Sơ lược về tế bào gốc trung mô dây rốn

Bài viết bởi Bác sĩ, Tiến sĩ Hoàng Minh Đức - Trưởng nhóm Dự án sản xuất thử nghiệm - Viện nghiên cứu Tế bào gốc và Công nghệ gen Vinmec

Tế bào gốc trung mô (Mesenchymal stem cells), gọi tắt là TBGTM, là một trong những loại tế bào có tiềm năng rất lớn trong các ứng dụng nghiên cứu y sinh học do khả năng tái tạo, tự làm mới, điều hoà miễn dịch và biệt hoá thành các loại tế bào thuộc lớp trung mô dư xương, sụn, mỡ.

Sau khi Friedenstein lần đầu tiên phát hiện tế bào gốc trung mô từ tủy xương vào năm 1976, thuật ngữ “tế bào gốc trung mô” không chỉ được dùng cho dòng TBGTM từ tủy xương mà còn bao gồm các dòng TBGTM được tìm thấy từ mô mỡ, dây rốn, răng sữa, hoặc các mô tạng khác trong cơ thể [1]. Các nghiên cứu tiền lâm sàng trên mô hình động vật và trong môi trường phòng thí nghiệm (in vitro) đã chứng minh được tác dụng của TBGTM trong điều trị bệnh thông qua việc điều hoà miễn dịch và cơ chế tương tác cận tiết (paracrine) tác động lên các tế bào đích trong môi trường lân cận. TBGTM có khả năng tiếp cận các khu vực bị tổn thương thông qua cảm ứng các cytokines viêm được tiết ra bởi các tế bào tại khu vực thương tổn và tiết ra một loạt các chất kích thích tăng trưởng (growth factors) và các hoạt chất điều hoà phản ứng viêm nhằm đảm bảo sự tái cấu trúc và phục hồi tại vị trí thương tổn.

Trong quá trình phát triển phôi ở người, dây rốn được hình thành từ màng phôi sau thụ tinh và màng niệu nang trở thành một bộ phận đặc biệt kết nối giữa thai nhi, nhau thai và người mẹ. Cấu tạo của dây rốn rất đặc biệt, gồm có 3 phần: màng dây rốn, chất nhầy dạng sệt Wharton’s Jelly và các mạch máu (bao gồm 2 tĩnh mạch và 1 động mạch) [2]. Chức năng chính của lớp màng nhầy Wharton’s Jelly là bảo vệ các mạch máu và ngăn ngừa các hiện tượng tắc nghẽn, xoắn vặn dây rốn. Năm 1991, McElreavey và các cộng sự đã phân lập thành công các tế bào dạng sợi (fibroblast-like cells) từ lớp màng nhầy Wharton’s Jelly và tiến hành phân tích đặc tính sinh học của các dòng tế bào này, sau này được xác định là các tế bào gốc trung mô dây rốn (TBGTMDR) [2].

Nghiên cứu mới đây của nhóm chúng tôi cùng với các nghiên cứu trước đã chỉ ra rằng dòng TBGTMDR có tốc độ tăng sinh và khả năng tự làm mới kéo dài hơn so với các dòng TBGTM từ tủy xương và mô mỡ [3]. TBGTMDR có thể được xử lý và phân lập để nuôi cấy tăng sinh theo quy trình đã được tối ưu trong 3 tiếng và chỉ cần từ một lượng nhỏ dây rốn ban đầu (khoảng 15g). Trên thực tế, các kết quả thu được cũng củng cố thêm cho lập luận rằng có thể nuôi tăng sinh TBGTMDR theo phương pháp thủ công lên đến một triệu tế bào mà không làm thay đổi cấu trúc hệ gen, nhiễm sắc thể và kiểu hình của tế bào [4]. Điều này có thể được giải thích bởi thực tế là dòng TBGTMDR có enzyme telomase hoạt động mạnh, cho phép tế bào tăng sinh trong khi vẫn giữ được tính gốc tế bào qua các lần cấy chuyển (khoảng 25 lần). Do vậy, TBGTMDR có thể dễ dàng thu thập không cần xâm lấn, phân lập, xử lý và nuôi cấy tăng sinh mà không vấp phải các ý kiến về vấn đề đạo đức. Giống như các dòng TBGTM, TBGTMDR biểu hiện các markers đặc hiệu bề mặt (dương tính với CD29, CD44, CD51, CD73, CD90, và CD105; âm tính với CD34 và CD45) và có khả năng biệt hóa thành tế bào xương, tế bào sụn, tế bào mỡ [5].

Khả năng điều hòa miễn dịch của TBGTM nói chung và TBGTMDR nói riêng là một trong những tính chất đang được chú ý trong các nghiên cứu lâm sàng [6]. Bản thân TBGTM có khả năng kích ứng miễn dịch thấp do thiếu HLA-DR và biểu hiện thấp MHC nhóm I [7]. Thêm vào đó, TBGTM không có biểu hiện markers CD80 và CD86, markers làm kích hoạt tế bào miễn dịch T [8]. Tương tự, TBGTMDR đã được chứng minh là có đặc tính ức chế miễn dịch tốt hơn cả trong in vitro và in vivo và không có sự khác biệt giữa các nguồn TBGTMDR (được phân lập từ Wharton’s Jelly, hoặc màng dây rốn hoặc từ hệ thống các động mạch, tĩnh mạch của dây rốn) [9].

Các chất như PGE2, galectin-1 và HLA-G5 được tạo ra bởi các TBGTMDR đóng vai trò như các chất trung gian, xúc tác cho quá trình điều hoà miễn dịch hay ức chế phản ứng miễn dịch [10]. Do vậy, việc thiếu HLA-DR, CD80 và CD86 chỉ ra rằng các TBGTMDR không làm tăng sự thải ghép cấp tính và hệ thống miễn dịch của vật chủ sau khi ghép và phù hợp phương pháp dị ghép đồng loài.

Tài liệu tham khảo:

1 Friedenstein AJ, Gorskaja JF, Kulagina NN. Fibroblast precursors in normal and irradiated mouse hematopoietic organs [in eng]. Exp Hematol 1976;4(5):267-274.

2 McElreavey KD, Irvine AI, Ennis KT et al. Isolation, culture and characterisation of fibroblast-like cells derived from the Wharton's jelly portion of human umbilical cord [in eng]. Biochem Soc Trans 1991;19(1):29S.

3 Hoang VT, Trinh QM, Phuong DTM et al. Standardized xeno- and serum-free culture platform enables large-scale expansion of high-quality mesenchymal stem/stromal cells from perinatal and adult tissue sources. Cytotherapy 2021;23(1):88-99.

4 Lu LL, Liu YJ, Yang SG et al. Isolation and characterization of human umbilical cord mesenchymal stem cells with hematopoiesis-supportive function and other potentials. Haematologica 2006;91(8):1017-1026.

5 Fong CY, Chak LL, Biswas A et al. Human Wharton's jelly stem cells have unique transcriptome profiles compared to human embryonic stem cells and other mesenchymal stem cells [in eng]. Stem Cell Rev 2011;7(1):1-16.

6 Bieback K, Brinkmann I. Mesenchymal stromal cells from human perinatal tissues: From biology to cell therapy [in eng]. World J Stem Cells 2010;2(4):81-92.

7 Schnabel LV, Pezzanite LM, Antczak DF et al. Equine bone marrow-derived mesenchymal stromal cells are heterogeneous in MHC class II expression and capable of inciting an immune response in vitro [in eng]. Stem Cell Res Ther 2014;5(1):13.

8 Yañez R, Lamana ML, García-Castro J et al. Adipose tissue-derived mesenchymal stem cells have in vivo immunosuppressive properties applicable for the control of the graft-versus-host disease [in eng]. Stem Cells 2006;24(11):2582-2591.

9 Kita K, Gauglitz GG, Phan TT et al. Isolation and characterization of mesenchymal stem cells from the sub-amniotic human umbilical cord lining membrane. Stem Cells Dev 2010;19(4):491-502.

10 Cagliani J, Grande D, Molmenti EP et al. Immunomodulation by Mesenchymal Stromal Cells and Their Clinical Applications [in eng]. J Stem Cell Regen Biol 2017;3(2).