấn, nên đây là nguồn thu nhận MSC dồi dào, hứa hẹn nhiều tiềm năng nghiên cứu và điều trị.

2.5. Các cơ quan khác

Tủy răng và dây chằng nha chu cũng là nguồn cung cấp tế bào gốc dồi dào. Tế bào gốc tủy răng (DPSCs) và tế bào gốc dây chằng nha chu (PDLSCs) có thể phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau, đóng vai trò quan trọng trong việc phục hồi răng và các mô hàm.

Tế bào gốc trưởng thành cư trú trong các “ổ tế bào gốc” (stem cell niche)

3. Chức năng của tế bào gốc trưởng thành

Tái tạo và sửa chữa mô: Khi mô bị tổn thương, tế bào gốc trưởng thành sẽ được kích hoạt, nhân lên và biệt hóa thành các tế bào chức năng (như tế bào máu, tế bào da, tế bào xương) để thay thế các tế bào bị mất, giúp phục hồi chức năng mô. Một số tế bào gốc có khả năng di chuyển đến mô bị tổn thương hoặc các vị trí riêng biệt khác trong cơ thể. Điều này giúp bác sĩ lựa chọn vị trí cấy ghép linh hoạt hơn và dự đoán chính xác hơn nơi “cư trú” của tế bào gốc trưởng thành sau khi cấy ghép (theo Stem Cells and the Future  of Regenerative Medicine Book).

Duy trì cân bằng nội môi: Bổ sung các tế bào mới thay thế các tế bào chết đi do quá trình lão hóa tự nhiên, duy trì sự ổn định và hoạt động bình thường của các mô và cơ quan trong cơ thể.

Điều hòa miễn dịch: Tế bào gốc trung mô (MSC), có khả năng điều chỉnh phản ứng miễn dịch và giảm viêm, mang lại lợi ích lớn trong điều trị các bệnh tự miễn, tổn thương mô và hỗ trợ phục hồi sau ghép tạng.

Tiết ra các yếu tố tăng trưởng: Các phân tử tín hiệu (cytokine, yếu tố tăng trưởng) này kích thích sự phát triển tế bào, hình thành mạch máu mới, hỗ trợ quá trình lành thương hiệu quả. Đồng thời, một số yếu tố tăng trưởng có khả năng huy động hoặc bảo vệ các tế bào khác trong mô, từ đó làm tăng hiệu quả của việc cấy ghép.

4. Cơ chế hoạt động của tế bào gốc trưởng thành

Tế bào gốc trưởng thành tự tái tạo bằng cách sinh ra một tế bào gốc giống hệt và một tế bào tiền thân đi theo con đường biệt hóa. Khả năng tự đổi mới này duy trì nguồn cung ổn định tế bào chưa phân hóa. Tế bào tiền thân tiếp tục phân chia và biệt hóa thành các tế bào chức năng chuyên biệt (như tế bào da, máu, xương…) để thay thế tế bào chết hoặc hư hại (theo Mubeena Khatun, 2023).

Tế bào gốc trưởng thành (như MSC) và các túi ngoại bào có nhiều tiềm năng trong y học

Một cơ chế hoạt động khác của tế bào gốc trưởng thành là giải phóng các phân tử hoạt tính sinh học. Chúng bao gồm các yếu tố tăng trưởng, cytokine và túi ngoại bào, tạo ra một môi trường vi mô thuận lợi cho việc chữa lành và tái tạo. Các yếu tố hòa tan này tác động sâu sắc đến các tế bào lân cận bằng cách thúc đẩy  tăng sinh tế bào, hình thành mạch máu và điều chỉnh phản ứng miễn dịch. Hơn nữa, tế bào gốc trưởng thành có thể đóng gói và tiết ra các túi ngoại bào chứa microRNA và protein, tạo điều kiện thuận lợi cho các tế bào “giao tiếp” và truyền tín hiệu tái tạo đến các tế bào ở xa.

Các cơ chế này cùng nhau góp phần tham gia sửa chữa và tái tạo mô, giúp cho tế bào gốc trưởng thành trở thành một nguồn tài nguyên quý giá đối với y học tái tạo.

5.  Ứng dụng của tế bào gốc trưởng thành trong y học

Tế bào gốc trưởng thành được ứng dụng trong nhiều phương pháp điều trị bệnh và nghiên cứu trong y học tái tạo, bao gồm sửa chữa các mô bị tổn thương, điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh (Parkinson, Alzheimer), tim mạch, đái tháo đường và rối loạn tự miễn, cũng như để thử nghiệm thuốc và mô hình hóa bệnh tật (Disease Modeling).

5.1. Điều trị bệnh lý

Cấy ghép tế bào gốc tạo máu đã trở thành phương pháp điều trị tiêu chuẩn cho nhiều rối loạn huyết học, chẳng hạn như bệnh bạch cầu và u lympho. Nghiên cứu về tế bào gốc trung mô cho thấy tiềm năng của chúng trong điều trị các rối loạn xương và sụn, cũng như các bệnh tự miễn nhờ đặc tính điều hòa miễn dịch. Bên cạnh đó, tế bào gốc thần kinh cũng có năng sửa chữa tổn thương thần kinh ở bệnh nhân Parkinson và Alzheimer.

Các túi ngoại bào (EVs) từ tế bào gốc đã được chứng minh là có tác dụng bảo vệ, tái tạo, phát triển và cải thiện chức năng thần kinh. Việc sử dụng EVs trong điều trị giúp giảm thiểu rủi ro và hạn chế của liệu pháp dựa trên tế bào, vì chúng không xâm lấn, có thể vượt qua hàng rào máu não và không gây khối u (theo Dhanvin Richie Gupta, 2023).

5.2. Hỗ trợ xác định cơ chế bệnh lý

Bằng cách quan sát tế bào gốc trưởng thành thành từ xương, cơ tim, dây thần kinh cũng như các cơ quan và mô khác, các nhà nghiên cứu có thể hiểu rõ hơn về cơ chế hình thành bệnh và tiến trình phát triển của chúng.

Ứng dụng tế bào gốc trưởng thành trong điều trị các bệnh lý về cơ xương khớp

5.3. Thử nghiệm các loại thuốc mới

Trước khi cho người bệnh dùng thuốc, các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra tính an toàn và chất lượng của thuốc bằng cách thử nghiệm trên các loại tế bào đặc hiệu được tạo ra từ các tế bào gốc.

Để đảm bảo tính chính xác trong quá trình thử nghiệm, tế bào gốc cần được lập trình để có các đặc tính tương tự như tế bào mục tiêu của thuốc. Hiện nay, các phương pháp lập trình tế bào thành các tế bào cụ thể vẫn đang được nghiên cứu.

5.4. Một số ứng dụng mới

Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng tế bào gốc tạo máu có thể biệt hóa thành các loại tế bào khác như tế bào gan, cơ, thần kinh…, mở ra tiềm năng lớn trong việc điều trị nhiều bệnh lý hơn bên cạnh các bệnh lý huyết học.

Nuôi cấy tế bào gốc trung mô ứng dụng trong nghiên cứu và điều trị tại Mescells

Tế bào gốc trung mô (MSC) tiếp tục được nghiên cứu và ứng dụng trong điều trị. Nguồn thu thập MSC cũng được mở rộng, đáng chú ý hơn cả là nguồn MSC từ mô mỡ và mô dây rốn. Việc nghiên cứu bao gồm mở rộng quy mô nuôi cấy, tăng sinh, biệt hóa MSC trong phòng thí nghiệm và các chất tiết sinh học từ chúng. Trong ống nghiệm, tế bào gốc trung mô có thể nhanh chóng tăng sinh và sản sinh ra nhiều loại tế bào chuyên biệt như tế bào sụn, tế bào mỡ và tế bào xương. MSC có đặc điểm sinh học độc đáo và đã được sử dụng rộng rãi để hỗ trợ cho các phương pháp điều trị khác hoặc để cung cấp các yếu tố điều trị đối với bệnh ung thư (theo Aiman Saleem, 2024).

Tại Việt Nam cũng như trên thế giới, tế bào gốc trưởng thành đang được chú trọng nghiên cứu, kỳ vọng sẽ mở ra những hướng điều trị mới cho nhiều bệnh lý. Tuy còn tồn tại nhiều thách thức, nhưng những điểm sáng về tiến bộ kỹ thuật và cơ chế chính sách sẽ tạo điều kiện cho việc ứng dụng rộng rãi tế bào gốc trưởng thành trong chăm sóc sức khỏe, góp phần nâng cao chất lượng sống cho cộng đồng.