Các tế bào gốc trưởng thành được tìm thấy trong nhiều mô ở bên trong cơ thể con người như tim, phổi, xương, da… Tế bào gốc trưởng thành đang được ứng dụng rộng rãi nhất trong các phương pháp trị liệu dựa trên tế bào.
Các tế bào gốc trưởng thành được tìm thấy trong nhiều mô ở bên trong cơ thể con người như tim, phổi, xương, da… Tế bào gốc trưởng thành đang được ứng dụng rộng rãi nhất trong các phương pháp trị liệu dựa trên tế bào.
Tế bào gốc trưởng thành, hay còn được gọi là Adult Stem Cells (ASC) trong tiếng Anh, được phát hiện trong các loài động vật có vú, đặc biệt là ở con người. Chúng tồn tại khắp nơi trên cơ thể và có đặc điểm quan trọng là khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau. Nhiệm vụ chính của chúng là nhân lên, thực hiện quá trình phân chia để tạo ra các tế bào mới, thay thế những tế bào tự nhiên đã chết hoặc bị hư hại do bệnh lý hoặc chấn thương.
Tuy nhiên, là một kết quả tự nhiên của quá trình lão hóa, số lượng và chất lượng của các tế bào gốc trưởng thành trong cơ thể con người giảm dần theo tuổi tác. Sự lão hóa của các tế bào gốc ở người trưởng thành ảnh hưởng đến khả năng tái tạo, tăng trưởng và phân lập của chúng, góp phần giảm khả năng duy trì và sửa chữa mô.
Mặc dù tiềm năng biệt hóa của tế bào gốc trưởng thành thấp hơn so với tế bào gốc phôi, nhưng chúng lại đang nhận được sự quan tâm và nghiên cứu mạnh mẽ hơn. Lĩnh vực nghiên cứu về tế bào gốc trưởng thành vẫn tiếp tục đầu tư, không gặp những tranh cãi về đạo đức và tôn giáo như loại tế bào gốc phôi.
Tế bào gốc trưởng thành là đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất.
Khi tiến hành nghiên cứu về tế bào gốc trên cơ thể con người, có thể quan sát các tế bào gốc trưởng thành được lấy từ những nguồn sau:
Tủy xương chứa ít nhất hai loại tế bào gốc khác nhau: tế bào gốc tạo máu và tế bào gốc trung mô.
Tế bào gốc tạo máu (Hematopoietic Stem Cell - HSC) là tế bào nguyên thủy chưa trưởng thành có khả năng sinh trưởng và phát triển thành nhiều loại tế bào máu khác nhau, bao gồm bạch cầu, hồng cầu, và tiểu cầu. Chúng thường phân chia liên tục để thay thế cho những tế bào máu cũ già yếu, chiếm tỷ lệ rất nhỏ trong tủy xương, khoảng 0,01%. Các tế bào này có thể được thu nhận trực tiếp từ tủy xương hoặc kích thích để di chuyển vào dòng máu để thu nhận từ máu ngoại vi.
Ngoài tế bào gốc tạo máu, tủy xương còn chứa tế bào gốc trung mô (Mesenchymal Stem Cell - MSC). Các tế bào này có khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau của mô liên kết, như nguyên bào xương, nguyên bào sụn, tế bào cơ, và tế bào mỡ. Vai trò của tế bào gốc trung mô là duy trì và phục hồi các mô trong trường hợp cơ thể bị tổn thương hoặc thoái hóa nghiêm trọng.
Tế bào gốc mô mỡ (Adipose-derived stem cells - ADSC) được phát hiện đầu tiên vào năm 1980, khi một nghiên cứu trên bò cho thấy rằng mỡ chứa những tế bào giống tế bào gốc trung mô và góp phần vào quá trình hình thành mỡ. Các nghiên cứu sau đó trên các loài động vật khác đã đưa ra kết quả tương tự.
Hiện nay, những tế bào gốc mô mỡ được xác định mang những đặc điểm tương tự như tế bào gốc trung mô từ tủy xương (nên còn được gọi là tế bào gốc trung mô từ mô mỡ), mở ra tiềm năng lớn trong lĩnh vực điều trị. Mô mỡ có ưu điểm là phổ biến trong cơ thể người, có thể thu nhận dễ dàng, và tế bào này nhanh chóng tái tạo trong cơ thể. Với sự hiện diện lớn của mỡ trong cơ thể, tế bào gốc mô mỡ có thể thu nhận một lượng đáng kể và được cấy ghép ngay, hoặc được nuôi cấy tăng sinh và lưu trữ lâu dài để sử dụng khi cần thiết.
Các nghiên cứu tiền lâm sàng đã chứng minh rằng tế bào gốc trưởng thành từ các cơ quan khác nhau có khả năng tái tạo cấu trúc và chức năng của cơ quan đó.
Trước đây, người ta tin rằng não người trưởng thành không thể tạo ra các tế bào thần kinh mới. Tuy nhiên, đến những năm 1990, những nhà khoa học đã xác định được rằng não chứa các tế bào gốc có khả năng sinh ra các tế bào thần kinh đệm hình sao (astrocyte), tế bào thần kinh ít nhánh (ologodendrocyte) và tế bào neuron. Những tế bào gốc thần kinh này được phân lập từ các vùng khác nhau của não, bao gồm cả khứu giác để thuận tiện trong quá trình nghiên cứu.
Các nghiên cứu hiện nay đã chứng minh rằng chúng có khả năng tạo ra các tế bào của các loại mô khác nhau, như tế bào máu và tế bào cơ. Trên mô hình động vật, các tế bào gốc thần kinh hứa hẹn có khả năng tham gia vào quá trình sửa chữa tổn thương sau đột quỵ, giảm thoái hóa não hay Parkinson.
Khác với tế bào gốc phôi có khả năng biệt hóa thành mọi loại tế bào trong cơ thể, hầu hết các tế bào gốc trưởng thành có hạn chế về tiềm năng, chỉ có thể chuyển hóa thành một số loại tế bào chuyên hóa cụ thể. Trước sức mạnh lớn của tế bào gốc phôi, các nhà nghiên cứu không ngừng tìm kiếm cách phát hiện hoặc tạo ra các loại tế bào có đặc tính tương tự.
Năm 2006, nhà khoa học Nhật Bản Shinya Yamanaka đã sử dụng yếu tố phiên mã hoạt động từ giai đoạn phôi để "tái tạo" tế bào sợi (loại tế bào đã chuyển hóa sâu) thành trạng thái đa tiềm năng, được gọi là tế bào gốc đa tiềm năng cảm ứng (induced Pluripotent Stem cell - iPS cell). Chúng có khả năng biệt hóa thành mọi loại tế bào trong cơ thể, không vi phạm đạo đức và có thể được tạo ra từ chính bệnh nhân, giảm thiểu vấn đề đào thải miễn dịch. Vì lẽ này, tế bào iPS hứa hẹn mang lại ứng dụng mạnh mẽ trong lĩnh vực y học trong tương lai gần.
Năm 2010, nhóm nghiên cứu của Mari Dezawa đã khám phá một nhóm tế bào gốc cư trú trong mô liên kết của hầu hết các cơ quan trong cơ thể, được biết đến với tiềm năng biệt hóa thành mọi loại tế bào cơ thể, và chúng được gọi là tế bào muse (Multi-lineage differentiating stress enduring cell). Tế bào muse không chỉ có khả năng biệt hóa mạnh mẽ giống như tế bào iPS, mà còn có nhiều ưu điểm nổi bật: chúng là loại tế bào tự nhiên của cơ thể, không đòi hỏi những biến đổi gen phức tạp trong phòng thí nghiệm, không gây hình thành u và dễ dàng định vị được các vùng tổn thương để thực hiện quá trình tái tạo mô. Do đó, tế bào muse hứa hẹn mang lại ứng dụng rộng rãi trong tương lai. Tuy nhiên, do chiếm tỷ lệ rất thấp trong cơ thể, việc phân lập chúng vẫn là một thách thức.
Nhiều loại tế bào gốc trưởng thành có khả năng tăng sinh tốt.
Có rất nhiều loại tế bào gốc trưởng thành. Trong số đó, một số loại tiêu biểu bao gồm:
Tế bào gốc trung mô (MSC), xuất phát từ mô đệm, có khả năng biến đổi thành nhiều loại mô khác nhau. MSC đã được tách ra từ nhiều nguồn khác nhau như thai nhi, mô mỡ và tủy xương. Điều này đồng nghĩa với việc chúng có khả năng chuyển đổi từ môi trường gây viêm sang môi trường tế bào chống viêm hoặc tạo mô mới. MSC có thể điều chỉnh phản ứng miễn dịch bằng cách ảnh hưởng đến tế bào lympho T và tiết ra các chất trung gian có tác dụng sinh học để hỗ trợ quá trình phát triển tế bào cục bộ.
MSC cũng có tác dụng chống viêm và khuyến khích quá trình lành mô trong các môi trường viêm. Tế bào gốc trung mô, với khả năng biến đổi đa dạng, góp phần vào việc điều tiết phản ứng miễn dịch và hỗ trợ cung cấp dinh dưỡng.
Các nhà khoa học đã khám phá tế bào gốc tạo máu (Hematopoietic stem cells) trong tủy xương hơn 50 năm trước. Những tế bào gốc trưởng thành này đã chủ yếu được sử dụng trong quá trình cấy ghép cho bệnh nhân mắc bệnh bạch cầu và các bệnh khác trong suốt nhiều thập kỷ.
Tế bào gốc tạo máu có khả năng tự tái tạo, biệt hoá thành nhiều loại tế bào máu chuyên biệt như hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu. Giới chuyên môn cũng đang tập trung nghiên cứu những đặc tính ưu việt của loại tế bào gốc này, nhằm tìm ra tiềm năng ứng dụng với nhóm bệnh lý u lympho, đa u tuỷ xương, thiếu máu tan máu di truyền hoặc rối loạn miễn dịch.
Sự tồn tại của tế bào gốc trong não người trưởng thành đã được chứng minh thông qua quá trình hình thành tổng hợp tế bào thần kinh và sự tạo mới thần kinh trong não. Mặc dù quá trình tạo ra tế bào thần kinh mới chủ yếu diễn ra ở một số khu vực như vỏ não và đồi thị, nhưng sự hiện diện của tế bào gốc trong não người trưởng thành vẫn là một chủ đề gây tranh cãi.
Tế bào gốc thần kinh thường được nuôi cấy trong ống nghiệm và chứa một tỷ lệ lớn tế bào gốc. Mặc dù khi được cấy trở lại não, các tế bào thần kinh không hoạt động như tế bào gốc ban đầu, nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng phản ứng này có thể phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy và chúng có khả năng tự nhân giống và biến đổi thành nhiều loại tế bào khác nhau.
Hầu hết các mô biểu mô (Epithelial stem cells) chứa tế bào gốc. Các tế bào gốc biểu mô nằm trong lớp lót của các cấu trúc như đường tiêu hóa, đường hô hấp, giác mạc, và nang lông. Chúng có khả năng biệt hóa thành các tế bào hấp thụ, tế bào tiết chất nhờn, tế bào ruột, và tế bào Paneth, đóng vai trò quan trọng trong miễn dịch đường ruột.
Tế bào gốc biểu bì là một loại tế bào gốc trưởng thành, có thể thu thập từ mô da người, nuôi cấy và tăng sinh trong môi trường thí nghiệm để tạo thành lớp biểu bì mới. Các nghiên cứu tập trung đánh giá khả năng hỗ trợ phục hồi bề mặt da bị tổn thương, nhất với trường hợp bỏng diện rộng hoặc mất da nghiêm trọng.
Có khá nhiều nhóm tế bào gốc trưởng thành khác nhau.
Song, lớp biểu bì được tạo ra từ tế bào gốc biểu bì chủ yếu thay thế phần biểu bì của da, không tái tạo đầy đủ các cấu trúc phụ thuốc của da như nang lông, tuyến mồ hôi hay tuyến bã nhờn. Cho nên lĩnh vực này vẫn đang tiếp tục được xem xét, cần thêm dữ liệu đánh giá khả năng tái tạo mô da trong tương lai.
Các tế bào gốc của đường tiêu hóa tập trung cư trú trong các "ngách" tại các hầm ruột và tuyến dạ dày. Sự chuyển đổi của chúng vào niêm mạc đường tiêu hóa qua cơ chế và hướng khuếch tán của dòng vô tính đang là điểm tranh cãi, với trọng tâm tập trung vào vị trí và bản chất của tế bào gốc đường tiêu hóa.
Gan có khả năng tái tạo mạnh mẽ, sử dụng các phương thức tái tạo khác nhau tùy thuộc vào loại và mức độ tổn thương. Các tế bào gan trưởng thành có khả năng nhân lên để thay thế các mô bị tổn thương, từ đó hỗ trợ quá trình phục hồi chức năng của nhu mô gan. Trong trường hợp tổn thương gan mãn tính, một khía cạnh quan trọng của quá trình này là sự kích hoạt của khoang tế bào gốc tiềm năng tại các nhánh nhỏ nhất của đường mật trong gan, được gọi là phản ứng ống tế bào bầu dục.
Các tế bào hình bầu dục này xuất phát từ ống Hering, đóng vai trò trong việc mở rộng các quần thể đường mật trước khi chúng biệt hóa thành tế bào gan. Tuy nhiên, trong cấu trúc gan của người, đường mật tổ chức khác biệt, với ống dẫn kéo dài đến một phần ba gần của tiểu thùy. Do đó, cần phải điều chỉnh thuật ngữ từ "tế bào hình bầu dục" thành "tế bào tiền thân của gan" để chính xác mô tả quá trình này.
Các tế bào sản xuất insulin trước đây được tạo ra từ tế bào gốc đa năng. Quá trình tạo ra các tế bào này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn tế bào mới cho phát triển thuốc và phương pháp cấy ghép tế bào cho những người mắc bệnh tiểu đường. Tế bào beta, chịu chu kỳ thay đổi khoảng 40-50 ngày một lần thông qua quá trình apoptosis, cũng như sự nhân lên và biệt hóa của các tế bào mới tạo ra từ tế bào biểu mô tiền thân nằm trong ống tụy.
Trong lĩnh vực nghiên cứu y sinh, tế bào gốc trưởng thành hiện được quan tâm đặc biệt nhờ khả năng tự đổi mới và biệt hoá thành các loại tế bào chuyên biệt. Các nghiên cứu về tế bào gốc trưởng thành cũng đang góp phần mở rộng hiểu biết về cơ chế hoạt động của cơ thể, quá trình tổn thương mô và khả năng tái tạo tự nhiên của các cơ quan.
Với tiềm năng biệt hoá thành nhiều loại tế bào khác nhau, tế bào gốc trưởng thành được đưa vào nghiên cứu tìm hiểu cơ chế hình thành và tiến triển bệnh. Qua đó, hy vọng đánh giá sự thay đổi của tế bào trong nhiều nhóm bệnh lý khác nhau, bổ sung cơ sở dữ liệu cho y học hiện đại.
Một trong những hướng nghiên cứu nổi bật nhất của tế bào gốc trưởng thành là khả năng tham gia vào quá trình duy trì, phục hồi mô. Nhiều công trình khoa học đã diễn ra, tập trung đánh giá tiềm năng của tế bào gốc trong tái tạo mô da, xương sụn, cơ, mạch máu và các cơ quan khác.
Tế bào gốc trưởng thành cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và thử nghiệm các loại thuốc mới. Tiềm năng ứng dụng này không chỉ mở ra nhiều triển vọng trong lĩnh vực nghiên cứu y học, mà còn mang lại hy vọng lớn hơn cho những người bệnh đang mắc phải các bệnh lý nghiêm trọng.
Tế bào gốc trưởng thành đã được ứng dụng vào y tế hiện đại.
Có thể nói, tế bào gốc trưởng thành đang là một trong những lĩnh vực nhận được nhiều sự quan tâm trong y học hiện đại nhờ khả năng tăng sinh, biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau và tiềm năng ứng dụng trong y học tái tạo. Tuy nhiên, đây vẫn là lĩnh vực đang được nghiên cứu và phát triển không ngừng, với nhiều ứng dụng cần tiếp tục được đánh giá thông qua các nghiên cứu và thử nghiệm khoa học trước khi được triển khai rộng rãi.
Trên thực tế có các loại tế bào gốc phổ biến như tế bào gốc phôi, tế bào gốc mô và máu dây rốn, tế bào gốc đa năng cảm...