Tế bào gốc tủy răng sữa: Đặc tính và tiềm năng ứng dụng

Tế bào gốc tủy răng người bao gồm tế bào gốc tủy răng (DPSC) được phân lập từ mô tủy răng của răng vĩnh viễn đã nhổ và tế bào gốc từ răng sữa rụng (SHED). Tùy thuộc vào khả năng đa tiềm năng và độ nhạy cảm với hoạt động cận tiết tại chỗ, tế bào gốc tủy răng và tế bào gốc từ răng sữa có thể được ứng dụng trong điều trị ở nhiều cấp độ vượt ra ngoài phạm vi hệ thống răng hàm mặt. Ở bài viết này, Mescells sẽ tập trung tìm hiểu về tế bào gốc tủy răng sữa, đặc tính sinh học, quy trình thu thập và tiềm năng ứng dụng của chúng trong y học.

1. Tế bào gốc tủy răng sữa là gì?

Tế bào gốc tủy răng sữa (Stem cells from Human Exfoliated Deciduous teeth – SHED) là một loại tế bào gốc trung mô được phân lập từ mô tủy bên trong buồng tủy của răng sữa ở trẻ em, cụ thể là những chiếc răng đang trong quá trình thay răng tự nhiên. Chúng có khả năng tăng sinh cao, dễ thu thập và có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau như tế bào tạo ngà, tế bào thần kinh, tế bào mỡ… để tái tạo các mô như xương, dây thần kinh và mô răng.

Tế bào gốc tủy răng sữa có nguồn gốc từ mào thần kinh (neural crest) – một nhóm tế bào phôi đặc biệt trong quá trình phát triển thai nhi. Điều này giải thích tại sao SHED có tiềm năng biệt hóa thần kinh vượt trội so với các loại tế bào gốc trung mô từ những nguồn khác.

Tế bào gốc tủy răng sữa được phân lập từ mô tủy trong răng sữa của trẻ

Tế bào gốc tủy răng sữa có những ưu điểm vượt trội như sau:

• Thu thập mẫu không xâm lấn: Tế bào gốc được lấy từ tủy của răng sữa rụng tự nhiên, không cần phẫu thuật hay can thiệp gây đau cho trẻ.
• Ít mắc các vấn đề đạo đức: Tế bào gốc tủy răng sữa được lấy từ mô sau khi răng đã rụng tự nhiên, tránh các tranh cãi đạo đức liên quan đến tế bào gốc phôi.
• Đặc tính sinh học trẻ: Đây là tế bào của trẻ em nên mang đặc tính sinh học trẻ hơn, tỷ lệ tăng sinh cao hơn và ít bị ảnh hưởng bởi lão hóa so với tế bào gốc từ người trưởng thành.

SHED chỉ có thể được thu thập trong một khoảng thời gian rất hẹp, lý tưởng nhất là khi răng sữa đang lung lay tự nhiên nhưng chưa rụng hoàn toàn, thường xảy ra ở trẻ từ 5 đến 12 tuổi. Sau khi răng rụng, cần bảo quản ngay trong dung dịch chuyên biệt và vận chuyển đến phòng xét nghiệm trong thời gian sớm nhất, đảm bảo tế bào còn sống và có thể phân lập được.

2. Đặc tính sinh học của tế bào gốc tủy răng sữa

2.1. Khả năng tự tái tạo và tăng sinh vượt trội

Tế bào gốc tủy răng sữa là một trong những loại tế bào gốc có tốc độ nhân lên nhanh nhất trong số các tế bào gốc trung mô. Tỷ lệ tăng sinh của SHED được ghi nhận cao hơn tế bào gốc tủy xương (BMSCs) và tế bào gốc tủy răng vĩnh viễn (DPSCs), đồng thời duy trì trạng thái gốc ổn định qua nhiều lần phân chia.

Đặc tính này rất có giá trị trong y học tái tạo, bởi nuôi cấy đủ số lượng tế bào chất lượng cao cho điều trị đòi hỏi nguồn tế bào có khả năng tăng sinh mạnh mẽ mà không mất đi tính gốc, và SHED đáp ứng tiêu chí này tốt hơn nhiều nguồn tế bào gốc khác.

2.2. Đa tiềm năng

Tế bào gốc tủy răng sữa có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào chuyên biệt của cơ thể, bao gồm:

• Tế bào thần kinh (neurons) và tế bào đệm thần kinh (glial cells)
• Tế bào tạo ngà răng (odontoblasts) và tế bào xương (osteoblasts)
• Tế bào sụn (chondrocytes)
• Tế bào mỡ (adipocytes) và tế bào cơ (myocytes)
• Tế bào nội mô mạch máu (endothelial cells)

Dựa trên các nghiên cứu in vitro và tiền lâm sàng, SHED mang lại triển vọng to lớn trong việc sửa chữa và tái tạo mô, bao gồm răng, xương, sụn, cơ xương và cơ trơn, gan, mô thần kinh và một số loại tế bào khác như biểu mô giác mạc và tiểu đảo Langerhans, khiến chúng trở nên vô cùng quý giá trong nhiều phương pháp điều trị khác nhau (1).

Tế bào gốc tủy răng sữa (SHED) có khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau, bao gồm tế bào beta tuyến tụy và tế bào thần kinh

2.3. Các dấu ấn sinh học đặc trưng

Về mặt phân tử, tế bào gốc tủy răng sữa (SHED) có biểu hiện dương tính với các dấu ấn (markers) đặc trưng của tế bào gốc trung mô như CD73, CD90, CD105 và âm tính với CD34, CD45, HLA-DR (markers tế bào máu và miễn dịch). Trong môi trường sống (in vivo), một số dấu ấn như NG2, Gli1 và Celsr1 cũng đã được ghi nhận trong một số nghiên cứu.

Ngoài ra, SHED còn biểu hiện các marker liên quan đến tế bào gốc phôi như NANOG, OCT4, SOX2 ở mức độ thấp hơn so với tế bào gốc phôi, phản ánh đặc tính sinh học trẻ hơn và tiềm năng đa năng cao hơn so với tế bào gốc trung mô thông thường từ người trưởng thành.

2.4. Khả năng định vị và hướng đến vùng tổn thương

Một đặc điểm nổi bật khác của tế bào gốc tủy răng sữa là khả năng di chuyển đến các vùng mô bị tổn thương. Nhờ biểu hiện cao của thụ thể CXCR4 – một phân tử “la bàn sinh học” giúp tế bào định hướng và di chuyển theo tín hiệu hóa học trong cơ thể – tế bào gốc tủy răng sữa có thể chủ động tìm đến đúng vị trí cần phục hồi. Đặc tính này giúp tế bào gốc phát huy hiệu quả điều trị ngay tại vùng tổn thương thay vì phân tán lan rộng.

2.5. Khả năng điều hòa miễn dịch

Tế bào gốc tủy răng sữa có khả năng điều chỉnh các phản ứng miễn dịch, tương tự như tế bào gốc trung mô tủy xương (MSC). Chúng hoạt động chủ yếu thông qua cơ chế truyền tín hiệu cận tiết, tiết ra các cytokine và exosome giúp giảm viêm, thúc đẩy sự phân cực của đại thực bào M2 và tăng số lượng tế bào T điều hòa (Tregs).

Khả năng biệt hóa đa dạng của SHED mang lại triển vọng to lớn của y học tái tạo

3. Quy trình thu thập và lưu trữ

3.1. Tiêu chí lựa chọn răng sữa để thu thập

Không phải chiếc răng sữa nào cũng phù hợp để lấy tế bào gốc. Để đảm bảo chất lượng tế bào thu được, răng được lựa chọn cần đáp ứng một số tiêu chí nhất định:

• Là răng cửa hoặc răng nanh sữa (thường được ưu tiên vì rụng sớm, chất lượng tế bào gốc còn trẻ và khỏe mạnh) hoặc răng hàm sữa có buồng tủy phong phú.
• Đang trong giai đoạn lung lay tự nhiên, chưa rụng hoàn toàn.
• Mô tủy bên trong có màu đỏ tươi, cho thấy mạch máu còn lưu thông tốt.
• Chưa bị sâu nặng, hoại tử tủy hay từng điều trị tủy trước đó.
• Răng không có dấu hiệu nhiễm trùng cấp tính.

Ngược lại, răng có mô tủy màu xám hoặc đen thường là dấu hiệu tủy đã hoại tử, cần phải loại bỏ. Trong trường hợp này, các tế bào bên trong không còn khả năng sống và phát triển nên không phù hợp để phân lập và nuôi cấy tế bào gốc.

3.2. Quy trình thu thập và lưu trữ

Bước 1: Thu thập mẫu

Răng sữa có thể được thu thập sau khi rụng tự nhiên hoặc được nha sĩ nhổ đi khi đủ điều kiện lưu trữ tế bào gốc. Sau đó, cần tiến hành vệ sinh, sát khuẩn và chuyển ngay vào dung dịch vận chuyển chuyên biệt. Nếu không xử lý kịp thời, tủy răng sẽ nhanh chóng mất độ ẩm, thay đổi áp suất thẩm thấu và dẫn đến chết tủy, khiến việc tách tế bào gốc trở nên không khả thi.

Thời gian từ khi răng rụng đến khi đặt vào dung dịch càng ngắn càng tốt (dưới 30 phút). Ống đựng mẫu cần được dán nhãn đúng cách, bịt kín bằng màng parafin và nhanh chóng vận chuyển đến phòng thí nghiệm xử lý tế bào trong vòng 48 giờ ở điều kiện nhiệt độ bảo quản lạnh mát tiêu chuẩn (4-8°C).

Bước 2: Tiếp nhận và kiểm tra

Tại phòng thí nghiệm, mẫu răng sữa sẽ được kiểm tra tình trạng nguyên vẹn của ống chứa, đối chiếu thông tin dán nhãn để khử trùng bề mặt bên ngoài. Mẫu sau đó được cấp mã định danh duy nhất (barcode) để theo dõi xuyên suốt trong hệ thống lưu trữ.

Bước 3: Phân lập và nuôi cấy tế bào gốc

Tại phòng thí nghiệm, mô tủy được lấy ra và xử lý bằng enzyme collagenase/dispase để phân tán tế bào. Sau đó, nuôi cấy trong điều kiện đặc biệt để tế bào nhân lên đủ số lượng.

Bước 4: Kiểm soát chất lượng

Sau khoảng 20-30 ngày, khi số lượng tế bào gốc tăng lên đáng kể, chúng sẽ được đánh giá kiểm soát chất lượng dựa trên một số tiêu chí cơ bản như loại tế bào, độ tinh sạch, độ ổn định của bộ nhiễm sắc thể, marker bề mặt và tỷ lệ tế bào sống trước khi chuyển sang bước lưu trữ dài hạn.

Bước 5: Lưu trữ

Sau khi đạt tiêu chuẩn chất lượng, tế bào gốc được bảo quản bằng phương pháp lưu trữ làm lạnh sâu dưới -150°C bằng nitơ lỏng hoặc hơi. Các tế bào được làm lạnh cẩn thận và nhanh chóng để tránh hình thành các tinh thể băng gây hại cho tế bào. Nhờ phương pháp bảo quản lạnh này, các tế bào tạm thời “ngủ đông” nhưng vẫn giữ nguyên các đặc tính vốn có.

Các bước cơ bản của quá trình thu thập và lưu trữ tế bào gốc răng sữa

4. Ứng dụng của tế bào gốc tủy răng sữa trong y học

Hiện nay, các nhà khoa học đang nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc tủy răng sữa trong nhiều lĩnh vực y học, từ nha khoa đến điều trị các bệnh lý thần kinh, xương khớp và bệnh tự miễn.

Tái tạo và sửa chữa mô nha khoa

Một trong những hướng ứng dụng tiềm năng của tế bào gốc tủy răng sữa là hỗ trợ tái tạo mô tủy (pulp regeneration) trong các răng bị viêm tủy không hồi phục hoặc hoại tử tủy ở trẻ em. Đây là hướng nghiên cứu đang được phát triển như một phương án thay thế tiềm năng cho điều trị tủy truyền thống.

Bên cạnh đó, SHED còn có khả năng kích thích hình thành ngà răng mới (dentin regeneration) để sửa chữa tổn thương do sâu răng hoặc chấn thương. Ngoài ra, loại tế bào này đang được nghiên cứu trong tái tạo xương ổ răng và mô nha chu bị tiêu hủy do viêm nha chu mạn tính.

Điều trị bệnh thần kinh

Loại tế bào này có thể biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau của hệ thống thần kinh, bao gồm tế bào thần kinh (neuron), tế bào thần kinh đệm hình sao (astrocyte) và tế bào thần kinh ít nhánh (oligodendrocyte) cả trong điều kiện in vitro và in vivo.

Tế bào gốc tủy răng sữa được nghiên cứu ứng dụng trong điều trị nhiều loại bệnh lý khác nhau

Một số nghiên cứu tiền lâm sàng đã bước đầu ghi nhận kết quả khả quan khi sử dụng tế bào gốc tủy răng sữa để điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh và các tổn thương liên quan đến tế bào thần kinh như bệnh Parkinson, bệnh Alzheimer, thiếu máu não cục bộ, chấn thương tủy sống…

Tái tạo xương và sụn

Khả năng biệt hóa thành tế bào xương và sụn của SHED đang được ứng dụng nghiên cứu trong:

• Tái tạo xương hàm sau phẫu thuật hoặc chấn thương nặng.
• Sửa chữa sụn khớp trong các bệnh lý thoái hóa.
• Tạo khung xương 3D (scaffold) kết hợp SHED để phục hồi khuyết hổng xương lớn trong phẫu thuật chỉnh hình.

Điều trị bệnh tự miễn và các bệnh lý khác

Nhờ tính điều hòa miễn dịch mạnh, tế bào gốc tủy răng sữa và các yếu tố sinh học do chúng tiết ra đang được nghiên cứu trong nhiều bệnh tự miễn như lupus ban đỏ hệ thống (SLE), viêm khớp dạng thấp, xơ cứng bì và bệnh ghép chống vật chủ (GVHD). Nghiên cứu đăng trên Frontiers in Dental Medicine (2022) tổng hợp bằng chứng cho thấy SHED-CM và SHED-EV có hiệu quả tích cực trong Alzheimer, viêm khớp dạng thấp, suy gan cấp, xơ hóa gan, tổn thương thận cấp và bệnh thận do tiểu đường (2).

Nhờ những đặc tính chuyên biệt, tế bào gốc tủy răng sữa đang trở thành một trong những nguồn tế bào gốc đầy tiềm năng của y học tái tạo hiện đại. Trong tương lai, loại tế bào này được kỳ vọng sẽ góp phần mở rộng các hướng điều trị trong nhiều lĩnh vực, từ tái tạo mô thần kinh ở bệnh Parkinson, Alzheimer, phục hồi tổn thương xương khớp đến hỗ trợ điều trị các bệnh tự miễn. Đặc biệt, khi công nghệ chỉnh sửa gen và in 3D sinh học ngày càng phát triển, tế bào gốc tủy răng sữa hứa hẹn có thể trở thành một nguồn “nguyên liệu” lý tưởng để tạo ra các mô và cơ quan thay thế được cá nhân hóa cho từng bệnh nhân.

HỆ THỐNG Y TẾ CHUYÊN SÂU Y HỌC TÁI TẠO VÀ TRỊ LIỆU TẾ BÀO MESCELLS | MSC

• Hotline: 0866 022 097
• Địa chỉ: TT21, số 204 Nguyễn Tuân, phường Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam.
• Fanpage: Viện Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ Tế Bào Mescells

NGUỒN THAM KHẢO:

• (1): Xin Shi. 2020. “Pulp stem cells derived from human permanent and deciduous teeth: Biological characteristics and therapeutic applications.” PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7103623/.
• (2): “Multipotency and Immunomodulatory Benefits of Stem Cells From Human Exfoliated Deciduous Teeth.” 2022. Frontiers. https://www.frontiersin.org/journals/dental-medicine/articles/10.3389/fdmed.2022.805875/full#s3.