Các nguồn tế bào gốc và phương pháp thu thập hiện nay

Trước khi tìm hiểu tế bào gốc lấy từ đâu, cần nắm vững khái niệm cơ bản về loại tế bào đặc biệt này. Tế bào gốc là những đơn vị sinh học có hai khả năng độc nhất: tăng sinh và biệt hóa thành đa dạng tế bào chuyên môn. Khác với các tế bào thông thường đã hoàn thiện chức năng như hồng cầu vận chuyển oxy hay tế bào gan giải độc, tế bào gốc vẫn giữ trạng thái chưa biệt hóa, sẵn sàng chuyển đổi khi cơ thể cần.

Cơ thể người bao gồm hàng nghìn tỷ tế bào chuyên biệt, nhưng tất cả đều có nguồn gốc từ tế bào gốc – những tế bào nguyên thủy xuất hiện ngay từ giai đoạn phôi thai. Khi tế bào gốc phân chia, sản phẩm có thể là tế bào gốc mới (duy trì nguồn tế bào) hoặc tế bào chuyên biệt với chức năng cụ thể như tế bào não, tế bào cơ tim, tế bào xương. Nhờ khả năng này, tế bào gốc trưởng thành góp phần thay mới tế bào trong mô mà chúng cư trú, ở mức độ khác nhau tùy từng loại mô.

*Tế bào gốc máu dây rốn – nguồn tài nguyên quý cho y học tái tạo*

Nội dung chính

Vai trò của tế bào gốc trong cơ thể

Chức năng duy trì và tái tạo

Tế bào gốc không trực tiếp tham gia vào một quá trình sinh lý cụ thể như tiêu hóa hay tuần hoàn. Thay vào đó, chúng giữ vai trò dự trữ, thay thế tế bào bị mất trong phạm vi mô của mình – không phải mọi loại tế bào. Trong điều kiện bình thường, tế bào gốc ở trạng thái nghỉ ngơi, nhưng khi có tổn thương mô, chúng được kích hoạt, phân chia và biệt hóa để sửa chữa vùng tổn thương.

Ứng dụng trong y học hiện đại

Khả năng tự đổi mới và biệt hóa khiến tế bào gốc trở thành đối tượng nghiên cứu quan trọng của y học tái sinh. Ứng dụng đã thành điều trị chuẩn hiện nay là ghép tế bào gốc tạo máu cho một số bệnh ung thư máu và bệnh máu. Các hướng khác – nuôi cấy, định hướng biệt hóa rồi đưa tế bào vào cơ thể để chữa bệnh tim mạch, rối loạn thần kinh hay chấn thương cột sống – vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu.

Các nguồn tế bào gốc chính trong cơ thể

Tế bào gốc phôi

Nguồn gốc và đặc điểm

Tế bào gốc phôi được phân lập từ phôi thai giai đoạn 3-5 ngày tuổi, còn gọi là phôi nang. Ở thời điểm này, phôi có cấu trúc hình cầu rỗng; khối tế bào bên trong phôi nang chính là nguồn tế bào gốc phôi.

Trong nghiên cứu, tế bào gốc phôi được lấy từ trứng thụ tinh tại các phòng khám thụ tinh ống nghiệm nhưng không được cấy vào tử cung. Những phôi này được người hiến tặng đồng ý dùng cho mục đích khoa học sau khi có sự đồng thuận đầy đủ.

Tiềm năng biệt hóa

Đây là loại tế bào gốc đa năng nhất, có khả năng biệt hóa thành bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể trừ nhau thai. Tính linh hoạt vượt trội này khiến tế bào gốc phôi trở thành ứng cử viên hàng đầu cho nghiên cứu y học tái sinh, mở ra khả năng tái tạo mô và cơ quan bị tổn thương.

Hạn chế

Mặc dù tiềm năng lớn, việc sử dụng tế bào gốc phôi vẫn gặp tranh cãi về đạo đức vì liên quan đến việc phá hủy phôi thai. Nhiều quốc gia có quy định chặt chẽ về nghiên cứu loại tế bào này.

Tế bào gốc từ máu và mô dây rốn

Máu dây rốn

Sau khi em bé chào đời, máu còn lại trong dây rốn và nhau thai là nguồn tế bào gốc vô cùng quý giá. Máu dây rốn chứa nhiều tế bào gốc tạo máu – những tế bào nguyên thủy có khả năng biệt hóa thành tất cả các loại tế bào máu: hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu.

Máu được thu sau khi dây rốn đã được kẹp và cắt: kim y khoa được đưa vào tĩnh mạch dây rốn để máu chảy vào túi chứa chất chống đông. Vì thao tác thực hiện trên dây rốn đã tách khỏi bé nên không gây đau cho bé. Theo Hội Sản Phụ khoa Hoa Kỳ (ACOG), việc thu máu cuống rốn không được làm ảnh hưởng đến chăm sóc mẹ và bé hay thay đổi thực hành kẹp rốn muộn; tình trạng sức khỏe của mẹ hoặc bé cũng có thể khiến không thu đủ mẫu.

Mô dây rốn

Bên cạnh máu, mô dây rốn – cấu trúc xung quanh các mạch máu trong dây rốn – cũng chứa tế bào gốc, chủ yếu là tế bào gốc trung mô. Trong phòng thí nghiệm, tế bào gốc trung mô có thể biệt hóa thành tế bào xương, sụn, mỡ; các khả năng khác vẫn đang được nghiên cứu.

Tế bào từ dây rốn được lấy từ trẻ sơ sinh nên “trẻ” hơn tế bào của người trưởng thành, việc thu thập không cần thủ thuật trên cơ thể mẹ hay bé và không gây tranh cãi đạo đức. Tuy vậy, mỗi nguồn đều có ưu – nhược riêng: một nghiên cứu so sánh (Kern và cộng sự, Stem Cells 2006) ghi nhận tế bào gốc trung mô từ máu cuống rốn tăng sinh mạnh nhất nhưng tỷ lệ phân lập thành công thấp hơn (63% so với 100% ở tủy xương và mô mỡ) và không biệt hóa thành tế bào mỡ.

Ý nghĩa của lưu trữ

Trước đây, dây rốn và nhau thai thường bị loại bỏ sau sinh. Ngày nay, máu và mô dây rốn có thể được thu thập và bảo quản đông lạnh tại ngân hàng tế bào gốc. Máu cuống rốn là nguồn tế bào gốc tạo máu đã được dùng trong ghép cho một số bệnh máu, rối loạn miễn dịch và chuyển hóa. Cha mẹ nên biết thêm các khuyến cáo của ACOG: mẫu máu cuống rốn của chính trẻ không dùng được để điều trị bệnh di truyền hay ung thư máu của chính trẻ (vì mẫu mang cùng biến đổi gen hoặc tế bào tiền ung thư); hiện chưa có bằng chứng ủng hộ dùng mẫu tự thân cho y học tái tạo; và ACOG khuyến nghị hiến tặng cho ngân hàng công cộng hơn là lưu trữ tư nhân thường quy. Nên thảo luận kỹ với bác sĩ trước khi quyết định.

*Các tế bào gốc được nuôi cấy và quan sát trong môi trường phòng lab hiện đại*

Tế bào gốc từ tủy xương

Đặc điểm và vị trí

Tủy xương là mô mềm nằm trong lòng xương, chịu trách nhiệm sản xuất tế bào máu. Đây là nguồn giàu tế bào gốc tạo máu, tương tự như trong máu dây rốn. Ngoài ra, tủy xương còn chứa một tỷ lệ nhỏ tế bào gốc trung mô.

Tủy xương thường được lấy ở xương hông (vùng gai chậu).

Phương pháp thu thập

Theo Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ (NCI), tủy xương được lấy bằng kim lớn đưa qua da vào xương hông, người hiến cần gây mê toàn thân, và thủ thuật mất khoảng 1 giờ đến 90 phút. Đây là thủ thuật xâm lấn, cần thực hiện tại cơ sở y tế có chuyên môn.

Hạn chế

Tế bào gốc trung mô chỉ chiếm khoảng 0,001–0,01% số tế bào có nhân trong tủy xương (Jeyaraman và cộng sự, 2022), và số lượng cũng như khả năng biệt hóa của chúng giảm dần theo tuổi (Kern và cộng sự, 2006). Với ghép tế bào gốc tạo máu từ người khác, cần tìm người hiến có mức độ hòa hợp phù hợp; rủi ro chính là thải ghép và bệnh ghép chống chủ (GVHD), không phải “phản ứng tự miễn”. Dùng tế bào tự thân hay từ người hiến tùy thuộc vào bệnh và do bác sĩ điều trị quyết định.

Tế bào gốc từ máu ngoại vi

Cơ chế di chuyển

Trong điều kiện bình thường, một số ít tế bào gốc trưởng thành có thể di chuyển từ tủy xương ra dòng máu ngoại vi để đến các cơ quan, bộ phận cần sửa chữa trong cơ thể. Tuy nhiên, số lượng tế bào gốc lưu thông trong máu thường rất hạn chế.

Phương pháp huy động

Để tăng số lượng tế bào gốc trong máu ngoại vi, bác sĩ có thể sử dụng thuốc huy động như G-CSF (yếu tố kích thích bạch cầu hạt). Thuốc này kích thích tủy xương giải phóng tế bào gốc ra máu với số lượng lớn. Theo NCI, thuốc được dùng trong 4–5 ngày trước khi thu thập.

Quy trình thu thập

Thu thập tế bào gốc từ máu ngoại vi dùng máy tách tế bào (gạn tách – apheresis): máu được lấy ra, đi qua máy để giữ lại tế bào gốc, phần còn lại được trả về cơ thể. Theo NCI, mỗi lần gạn tách mất khoảng 4–6 giờ. Cách này không cần gây mê và chọc vào xương như lấy tủy.

Nếu ngày đầu chưa thu đủ tế bào, có thể cần thu thêm lần nữa.

Tế bào gốc từ mô mỡ

Ưu điểm

Mô mỡ là nguồn tế bào gốc trung mô ở người trưởng thành. Trong nghiên cứu so sánh của Kern và cộng sự (2006), mô mỡ có tần suất tạo cụm tế bào gốc trung mô cao nhất so với tủy xương và máu cuống rốn, và tỷ lệ phân lập thành công đạt 100%.

Phương pháp lấy

Quy trình thu thập tế bào gốc từ mô mỡ gần giống với thủ thuật hút mỡ thẩm mỹ. Bác sĩ sử dụng kim đặc biệt để hút một lượng nhỏ mô mỡ từ vùng bụng, đùi hoặc mông. Đây vẫn là thủ thuật xâm lấn, cần thực hiện tại cơ sở y tế có chuyên môn và cần thời gian để vùng lấy mẫu hồi phục.

Tế bào gốc từ nước ối

Nước ối bao quanh thai nhi trong suốt thai kỳ cũng chứa tế bào gốc. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện những tế bào này có khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào chuyên biệt. Tuy nhiên, việc thu thập nước ối có nguy cơ cho thai nhi, nên chỉ được thực hiện khi có chỉ định y khoa rõ ràng, thường là trong các xét nghiệm chẩn đoán trước sinh.

Các nguồn khác

Tủy răng sữa

Răng sữa khi rụng tự nhiên ở trẻ em là nguồn tế bào gốc dễ thu thập và không xâm lấn. Tế bào gốc từ tủy răng sữa đang được nghiên cứu ứng dụng trong y học.

Các mô khác

Tế bào gốc còn được tìm thấy ở nhiều mô khác như não, da, cơ, mạch máu, ruột, tinh hoàn. Tuy nhiên, số lượng thường rất hạn chế và việc thu thập gặp nhiều khó khăn kỹ thuật.

*Tế bào gốc được nuôi cấy trong điều kiện vô trùng và kiểm soát nghiêm ngặt*

Tế bào gốc đa năng cảm ứng – Đột phá từ phòng thí nghiệm

Khám phá mang tính cách mạng

Năm 2006, nhóm của nhà khoa học Nhật Bản Shinya Yamanaka công bố cách tái lập trình nguyên bào sợi của chuột thành tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC) (Takahashi và Yamanaka, Cell 2006). Năm 2012, ông cùng Sir John B. Gurdon được trao giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học cho phát hiện tế bào trưởng thành có thể được tái lập trình thành tế bào đa năng.

Quy trình tạo ra

Tế bào gốc đa năng cảm ứng được tạo bằng cách đưa bốn yếu tố (Oct3/4, Sox2, c-Myc và Klf4 – thường gọi là các yếu tố Yamanaka) vào tế bào trưởng thành như nguyên bào sợi da. Những gen này “quay ngược đồng hồ sinh học”, khiến tế bào trở lại trạng thái chưa biệt hóa, có đặc tính gần giống tế bào gốc phôi.

Ưu điểm và hạn chế

iPSC có khả năng biệt hóa gần giống tế bào gốc phôi; có thể tạo từ chính tế bào của người bệnh nên giảm nguy cơ thải ghép; và không cần dùng phôi nên tránh được tranh cãi về phá hủy phôi. Tuy nhiên, độ an toàn lâu dài của tế bào tạo từ iPSC vẫn đang được đánh giá, và phần lớn ứng dụng vẫn ở giai đoạn nghiên cứu.

Các nhà khoa học kỳ vọng trong tương lai có thể ứng dụng loại tế bào này trong điều trị cá thể hóa – tạo ra tế bào gốc riêng cho từng bệnh nhân từ chính tế bào của họ.

So sánh các nguồn tế bào gốc

Về mức độ non trẻ

Tế bào gốc phôi và tế bào từ dây rốn là “non” nhất. Tế bào từ tủy xương, máu ngoại vi, mô mỡ của người trưởng thành chịu ảnh hưởng của tuổi tác; ví dụ, số lượng và khả năng biệt hóa của tế bào gốc trung mô tủy xương giảm dần khi tuổi tăng.

Về tiềm năng biệt hóa

Tế bào gốc phôi và iPSC có tiềm năng biệt hóa cao nhất, có thể tạo thành hầu hết các loại tế bào. Tế bào gốc từ dây rốn, tủy xương, máu, mô mỡ có giới hạn hơn, thường chỉ biệt hóa thành một số loại tế bào nhất định; giữa các nguồn này cũng có khác biệt riêng chứ không có thứ bậc chung.

Về tính khả thi

Máu và mô dây rốn được thu thập không cần thủ thuật trên cơ thể mẹ hay bé, nhưng chỉ có một cơ hội duy nhất khi trẻ chào đời. Máu ngoại vi sau huy động cũng khá thuận tiện. Tủy xương và mô mỡ cần thủ thuật xâm lấn hơn. Tế bào gốc phôi và iPSC cần quy trình phức tạp trong phòng thí nghiệm.

Về vấn đề đạo đức

Tế bào gốc phôi gây tranh cãi vì liên quan đến phá hủy phôi. Tế bào từ dây rốn, máu, tủy xương, mô mỡ và iPSC không có vấn đề này.

Ứng dụng thực tế của các nguồn tế bào gốc

Nghiên cứu bệnh lý

Bằng cách nuôi cấy tế bào gốc và quan sát quá trình biệt hóa thành tế bào xương, cơ tim, thần kinh, các nhà khoa học hiểu rõ hơn cơ chế phát triển của bệnh tật. Đây là nền tảng để phát triển thuốc và liệu pháp mới.

Thử nghiệm thuốc

Trước khi thử nghiệm trên người, thuốc mới được kiểm tra trên tế bào gốc đã biệt hóa. Ví dụ, thuốc điều trị thần kinh được thử trên tế bào thần kinh từ tế bào gốc để đánh giá hiệu quả và độ an toàn.

Y học tái sinh

Mục tiêu của hướng này là phát triển tế bào gốc thành tế bào cụ thể như tế bào cơ tim, tế bào thần kinh để sửa chữa mô và cơ quan bị tổn thương. Phần lớn vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và thử nghiệm lâm sàng.

Ứng dụng đã thành điều trị chuẩn là ghép tế bào gốc tạo máu (từ tủy xương, máu ngoại vi hoặc máu dây rốn) cho bệnh bạch cầu, u lympho, đa u tủy, hội chứng rối loạn sinh tủy và một số bệnh máu khác (NCI). Với bệnh tim mạch, đột quỵ, Parkinson, Alzheimer, chấn thương cột sống, tiểu đường, các ứng dụng vẫn đang được nghiên cứu, chưa phải điều trị được phê duyệt.

Quy trình lưu trữ tế bào gốc

Sàng Lọc và Kiểm Tra

Trước khi thu thập tế bào gốc, người sử dụng sẽ được xét nghiệm sàng lọc và kiểm tra sức khỏe theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Quá trình này giúp đảm bảo rằng tế bào gốc thu thập từ cơ thể là an toàn và có chất lượng tốt.

Thu Thập Mẫu

Sau khi hoàn tất kiểm tra sức khỏe, mẫu được thu thập tại cơ sở y tế trong điều kiện vô trùng để hạn chế nhiễm bẩn. Tại VICELLS, phạm vi được Bộ Y tế cấp phép (01/2025) gồm tiếp nhận, bảo quản, lưu giữ, vận chuyển và cung ứng mẫu từ máu dây rốn, mô dây rốn, máu ngoại vi và mô mỡ. VICELLS là ngân hàng mô, không thực hiện điều trị.

Vận Chuyển và Xử Lý

Mẫu tế bào gốc sẽ được vận chuyển trong điều kiện kiểm soát nhiệt độ và đến phòng thí nghiệm trong khung thời gian quy định. Tại phòng thí nghiệm, mẫu sẽ được tách chiết, đếm và phân tích chất lượng bằng các thiết bị hiện đại, nhằm đảm bảo tế bào gốc đáp ứng tiêu chuẩn tốt nhất để bảo quản và sử dụng sau này.

Bảo Quản

Tế bào gốc sẽ được bảo quản ở nhiệt độ cực thấp, thường là -196°C trong nitơ lỏng. Ở nhiệt độ này, hoạt động sinh học của tế bào gần như dừng lại, cho phép tế bào được bảo quản lâu dài. Một nghiên cứu trên máu cuống rốn đông lạnh đến 23,5 năm (Broxmeyer và cộng sự, Blood 2011) ghi nhận tỷ lệ hồi phục tế bào tạo máu 80–100%, dù có một số mẫu hồi phục thấp. Chất lượng mẫu sau rã đông vẫn cần được kiểm tra trước khi sử dụng.

Kết luận

Hiểu rõ tế bào gốc lấy từ đâu giúp chúng ta nhận thức được nguồn tài nguyên quý giá mà cơ thể sở hữu. Từ phôi thai đến dây rốn, từ tủy xương đến mô mỡ, mỗi nguồn tế bào gốc đều có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với các mục đích nghiên cứu và điều trị khác nhau.

Máu và mô dây rốn có ưu điểm là thu thập không cần thủ thuật trên cơ thể mẹ hay bé, tế bào còn “trẻ” và không gây tranh cãi đạo đức. Khi cân nhắc lưu trữ, cha mẹ nên tìm hiểu cả giới hạn của mẫu tự thân và lựa chọn hiến tặng cho ngân hàng công cộng theo khuyến cáo của ACOG, rồi thảo luận với bác sĩ.

Y học tái sinh đang tiếp tục nghiên cứu các nguồn tế bào gốc này cho nhiều bệnh lý. Hiện nay, ứng dụng đã được chuẩn hóa chủ yếu vẫn là ghép tế bào gốc tạo máu; các hướng khác cần thêm thời gian và bằng chứng.