Tài liệu ứng dụng của tế bào gốc trong y học

Tiểu luận Ứng dụng của tế bào gốc trong y học -1- Phần 1. Mở Đầu.................................................................................. 3 Phần II. Nội Dung.............................................................................. 3 I. Định nghĩa tế bào gốc.....................................................................4 1. Tế bào gốc là gì?.............................................................................4 1.1. Khái niệm..................................................................................... 4 1.2. Tế bào gốc bắt nguồn từ đâu ?....................................................4 2.3. Mục đích nghiên cứu tế bào gốc..................................................4 2. Đặc điểm của tế bào gốc.................................................................5 2.1. Tế bào gốc là tế bào không chuyên dụng....................................5 2.2. Tế bào gốc có thể tự phân chia và tái tạo trong thời gian dài....5 2.3. Tế bào gốc có thể biến đổi thành tế bào chuyên dụng................6 II. Các loại và chức năng của tế bào gốc...........................................6 1. Các loại tế bào gốc..........................................................................6 2. Vai trò của tế bào gốc.....................................................................7 III. Một số nghiên cứu về tế bào gốc..................................................8 1. Tế bào gốc tạo máu.........................................................................8 2. Thí nghiệm về tế bào gốc thần kinh chuột.....................................8 3. Sản xuất noron từ tế bào gốc..........................................................9 4. Tạo tinh trùng từ tuỷ xương...........................................................9 5. Tế bào gốc từ dây cuống rốn........................................................10 IV. Ứng dụng của tế bào gốc............................................................11 1. Tế bào gốc chữa khỏi bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm........12 2. Ghép tế bào gốc để điều trị bệnh tiểu đường................................13 3. Tạo tế bào gan từ mỡ dưới da.......................................................13 4. Chữa bệnh Parkinson...................................................................14 5. Nhân bản vô tính..........................................................................15 6. Biến da người thành tế bào gốc....................................................17 V. Thách thức trong nghiên cứu......................................................19 VI. Đạo lý sinh học...........................................................................19 Phần III. Kết Luận...........................................................................23 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................24 -2- Phần 1. Mở Đầu Trước đây chúng ta chỉ tìm thấy tính toàn năng trong tế bào thực vật, còn tế bào động vật không thấy xuất hiện tính toàn năng. Có nghĩa rằng một thời gian dài chúng ta tưởng rằng một khi tế bào động vật đã trưởng thành nó không còn khả năng biệt hoá thành các tế bào chuyên hoá khác. Nhưng thời gian gần đây sự phát triển của khoa học đã giúp các nhà khoa học nghiên cứu thành công khả năng kì diệu của tế bào động vật, những tế bào không chuyên hoá có thể biệt hoá thành các tế bào khác, thành công này đã giúp chúng ta rất nhiều trong việc chữa trị các căn bệnh hiểm nghèo đòi hỏi phải có mô trưởng thành tương hợp để ghép như ghép gan, tuỵ... hoặc các căn bệnh nan y hơn như là các bệnh ung thư như ung thư máu... mặc dù cơ thể chúng ta không thể tái tạo cả một cẳng chân hay ngón tay bị mất, nhưng tế bào máu, tế bào da hay các tế bào khác vẫn thường xuyên được tái sinh trong cơ thể của chúng ta. Những tế bào “toàn năng” giúp chúng ta tái tạo mô, lần đầu tiên được phát hiện trong quá trình tiến hành thí nghiệm với tủy xương, vào những năm 1950 đã dẫn đến phát hiện về sự tồn tại của tế bào gốc trong cơ thể; từ đó phát triển kỹ thuật cấy ghép tủy xương hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong y học. Khám phá về tế bào gốc đã thắp sáng hy vọng về tiềm năng y học của kỹ thuật tái sinh. Lần đầu tiên trong lịch sử, các bác sĩ có thể tái tạo mô bị hủy hoại nhờ một nguồn cung cấp mới mẻ những tế bào khỏe mạnh bằng cách áp dụng khả năng độc nhất vô nhị của tế bào gốc nhằm tạo ra nhiều loại tế bào khác biệt trong cơ thể. Vậy cụ thể các tế bào gốc có đặc điểm gì và có những triển vọng gì khi nghiên cứu và ứng dụng nó trong y học, để hiểu rõ vấn đề này tôi chọn đề tài “ Tìm hiểu về tế bào gốc” -3- Phần II. Nội Dung I. Định nghĩa tế bào gốc 1. Tế bào gốc là gì? 1.1. Khái niệm Tế bào gốc hay còn gọi là tế bào nguồn (cell source) là những tế bào sơ khai chưa biệt hoá có khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Khả năng này cho phép chúng hoạt động như một "hệ thống sửa chữa" của cơ thể, khi được đưa vào các bộ phận khác nhau, tế bào gốc có thể phân chia không giới hạn để lấp đầy những thiếu hụt tế bào của bộ phận đó (bù đắp cho những tế bào chết đi) chừng nào cơ thể còn sống. Tế bào gốc có thể trở thành tế bào cơ, hồng huyết cầu, tế bào não... 1.2. Tế bào gốc bắt nguồn từ đâu ? Tất cả chúng ta đều khởi đầu sự sống từ một tế bào duy nhất, gọi là hợp tử, hình thành sau quá trình thụ tinh. Hợp tử phân chia tạo thành hai tế bào; mỗi một tế bào trong đó lại phân chia và cứ tiếp diễn như vậy. Khoảng 5 ngày sau khi thụ tinh, hợp tử có dạng một quả bóng rỗng, với khoảng 150 tế bào được gọi là phôi bào (blastocyst). Phôi bào thậm chí còn nhỏ hơn một hạt cát, bao gồm 2 nhóm tế bào: nguyên bào nuôi phôi (trophoblast) và khối tế bào nội tại trong phôi bào. Tế bào gốc phôi là những tế bào hình thành nên khối tế bào nội tại (inner cell mass). Do tế bào gốc phôi có thể hình thành nên bất cứ loại tế bào nào trong cơ thể người trưởng thành nên nó còn được coi là tế bào gốc toàn năng (pluripotent stem cell). Tế bào gốc cũng có thể tìm thấy ở một số loại mô nhất định ở người đã phát triển toàn diện, từ trẻ em đến người trưởng thành, với số lượng rất ít. Ví dụ, tế bào gốc tủy xương (tế bào gốc máu) có trong tủy của xương, chúng phát triển thành tất cả các loại tế bào máu chuyên biệt. -4- 2.3. Mục đích nghiên cứu tế bào gốc Các khoa học gia đều dùng tế bào gốc để nghiên cứu coi có thể làm nẩy sinh ra nhiều loại tế bào khác nhau của các bộ phận trong cơ thể. Và nếu thực hiện được điều đó thì tế bào gốc có thể được áp dụng trong trị bệnh, để thay thế cho tế bào đã bị hư hao vì bệnh tật cũng như ngăn ngừa sự hóa già. Hai vấn đề cốt lõi về tế bào gốc mà các nhà khoa học đang muốn nghiên cứu sâu là “tại sao tế bào gốc lại là tế bào không chuyên dụng có thể tự tái tạo trong nhiều năm và nhận biết các tác nhân khiến tế bào gốc biến đổi thành tế bào chuyên dụng”. 2. Đặc điểm của tế bào gốc 2.1. Tế bào gốc là tế bào không chuyên dụng Một đặc điểm cơ bản của tế bào gốc là nó không chứa một cấu trúc mô đặc biệt nào nên nó cũng không thực hiện một chức năng chuyên dụng nào. Một tế bào gốc không thể phối hợp với các tế bào gần đó để lưu thông máu trong cơ thể (như tế bào cơ tim), nó không thể mang các phân tử ôxy trong dòng máu (như hồng huyết cầu), nó không thể đốt cháy điện hóa học giúp cơ thể có thể di chuyển, nói năng (như tế bào thần kinh). Tuy nhiên, các tế bào gốc không chuyên dụng này lại có thể biến đổi thành các tế bào chuyên dụng như tế bào cơ tim, tế bào máu, tế bào não... 2.2. Tế bào gốc có thể tự phân chia và tái tạo trong thời gian dài Không giống như tế bào cơ, tế bào máu hay tế bào não không thể tự tái tạo, tế bào gốc có thể tự tái tạo và tái tạo nhiều lần. Trong các phòng thí nghiệm, một lượng tế bào gốc tương đối có thể tái tạo thành hàng triệu tế bào gốc khác trong thời gian vài tháng. Nếu sau một quá trình tái tạo tế bào gốc vẫn là tế bào không chuyên dụng- có thể coi là tế bào mẹ, thì nó lại tiếp tục tái tạo thành các tế bào mới. Các điều -5- kiện để duy trì tế bào gốc như tế bào không chuyên dụng là mối quan tâm lớn của các nhà khoa học. 2.3. Tế bào gốc có thể biến đổi thành tế bào chuyên dụng Khi tế bào gốc biến đổi thành tế bào chuyên dụng quá trình này được gọi là sự phân ly. Hiện các nhà khoa học vẫn đang đi những bước đầu tiên tìm hiểu những yếu tố bên trong và bên ngoài quá trình này. Yếu tố bên trong được kiểm soát bởi gen của tế bào nằm trên các chuỗi ADN, có khả năng mang tải thông tin về cấu trúc và chức năng của tế bào. Các yếu tố bên ngoài là các hóa chất do các tế bào khác kiểm soát, là sự tương tác với các tế bào khác và một số phân tử trong môi trường vi mô. II. Các loại và chức năng của tế bào gốc Sự sống bắt đầu từ tế bào gốc (stem cell) vậy tế bào gốc là mầm mống của một cơ thể. Tế bào phân chia tạo ra nhiều thế hệ con cháu, mỗi con cháu sẽ thực hiện một chức năng khác nhau trong hoạt động sống kể cả duy trì nòi giống 1. Các loại tế bào gốc * Phân loại theo hiệu lực hay độ đặc hiệu của tế bào - Tế bào gốc totipotent: được sinh ra từ sự hợp nhất của trứng và tinh trùng. Những tế bào được tạo ra sau một vài lần phân chia đầu tiên của trứng đã thụ tinh cũng là những tế bào totipotent. Những tế bào này có thể phát triển thành mọi loại tế bào mà không có ngoại lệ. - Tế bào gốc pluripotent: là thế hệ sau của các tế bào totipotent và có thể phát triển thành mọi loại tế bào khác ngoại trừ tế bào totipotent. - Tế bào gốc multipotent: chỉ có thể sản sinh ra những tế bào thuộc cùng một họ có quan hệ gần gũi (ví dụ các tế bào máu như hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu). -6- - Tế bào tiền thân (đôi khi còn gọi là tế bào unipotent): chỉ có thể sinh ra một loại tế bào, nhưng có đặc tính tự tái sinh và đây là điểm khiến chúng khác với những tế bào không phải tế bào gốc. * Phân loại theo nguồn gốc: - Tế bào gốc người lớn: là những tế bào chưa biệt hóa nằm giữa những tế bào biệt hóa ở mô và phần lớn là những tế bào multipotent. Loại TB này có ở người lớn, trẻ em hoặc ở cuống rốn. - Tế bào gốc phôi: là những tế bào nuôi cấy lấy từ khối tế bào chưa biệt hóa của mầm phôi, là phôi thai ở giai đoạn đầu gồm từ 50- 150 tế bào. 2. Vai trò của tế bào gốc Tế bào gốc là những tế bào có khả năng biệt hóa trong quá trình phát triển để trở thành bất kỳ loại tế bào trưởng thành nào và là "phần không thể thiếu" của cơ thể. Từ khi động vật còn ở giai đoạn "trứng nước", các tế bào gốc trong phôi thai có khả năng biệt hóa thành bất kỳ dạng nào trong 220 loại tế bào đồng thời cũng thực hiện cơ chế sửa chữa một cách tự nhiên suốt quá trình phát triển và "kiến tạo" các cơ quan khác nhau. Về mặt lý thuyết, những tế bào gốc từ phôi (embryonic stem cells) có thể giữ được khả năng phân chia và tái phân chia trong suốt cuộc đời của người và động vật để sản sinh các tế bào hồng cầu, tế bào da, tế bào cơ hay bất cứ loại tế bào nào cần thiết để duy trì cuộc sống. Tế bào gốc giữ vai trò vô cùng quan trọng trong một cơ thể sống vì nhiều lý do. Trong một phôi thai 3-5 ngày tuổi, được gọi là túi phôi, các tế bào gốc nằm trong các mô sẽ phát triển thành các tế bào chuyên dụng của tim, phổi, da... Ở cơ thể trưởng thành, tế bào gốc trong tủy sống có thể thay thế các tế bào bị hủy diệt do thương tật hoặc bệnh tật. Người ta cho rằng trong tương lai, tế bào gốc có thể sẽ trở thành cứu cánh để điều trị một số căn bệnh như Parkinson, tiểu đường và tim mạch. -7- III. Một số nghiên cứu về tế bào gốc 1. Tế bào gốc tạo máu Ghép tế bào gốc tạo máu hay thường được gọi ngắn gọn là ghép tủy là một phương pháp điều trị bệnh được ứng dụng nhiều trong ngành huyết học và ung thư học. Phương pháp này thực hiện quá trình cấy ghép tế bào gốc tạo máu lấy từ tủy xương Hình 1. Tế bào gốc lấy từ tủy xương hoặc từ máu ghép vào cơ thể người bệnh để chữa các bệnh lý huyết học, bệnh lý miễn dịch, di truyền và một số bệnh lý ung thư khác. Hơn 50 năm kinh nghiệm về TB gốc tạo máu các nhà khoa học đã hiểu biết khá nhiều và sử dụng chúng như một liệu pháp. Hiện nay việc cấy những TB gốc tạo máu đã cho thấy thành công trong việc rối loạn máu và bệnh miễn dịch. Người ta cũng đã thử sức trong lĩnh vực sử dụng TB gốc trong hóa trị liệu bệnh ung thư nhưng vấn đề này còn phải nghiên cứu nhiều. Một khó khăn trong nghiên cứu là nếu thiếu thận trọng các TB ung thư đôi khi cũng được thu nhận và đưa trở vào cơ thể bệnh nhân cùng với các TB gốc. 2. Thí nghiệm về tế bào gốc thần kinh chuột Ở Canada và Ý, một nhóm các nhà khoa học đã ghép các tế bào gốc thần kinh chuột vào những con chuột đã bị rút hết tủy. Kết quả là các tế bào gốc này thay đổi số phận của chúng và biến thành các tế bào gốc tạo máu, những loại tế bào thường chỉ có ở tủy xương và là nguồn sản sinh ra hồng cầu và các tế bào miễn dịch khác. Từ đó là một phần của làn sóng các nghiên cứu công bố tồn tại hiện tượng chuyển hướng biệt hóa và điều đó -8- gợi ý việc có khả năng tạo ra các mô thay thế mà không cần phải hủy phôi để lấy tế bào gốc phôi. Một nhóm nghiên cứu khác đã phải mất đến hơn hai năm làm việc cật lực họ đưa tế bào gốc thần kinh vào 128 con chuột cũng đã bị rút tủy. Tuy nhiên sau một thời gian nghiên cứu họ đã không thu được kết quả và nhiều người đã công nhận sự thành công ở trên là sự kỳ diệu. Vì vậy, cho đến nay vẫn chưa có sự nhất trí chung về việc liệu hiện tượng trên có có ý nghĩa thực tiễn trong y học hay không? 3. Sản xuất noron từ tế bào gốc Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm gen (LOEX), trường Đại học Laval (Quebec, Canada) đã thành công trong việc tạo ra các nơ ron từ các tế bào gốc ở da người. Công trình của họ đã chỉ ra rằng da người chứa đựng các tế bào có khả năng tự phân biệt, nhất là các tế bào thần kinh. Các thử nghiệm ở LOEX, từ da người lớn có được sau khi phẫu thuật thẩm mỹ, đã cho thấy rằng các tế bào gốc ở da có thể được nhân và tự khác nhau trong ống nghiệm được đặt ở nơi thích hợp. Chúng dần dần tạo thành hình dạng đặc trưng của các nơ ron. não người có hơn 100 tỉ nơ ron, mỗi nơ ron liên kết với khoảng 10.000 nơ ron khác. Khám phá này có thể sẽ có ảnh hưởng lớn tới giới nghiên cứu nơ ron và có thể mở ra triển vọng điều trị các căn bệnh liên quan đến thần kinh. 4. Tạo tinh trùng từ tuỷ xương Tế bào gốc lấy từ tủy xương đàn ông có thể được điều chỉnh thành những yếu tố tương tự như tinh trùng chưa trưởng thành. Phát hiện sẽ mở -9- ra hướng mới và cách điều trị vô sinh tốt hơn. Phương thức nghiên cứu là thúc đẩy các tế bào tiền tinh trùng này phát triển thành tinh trùng trưởng thành. Từ tuỷ xương, nơi có nguồn TB gốc phong phú, các nhà nghiên tìm kiếm những TB gốc có hình dạng giống với các tế bào mầm nhất (loại tế bào có cả ở tinh hoàn của đàn ông lẫn buồng trứng của phụ nữ, mà về sau phân hoá thành tinh trùng hoặc trứng). Nếu phương pháp này thành công, các nhà khoa học có thể mang lại khả năng làm cha cho những người đàn ông vô sinh. Những nhóm nghiên cứu khác cũng đã thực hiện công việc tương tự trên chuột cái, biến tế bào tuỷ xương của chúng thành tế bào trứng. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu khác cảnh báo chớ nên vui mừng quá sớm, bởi các tế bào mầm tinh trùng có thể sẽ không bao giờ lớn lên thành tinh trùng trưởng thành, hoặc có thể bị biến đổi gene đến mức không thể sử dụng được. 5. Tế bào gốc từ dây cuống rốn Một nghiên cứu mới nhất và có ý nghĩa trong thực tiễn là sự phất hiện ra TB gốc từ dây cuống rốn. Người đầu tiên trên thế giới tìm ra công nghệ tách tế bào gốc từ màng dây rốn đó chình là PGS.TS Phan Toàn Thắng. Tế bào gốc tách ra từ màng dây cuống rốn này có nhiều ưu điểm vượt trội hoàn toàn so với tế bào gốc được tìm ra từ mô, tuỷ và phôi thai. Đầu tiên nó không vi phạm vào y đức, không gây tổn thương cho bà mẹ và - 10 - Hình 2. TBG đang hình thành trong cuống rốn thai nhi trong quá trình thu giữ dây rốn vì vốn nó là thứ bỏ đi sau khi sinh. Bên cạnh đó, mỗi năm có hàng trăm triệu trẻ em được sinh ra thì sẽ thu giữ được hàng trăm triệu dây rốn. Theo TS Thắng thì việc tìm ra công nghệ tách tế bào gốc từ dây cuống rốn có ý nghĩa rất lớn trong việc sử dụng vào nghiên cứu và điều trị bệnh nhân, vì nó gần như là câu trả lời cho tất cả những khó khăn và trở ngại của công nghệ tế bào gốc hiện nay. Cho đến nay, các nhà khoa học trên thế giới đã ghi nhận có cả thảy 69 loại bệnh lý khác nhau đã và đang được nghiên cứu để điều trị bằng TBG máu cuống rốn. Cách thức điều trị đơn giản, các bác sĩ sẽ lấy TBG lưu trữ ra làm thành dung dịch rồi tiêm truyền cho bệnh nhân. TBG sẽ tìm đến các cơ quan bị tổn thương để hồi phục nó. Hiện nay, Trung Quốc đã sử dụng TBG để điều trị bệnh về thần kinh; Thái Lan thì mạnh về sử dụng TBG trong điều trị bệnh tim mạch. Châu Á là nơi phát triển mạnh về lĩnh vực này". IV. Ứng dụng của tế bào gốc Tế bào gốc là những tế bào đầu tiên tạo ra phôi người khoảng 2 tuần sau thụ tinh. Sau đó, chúng biệt hóa thành 250 loại tế bào khác nhau tạo nên các mô và cơ quan trong cơ thể. Khi tế bào gốc được đưa vào một cơ quan bị tổn thương, nó sẽ biệt hóa thành tế bào đặc biệt của cơ quan ấy thay thế cho những tế bào chết, giúp phục hồi chức năng. Có rất nhiều bệnh không thể điều trị hay điều trị ít hiệu quả bằng các phương pháp hiện hữu sẽ được chữa khỏi bằng tế bào gốc như: chấn thương tủy sống, xơ gan, bệnh máu, khối u, thiếu máu cơ tim... Một vài trường hợp đã điều trị thành công và cũng còn nhiều bệnh đang nghiên cứu. Với phương pháp sử dụng tế bào gốc của chính bệnh nhân, từ nay tế bào gốc có thể được tách ra từ tủy sống, da, máu, giác mạc mắt, ở cuống nhau thai, kể cả từ mô mỡ, rồi chuyển đổi thành tế bào máu, xương hoặc - 11 - sụn. Tất cả đều có khả năng phân sinh và tạo ra nhiều tế bào khác hoàn hảo hơn, lành mạnh hơn để phục hồi chức năng cho các cơ quan, bộ phận suy yếu hay hư hao vì bệnh hoặc đơn giản là đã bị lão hóa. 1. Tế bào gốc chữa khỏi bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm Thiếu máu hồng cầu hình liềm là bệnh do di truyền của hemoglobin trong hồng cầu. Các hồng cầu của bệnh nhân có hình lưỡi liềm và hemoglobine bất thường có xu hướng đóng cục gây tắc mạch. Bệnh nhân dễ bị nhiễm khuẩn và các cục máu đông gây bít tắc những mạch máu làm tổn thương nhiều cơ quan. Đây là một căn bệnh ở người, nhưng các nhà nghiên cứu đã làm cho bệnh được biểu hiện ở chuột và được chữa lành bởi những tế bào gốc được sản xuất không phải từ phôi thai. Các nhà nghiên cứu đã nhân tính hóa các chú chuột thấy có những tế bào biểu hiện hemoglobin người đột biến của bệnh hồng cầu hình liềm. Người ta lấy các tế bào da trên đuôi của những chú chuột này nuôi cấy cho tiếp nhận những biến đổi di truyền (4 gen) làm tái lập chương trình tế bào. Các tế bào này trẻ lại giống hệt với các tế bào gốc phôi thai. Có 24 dòng tế bào gốc đã được xác lập, rồi được biến đổi nhờ những yếu tố hormon khác thành các tế bào gốc sinh huyết- là nguồn gốc của các hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu trong tủy xương. Một trong các dòng này đã nhận gen của hemoglobin bình thường thay thế cho gen bệnh của nó. Đó là một kỹ thuật được xem là phương pháp đặc biệt. Chỉ một vài tế bào trong các tế bào được tái lập chương trình như thế là đã sinh ra các tế bào gốc sinh huyết bình thường. Khi thu được những tế bào gốc "thuốc" này các nhà nghiên cứu đã tiêm vào các chú chuột bị bệnh hồng cầu hình liềm của người. Kết quả thật tuyệt vời, không những sửa chữa được khuyết tật của hemoglobin bằng cách thay thế 65% hemoglobin bị bệnh bằng các hemoglobin lành mạnh mà còn nghiên cứu về các hồng cầu mới, được sản xuất từ các tế bào gốc bị - 12 - biến đổi này. Trước khi tiêm, ở các chú chuột bị bệnh có sự sản xuất rất nhiều các tế bào hồng cầu trẻ không trưởng thành để bù lại sự chết sớm của các tế bào hồng cầu trưởng thành. Sau khi tiêm, số các tế bào này giảm đi ở các chú chuột được điều trị; các chú chuột thể hiện triệu chứng thiếu máu ít hơn, tủy xương sản sinh các hồng cầu mới có kích thước, hình dáng gần với bình thường hơn. 2. Ghép tế bào gốc để điều trị bệnh tiểu đường Phương thức tự ghép (autogreffe) các tế bào gốc lấy trong tủy xương của những bệnh nhân bị bệnh đái đường phụ thuộc insuline (loại 1) đã cho phép những bệnh nhân này tái sản xuất insuline. Đối với những bệnh nhân bị bệnh đái đường loại 1- bệnh được đặc trưng bởi một sự thiếu hụt sản xuất insuline, hormone đóng một vai trò quan trọng trong việc quản lý các chất sinh năng lượng, trong đó có glucose của cơ thể. Phương thức điều trị bệnh tiểu đường nhờ TB gốc như sau: lấy TB gốc trong tủy xương của chính mình, 23 bệnh nhân đái đường tự nguyện đã có thể không cần phải nhận các mũi tiêm insuline mỗi ngày, trong 14-50 tháng liên tiếp. Một trong những bệnh nhân đái đường đã đứng vững trong hơn 4 năm không cần tiêm insuline, 4 bệnh nhân trong 3 năm liên tiếp và 3 bệnh nhân khác trong hai năm. 15 bệnh nhân mới được tuyển mộ nhất, đã được hưởng những cải thiện mới nhất về kỹ thuật do nhóm của G.S.Richard Burt, Northwestern University de Chicago, Illinois, đã luôn luôn không cần đến insuline 19 tháng sau khi can thiệp. 3. Tạo tế bào gan từ mỡ dưới da Các nhà khoa học thuộc Viện nghiên cứu ung thư và Trung tâm y học quốc tế của Nhật Bản đã tạo thành công các tế bào gan từ mỡ dưới da, có thể mở ra một hướng điều trị mới giúp hồi phục gan người trong tương lai. Các nhà khoa học đã lấy mỡ dưới da của 7 bệnh nhân, mỗi người 5 gram, và từ các mô mỡ này, họ trích ra một số tế bào mầm mô giữa. Những tế bào mầm này - 13 - được cho là có khả năng biến đổi thành các tế bào khác và hình thành các mô hay cơ quan khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã thêm 3 loại protein giúp các tế bào mầm này phát triển và ủ chúng trong khoảng 40 ngày, trước khi tất cả các tế bào trở thành tế bào gan. Trong thời gian các tế bào được ủ, họ phát hiện có ít nhất 14 loại protein và enzyme chuyển hóa thuốc - vốn chỉ được tạo ra ở gan người. Họ đã tiêm khoảng 1 triệu tế bào này vào chuột thí nghiệm gặp các trục trặc về gan và phát hiện lượng amoniac của chúng trở lại mức bình thường. Phát hiện này có thể mở ra một hướng điều trị mới giúp hồi phục gan người trong tương lai. Tuy nhiên, để có thể đưa phát hiện này vào ứng dụng lâm sang các nhà nghiên cứu phải tìm ra cách sản xuất hàng loạt các tế bào gan này. 4. Chữa bệnh Parkinson Bệnh Parkinson còn gọi là bệnh liệt rung, là một bệnh thoái hóa ở hệ thần kinh trung ương do sự mất các tế bào thần kinh sinh dopamine hay neuron sinh dopamine. Bệnh thường xảy ra ở người lớn tuổi và biểu hiện bằng các triệu chứng tăng trương lực cơ (cứng cơ), run, không điều khiển được tay chân theo ý muốn, chậm vận động, đi lại khó khăn, mất các phản xạ tư thế… Ở bệnh nhân Parkinson, đường dẫn truyền thần kinh giữa chất đen (substantia nigra pars compacta SNc) nằm giữa não với thể vân bị suy giảm do sự thiếu hụt của các neuron sinh dopamine. Đường dẫn truyền này là một trong bốn đường dẫn truyền dopamine ở não và nó có vai trò quan trọng trong quá trình - 14 - Hình 3. Bệnh Parkinson tác động lên các tế bào não kiểm soát cử động. Phương pháp điều trị bệnh Parkinson hiện nay là tăng mức độ dopamine. Bằng mô hình dùng 6-hydroxydopamine gây bệnh Parkinson ở chuột, chất 7-OH-DPAT- một chất chủ vận trên thụ thể dopamine D3 đã chứng tỏ có tác động kích thích quá trình sản sinh ra các neuron sinh dopamine từ các tế bào nguyên bản nội sinh. Cuối cùng chuột được chữa trị bằng thuốc chủ vận dopamine được tiến hành hai thử nghiệm hành vi và chứng tỏ là có sự phục hồi chức năng vận động. Kết quả mới này đã đưa ra bằng chứng có sự thay đổi cơ bản ở đường dẫn truyền thần kinh sau vài tháng điều điều trị. Nghiên cứu này cũng giúp hiểu rõ hơn dẫn truyền thần kinh ở mức độ phân tử nhằm tìm ra phương pháp trị liệu mới cho bệnh Parkinson. 5. Nhân bản vô tính Nhân bản vô tính, cloning, là hình thức sinh đẻ không có sự kết hợp giữa giống tính nam và nữ. Đây là phương thức tạo ra một sinh vật mới bằng cách sao y nguyên tín hiệu di truyền từ một sinh vật cha hoặc mẹ. Nhiều người còn gọi sinh sản vô tính là sinh sản nhân bản. Theo định nghĩa, nhân bản là tạo ra nhiều bản đúng như bản cũ. Mở đầu về thành tựu của nhân bản vô tính đó là tạo thành cừu Dolly. Một vài năm sau người ta đã thành công khi nhân bản vô tính trên các đối tượng khác như chó, mèo, lợn, lạc đà… Tại Trung tâm Phát triển Sinh học Riken ở thành phố Kobe, Nhật Bản người ta đã nhân ban chuột C3H/HE bằng phương pháp đông lạnh.Giống chuột này đã chết cách đây 16 năm. Sau khi chết, xác Hình 4. Chuột C3H/He đông lạnh. - 15 - của nó được đặt trong thùng cạc-tông và ướp lạnh ở nhiệt độ -200C trong tủ đông lạnh của trung tâm. Từ đó, nhà sinh học Teruhiko Wakayama đã có ý định thực hiện một dự án khoa học lần đầu tiên trên thế giới: nhân bản vô tính từ một cơ thể đông lạnh. Ý tưởng này là của Teruhiko Wakayama- ông muốn lập một kỷ lục mới về nhân bản vô tính từ "vật thể lạnh". Tuy nhiên, kỳ tích này của GS. Wakayama cũng đã đụng chạm đến thành kiến bất di bất dịch lâu nay là không thể nhân bản vô tính từ một cơ thể đông lạnh mà không được bảo quản tính chất toàn vẹn của tế bào. Để đánh giá tính khả thi của thử nghiệm này, nhà di truyền học đã sử dụng các tế bào từ chuột C3H/He, được đông lạnh trong tủ đá 16 năm. Như đã tiên liệu, các mô tế bào đã bị rối loạn tổ chức, không một tế bào còn sống hoặc còn nguyên vẹn. Như vậy, với phương pháp nhân bản cổ điển: đồng hoá màng của noãn bào không nhân với màng của tế bào cho bằng một dòng điện yếu, thì không thể thực hiện được. Nhà di truyền học Teruhiko Wakayama đã phải thay bằng phương pháp khác, đó là tiêm trực tiếp nhân của tế bào cho vào trong noãn bào không nhân. Kết quả ngoài sức tưởng tượng không những phôi tiến triển khả quan mà chất liệu sử dụng để nhân bản lại được lấy từ tế bào não. Đây là điều kỳ diệu nhất bởi vì tế bào não được xếp vào loại Chú chuột nhân bản từ chuột đông lạnh. khó nhân bản vô tính bậc nhất. Điều được ghi nhận là tế bào não rất giàu glucose. Có nghĩa là chất đường chính là chất bảo vệ lạnh tự nhiên. Tuy vậy, mặc dù bước đầu đầy hứa hẹn nhưng không có phôi thai nào tiến triển đến đủ tháng. Vì vậy, êkíp của Riken phải tìm con đường - 16 - nhân bản “gián tiếp”- các nhà nghiên cứu bóc tách các tế bào từ các phôi thai chưa đủ tháng này, rồi nuôi cấy chúng và như vậy họ có được các tế bào gốc dạng phôi thai mà họ sẽ sử dụng để nhân bản vô tính. Lần này thì họ đã thành công với kết quả 13 con chuột con đã chào đời. Thành công này đã gây ra sự quan tâm đối với Alice Jouneau thuộc Viện Phát triển Sinh học Inra, người đã thực hiện thành công việc nhân bản bò đầu tiên vào năm 1998. Theo TS. A.Jouneau, điều khiến ông kinh ngạc nhất đó là sự mạnh mẽ của bộ gen bởi vì bất chấp sự không toàn vẹn của tế bào hay nhân tế bào mà chỉ cần duy nhất phân tử ADN. Phân tử ADN đã tồn tại được trong sự đông lạnh mà không cần bảo vệ. 6. Biến da người thành tế bào gốc Các nhà khoa học Hà Lan và Thụy Điển đã phát hiện ra tế bào gốc của tất cả các loại tế bào da, phát hiện này có thể làm thay đổi mạnh mẽ việc chữa trị các bệnh nhân bị tổn thương da hoặc bỏng nặng. Tiến sỹ Hans Clevers thuộc Viện hàn lâm khoa học và nghệ thuật hoàng gia Hà Lan và các đồng nghiệp đã tiến hành thí nghiệm trên chuột. Kết quả cho thấy tế bào gốc (trong tủy sống) đã sản sinh ra tất cả các loại tế bào da khác nhau có thể tồn tại trong các nang tóc. Phát hiện này có thể được áp dụng đối với con người nhằm hỗ trợ việc điều trị các vết thương hoặc cấy ghép da cho các bệnh nhân bị bỏng. Da có ba loại tế bào khác nhau; đó là nang tóc, tuyến bã nhờn giữ ẩm và các mô ở giữa. Các tế bào gốc là những tế bào nguyên thủy mà từ đó phát triển tất cả các tế bào khác. Trước đây các nhà khoa học cho rằng các tế bào gốc ở mỗi chủng loại tế bào da chỉ có thể sản xuất ra các tế bào cùng loại, nhưng với phát hiện này thì một tế bào “mẹ” có thể sản xuất ra cả ba loại tế bào trên. Tiến sỹ Clevers cho biết với phát hiện trên, các nhà khoa học có thể nuôi trồng một loại da mới với độ ẩm từ các tuyến bã và hoàn toàn có khả năng mọc lông. - 17 - Hai nhóm nghiên cứu Mỹ và Nhật cùng lúc công bố kỹ thuật đột phá biến da người thành tế bào gốc mà không cần dùng phôi thai. Kỹ thuật này đã chấm dứt sự cần thiết phải nhân bản vô tính, và cũng chấm dứt những tranh cãi về đạo đức trong suốt thập kỷ qua. Điều mà họ thực hiện chỉ là cấy 4 gene cần thiết vào tế bào da. Các gene này sẽ tái cấu trúc các nhiễm sắc thể trong tế bào da, biến chúng thành tế bào gốc- là những tế bào có khả năng phân chia thành mọi loại tế bào khác của cơ thể như tim, gan, thần kinh, máu hoặc xương. Những tế bào này có tiềm năng cực kỳ to lớn trong trị liệu y khoa. Cho đến nay, phần đông các nhà khoa học vẫn nghĩ rằng: cách thức duy nhất mà họ có thể tạo ra tế bào gốc dễ dàng là tạo nên các phôi rồi sau đó thu hoạch tế bào gốc trong vòng 1 tuần lễ, sau khi phôi đã hình thành. Như vậy phôi sẽ bị hủy diệt trong tiến trình. Điều trị tổn thương da GS.TS. Phan Toàn Thắng – ĐHQG Singapore trình bày một số kết quả nghiên cứu thành công trong việc ứng dụng liệu pháp tế bào gốc trong điều trị các thương tổn trên da ở bệnh nhân bị tiểu đường và đã được cấp bản quyền (patent). (Hình 5) Hình 5. Điều trị các tổn thương trên da của bệnh nhân tiểu đường V. Thách thức trong nghiên cứu - 18 - Một trong những trở ngại đầu tiên cần phải vượt thắng, chính là khó khăn trong việc nhận dạng tế bào gốc trong mô trưởng thành có chứa rất nhiều loại tế bào. Quá trình nhận diện và nuôi cấy đúng loại tế bào gốc cần thiết, thường là rất hiếm trong mô trưởng thành, đòi hỏi cả một tiến trình nghiên cứu gian nan. Nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc phải đạt được các mục tiêu sau: - Xác định đúng loại tế bào gốc, điều khiển được quá trình phát triển của chúng. - Chuyển tế bào gốc vào đúng vị trí cần thiết. - Các tế bào được chuyển phải “hợp” được với các tế bào lân cận và không “chạy lung tung”. - Phải điều khiển được quá trình nhân lên của chúng, “bắt” được chúng dừng phân chia đúng thời điểm. - Ngoài ra, các nghiên cứu về tế bào gốc, đặc biệt là tế bào gốc từ phôi còn gặp trở ngại do các vấn đề đạo đức, tôn giáo... Để hạn chế sử dụng tế bào gốc từ phôi, nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu xác định và sử dụng các loại tế bào gốc của cơ thể trưởng thành. VI. Đạo lý sinh học Hiện nay trên thế giới có hai loại tế bào gốc chính đó là tế bào gốc trưởng thành và tế bào gốc phôi người. Tế bào gốc trưởng thành là loại tế bào gốc có nguồn gốc từ những tế bào thuộc một mô đã trưởng thành như máu cuống rốn, tủy sống... Hạn chế của loại tế bào gốc trưởng thành này là chúng không có khả năng biến hóa đa dạng trong khi đó tế bào gốc phôi người có khả năng biến hóa vô song. Từ một tế bào gốc ban đầu, nó có thể tạo thành bất kỳ bộ phận nào trên cơ thể người như mong muốn và nó cũng là tiền đề để nhân bản vô tính. Tuy nhiên nguồn gốc của nó là lấy từ một bào thai người 4-5 ngày tuổi. - 19 - Ngoài ra còn một loại tế bào gốc nữa là tế bào gốc cuống rốn với khả năng ứng dụng nằm ở giữa hai loại tế bào gốc trưởng thành và tế bào gốc phôi người. Tuy nhiên TB gốc có nhiều chủng loại, từ nhiều nguồn với các tính chất khác nhau do vậy trong trị liệu không phải lúc nào cũng mang lại hiệu quả tốt. Một hạn chế nữa là nếu phân lập TB gốc đôi khi chính bệnh nhân gặp rắc rối bởi tỉ lệ thu được thấp, hoặc các TB này ít nhiều đã có sự rối loạn nào đó, do vậy có thể sử dụng chúng. Từ một vài lí do trên người ta nghĩ tới TB gốc phôi và như vậy người ta phải đối mặt với ĐSH bởi ít nhiều gây tổn hại phôi. Kĩ thuật thay thế và ghép mô hay cơ quan ở người sẽ thực hiện dễ dàng hơn với tế bào gốc của người được điều khiển để phát triển thành cơ quan mong muốn đồng thời giải quyết được vấn đề thiếu cơ quan trong cấy ghép. Hơn thế nữa nó cũng mở ra liệu pháp gen tế bào mầm- là phương pháp điều trị, sửa chữa hoặc thay thế gen hỏng cho các giao tử (tinh trùng hoặc tế bào trứng) nhằm tạo ra thế hệ sau bình thường. * Triển vọng của liệu pháp tế bào gốc liệu có thể thành hiện thực Cần phải chú tâm giải quyết những câu hỏi về mặt xã hội và pháp lý, trước khi các liệu pháp tế bào gốc được ứng dụng trong y học. Những vấn đề pháp lý ảnh hưởng đến ứng dụng của tế bào gốc, bao gồm những câu hỏi: bằng cách nào giải quyết được mối lo về sở hữu trí tuệ và bằng cách nào để áp dụng cũng như tuân theo các luật lệ đa dạng, nhưng đôi khi lại mâu thuẫn của địa phương và nhà nước. Những vấn đề xã hội bao gồm mối lo về sự hủy hoại phôi, phân bố lợi ích của nghiên cứu, bảo vệ lợi ích riêng tư cũng như tự nhiên của người hiến trứng và tinh trùng cùng với đối tượng * Những mối quan tâm về mặt luân lý: - 20 -