Tế bào gốc ung thư: Đặc điểm và vai trò trong nghiên cứu ung thư

Ung thư vẫn là một trong những thách thức y tế lớn nhất của nhân loại. Mặc dù nhiều liệu pháp điều trị đã được tiến hành với những tiến bộ vượt bậc, nhưng tỉ lệ tử vong của căn bệnh này vẫn còn rất cao. Trong đó, sự hiện diện của tế bào gốc ung thư (CSC) có thể là một yếu tố quan trọng dẫn đến thất bại của quá trình điều trị. Vậy cụ thể tế bào gốc ung thư là gì? Hãy cùng Mescells tìm hiểu qua bài viết sau đây.

1. Tế bào gốc ung thư là gì?

Tế bào gốc ung thư (Cancer Stem Cells – CSC) là tiểu quần thể tế bào hiếm bên trong khối u, sở hữu hai đặc tính cốt lõi của tế bào gốc là khả năng tự tái tạo và biệt hóa thành các tế bào ung thư con đa dạng. Chính hai đặc tính này làm cho CSC đóng vai trò quan trọng trong sinh học ung thư, là tác nhân chính dẫn tới khởi phát, phát triển khối u, kháng thuốc và tái phát sau điều trị.

Tế bào gốc ung thư đóng vai trò trong việc khởi phát và phát triển khối u

Khác với tế bào gốc bình thường chịu sự kiểm soát chặt chẽ của vi môi trường, CSC tích lũy các đột biến gen và biến đổi biểu sinh (epigenetic) dẫn đến tăng sinh không kiểm soát. Điểm then chốt phân biệt CSC với phần còn lại của khối u không nằm ở số lượng mà ở chức năng. Chỉ CSC mới có khả năng khởi phát và tái tạo toàn bộ khối u khi được cấy vào vật chủ mới – đây là tiêu chuẩn vàng xác định CSC thông qua thử nghiệm ghép nối tiếp.

2. Nguồn gốc hình thành tế bào gốc ung thư

Tế bào gốc ung thư (CSC) có nguồn gốc từ các tế bào bình thường/ung thư đã biệt hóa, tế bào gốc/tế bào tiền thân, hoặc sự dung hợp tế bào giữa tế bào ung thư với tế bào gốc hoặc tế bào ung thư với tế bào đã biệt hóa. Môi trường vi mô của ổ tế bào gốc ung thư đóng vai trò thiết yếu trong sự hình thành và duy trì CSC (1). Một số giả thuyết chính về nguồn gốc tế bào gốc ung thư gồm:

Sự biến đổi của tế bào gốc/tế bào tiền thân bình thường: Tế bào gốc trưởng thành, vốn đã có khả năng tự tái tạo, có thể tích lũy các đột biến theo thời gian dẫn đến sự phát triển không kiểm soát.

Sự thoái hóa của các tế bào đã biệt hóa: Các tế bào ung thư trưởng thành, đã biệt hóa có thể đảo ngược trạng thái biệt hóa của chúng để trở thành tế bào giống tế bào gốc (thoái hóa) khi phản ứng với các yếu tố gây căng thẳng như thiếu oxy, viêm nhiễm hoặc tổn thương.

Sự dung hợp tế bào và chuyển gen ngang: Các tế bào có nguồn gốc khác nhau có thể dung hợp, hoặc vật chất di truyền có thể được chuyển giao giữa chúng, tạo ra một tế bào mới mang tổ hợp các đặc điểm di truyền và có thể kích hoạt các đặc tính giống tế bào gốc ung thư.

Vi môi trường và điều hòa ngoại bào: Vi môi trường khối u bao gồm tình trạng viêm mạn tính, thiếu oxy (hypoxia) và các phân tử tín hiệu ngoại bào có thể cảm ứng các tế bào không phải tế bào gốc ung thư (non‑CSC) chuyển đổi sang trạng thái mang đặc tính giống tế bào gốc. Thiếu oxy đóng vai trò đặc biệt quan trọng: HIF‑1α kích hoạt các con đường tín hiệu Wnt, Notch và Hedgehog – ba con đường chính điều khiển đặc tính tế bào gốc ung thư – đồng thời thúc đẩy tạo mạch máu mới để nuôi dưỡng khối u thông qua con đường VEGF.

Nguồn gốc hình thành tế bào gốc ung thư

3. Đặc điểm sinh học của tế bào gốc ung thư

3.1. Tự tái tạo và biệt hóa đa dòng

Hai đặc điểm xác định của tế bào gốc ung thư (CSC) là khả năng tự tái tạo và khả năng biệt hóa đa dòng. Khả năng tự tái tạo đề cập đến việc tạo ra các tế bào con giống hệt tế bào mẹ trong quá trình phân chia, trong khi vẫn giữ được trạng thái chưa biệt hóa và tiềm năng gây ung thư. Đặc điểm này là cơ chế trung tâm của sự phát triển khối u do CSC thúc đẩy.

Khả năng biệt hóa đa dòng đề cập đến việc CSC có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào khối u khác nhau dưới các tác động cụ thể, chẳng hạn như đột biến nội sinh hoặc áp lực bên ngoài, tạo thành một hệ thống phân cấp mô khối u không đồng nhất (2)

3.2. Dấu ấn sinh học (Biomarkers) nhận diện tế bào gốc ung thư

Do CSC chiếm tỷ lệ rất nhỏ trong khối u, việc nhận diện và phân lập chúng phụ thuộc vào các dấu ấn sinh học bề mặt tế bào như CD44, CD24, CD133 và hoạt tính cao của aldehyde dehydrogenase (ALDH). Ví dụ chi tiết (3):

• CD44: Dấu ấn phổ biến nhất, thường biểu hiện cao trong ung thư vú, đại trực tràng, dạ dày, phổi, đầu và cổ, tuyến tiền liệt.
• CD133 (Prominin-1): Dấu ấn quan trọng trong ung thư não, gan, đại trực tràng và phổi.
• CD45: Được sử dụng để xác định và phân lập tế bào gốc ung thư trong nhiều loại ung thư, bao gồm bệnh bạch cầu và khối u rắn. Việc nhắm mục tiêu vào CD45 và các con đường liên quan của nó có thể tăng cường hiệu quả của các phương pháp điều trị ung thư, đặc biệt là liệu pháp miễn dịch.
• CD87: Được sử dụng làm dấu ấn tế bào gốc ung thư (CSC) trong ung thư phổi. Việc nhắm mục tiêu vào CD87 có thể làm gián đoạn các quá trình như bám dính tế bào, di chuyển và tương tác với ma trận ngoại bào (ECM), khiến nó trở thành mục tiêu điều trị đầy hứa hẹn trong điều trị ung thư phổi.
• EpCAM (Epithelial Cell Adhesion Molecule – Phân tử bám dính tế bào biểu mô): Một kháng nguyên liên quan đến khối u thường được sử dụng để xác định tế bào gốc ung thư (CSC) trong nhiều loại ung thư biểu mô.
• CD166: Dấu ấn tiềm năng trong ung thư đại trực tràng và tuyến tiền liệt…
• ALDH1 là một enzyme giải độc aldehyde và là dấu ấn quan trọng cho tế bào gốc ung thư trong nhiều loại ung thư, bao gồm ung thư vú, gan và phổi…

3.3. Trạng thái ngủ đông (Quiescence) và tính dẻo (Plasticity)

Một trong những đặc điểm sinh học nguy hiểm nhất của tế bào gốc ung thư là tồn tại ở trạng thái ngủ đông – không phân chia, không tăng sinh – trong nhiều năm sau khi điều trị. Trạng thái này được duy trì một phần bởi tín hiệu TGF-β và sự cân bằng giữa p38 MAPK (ức chế tăng sinh) và ERK (thúc đẩy tăng sinh). Khi vi môi trường khối u thay đổi do viêm mạn tính (IL-6, IL-8), tái cấu trúc chất nền ngoại bào hoặc tín hiệu tăng trưởng như EGF và HGF, CSC đang ngủ đông có thể tái hoạt hóa, tăng sinh trở lại và thúc đẩy khối u tái phát.

Tính dẻo (plasticity) đề cập đến khả năng chuyển đổi hai chiều giữa trạng thái CSC và non-CSC. Điều này giải thích tại sao áp lực điều trị có thể kích thích tế bào ung thư thông thường thu nhận đặc tính tế bào gốc, còn gọi là hiện tượng “tăng cường tính gốc do điều trị”.

3.4. Khả năng kháng trị liệu và né tránh giám sát miễn dịch

Tế bào gốc ung thư (CSC) kháng lại hóa trị, xạ trị và các liệu pháp nhắm mục tiêu thông qua nhiều chiến lược, bao gồm điều hòa động học của quá trình trao đổi chất, tương tác biểu sinh và vi môi trường.

CSC né tránh giám sát miễn dịch bằng cách biểu hiện các phân tử điểm kiểm soát miễn dịch, điều chỉnh giảm quá trình trình diện kháng nguyên và xây dựng môi trường vi mô ức chế miễn dịch.

3.5. Khả năng khởi phát khối u

Đặc điểm này đề cập đến khả năng của một số tế bào khối u nhất định trong việc khởi phát và góp phần hình thành khối u khi được cấy ghép vào môi trường vật chủ phù hợp. Ví dụ, cấy ghép CSC CD44 + /CD24− / ALDH1 + từ ung thư vú vào mô mỡ vú của chuột đã dẫn đến sự hình thành các ổ bệnh có đặc điểm mô học rất giống với khối u nguyên phát. Đáng chú ý, chỉ cần 1/1000 số lượng tế bào gốc ung thư (CSC) so với các tế bào không phải tế bào gốc ung thư (non-CSC) để đạt được hiệu quả này.

Tế bào gốc ung thư có đặc điểm sinh học đặc trưng là tự tái tạo và biệt hóa đa dòng

4. Vai trò của tế bào gốc ung thư

Sự hình thành và phát triển khối u: Tế bào gốc ung thư (CSC) có thể phân chia đối xứng để tạo ra hai tế bào CSC mới (mở rộng nguồn tế bào khởi phát khối u) hoặc phân chia không đối xứng để tạo ra một tế bào CSC và một tế bào tiền thân, thúc đẩy sự tăng trưởng liên tục. Các tế bào tiền thân phân chia và biệt hóa, tạo nên sự đa dạng rất lớn (nhiều loại tế bào khác nhau) đặc trưng của hầu hết các khối u rắn. Các tế bào gốc ung thư khởi phát khối u (TICs) được nhận diện thông qua thử nghiệm giới hạn pha loãng (LDA) và ghép nối tiếp – tiêu chuẩn vàng trong nghiên cứu CSC.

Khả năng kháng thuốc: Do cơ chế sửa chữa ADN được tăng cường và biểu hiện cao của các chất vận chuyển thuốc, tế bào gốc ung thư có thể sống sót sau hóa trị, xạ trị và dẫn tới tái phát.

Di căn: Đây là nguyên nhân chính gây tử vong ở bệnh nhân ung thư và CSC đóng vai trò trung tâm trong toàn bộ quá trình này. Chúng cho phép ung thư lan sang các bộ phận khác của cơ thể bằng cách hình thành các khối u mới ở những vị trí khác.

Duy trì tính không đồng nhất: Chúng đóng vai trò như những kiến trúc sư của khối u, biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau được tìm thấy trong cùng một khối u. Hiểu được cơ chế này để giải thích tại sao cùng một loại ung thư ở các bệnh nhân khác nhau lại đáp ứng điều trị theo các cách rất khác nhau và tại sao chiến lược điều trị cá thể hóa ngày càng được ưu tiên.

Gây kháng trị và tái phát sau điều trị: Đây là vai trò được nghiên cứu kỹ nhất và có ý nghĩa lâm sàng lớn nhất của tế bào gốc ung thư. Khi hóa trị hoặc xạ trị tiêu diệt phần lớn tế bào ung thư thông thường, CSC nhờ có các cơ chế kháng trị đa chiều đã sống sót và tái sinh khối u.

Việc nhắm mục tiêu vào các protein tế bào gốc ung thư có thể là chìa khóa để đánh bại các loại ung thư kháng trị 

5. Tiềm năng và ứng dụng chống trị ung thư

Ứng dụng của CSC là chẩn đoán ung thư giai đoạn sớm thông qua một số phương pháp như marker bề mặt, thành lập ngân hàng khối u và xây dựng mô hình động vật mang khối u dị ghép phục vụ quá trình nghiên cứu các liệu pháp kháng ung thư.

Các nhà khoa học tin rằng, việc khám phá ra CSC có giá trị mang đến hy vọng mới cho các bệnh nhân ung thư, bởi các phương pháp điều trị hiện hữu chủ yếu tập trung vào các tế bào ung thư có khả năng phân chia vô hạn, đóng vai trò chính trong sự tăng trưởng và di căn của khối u.

CSC có tiềm năng quan trọng trong việc ứng dụng sản xuất các vaccine chống ung thư

CSC cũng có tiềm năng quan trọng trong việc ứng dụng sản xuất các vaccine chống ung thư. Nguyên tắc cơ bản dựa trên nguyên lý tế bào gốc tạo ra một vector adenoviral có chứa kháng nguyên của các CSC mục tiêu. Ngoài ra, nghiên cứu cho thấy có thể sử dụng các kháng thể đơn dòng, liên kết hoá học để tiêu diệt các CSC, phương pháp này được xem là là cách trị liệu “trúng đích” các khối u.

Tế bào gốc ung thư (CSC), một nhóm nhỏ hiếm gặp trong khối u, có ảnh hưởng đáng kể đến nhiều quá trình ác tính khác nhau, bao gồm khởi phát, tăng sinh và di căn khối u. Đặc biệt, CSC có khả năng kháng lại nhiều phương pháp điều trị, bao gồm hóa trị, liệu pháp miễn dịch, xạ trị và liệu pháp nhắm đích. Hiểu biết toàn diện về vai trò của CSC trong kháng thuốc, cùng với các chiến lược nhắm mục tiêu cụ thể vào CSC, là rất quan trọng để cải thiện kết quả điều trị, mở ra hy vọng giúp các nhà nghiên cứu ung thư tiến gần hơn một bước đến phương pháp chữa trị hoàn toàn, giảm thiểu đau đớn và tăng cường tuổi thọ cho người bệnh.

NGUỒN THAM KHẢO

• (1): Xianjing Chu. 2024. “Cancer stem cells: advances in knowledge and implications for cancer therapy.” Nature. https://www.nature.com/articles/s41392-024-01851-y#Sec2.
• (2): Huiling Wang. 2025. “Cancer stem cells: Bridging microenvironmental interactions and clinical therapy.” PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12264091/#ctm270406-sec-0040.
• (3): Urja Joshi. 2025. “Cancer stem cells as a biomarker – A mini review.” Journal of Cancer Biology. https://www.probiologists.com/article/cancer-stem-cells-as-a-biomarker-a-mini-review.

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