Tiềm năng biệt hóa thần kinh của tế bào gốc trung mô

31/03/2020
Lưu trữ Tế bào gốc trung mô

Bài được viết bởi

  • ThS. Bùi Việt Anh – Giám đốc Khối Liệu pháp Tế bào, Trung tâm Công nghệ cao Vinmec và
  • ThS. Nguyễn Huyền Nhung - Khối Liệu pháp Tế bào, Trung tâm Công nghệ cao Vinmec

Tế bào gốc trung mô (Mesenchymal stem cell- MSCs) là những tế bào gốc trưởng thành đa năng, có khả năng tự tăng sinh và biệt hóa thành các tế bào thuộc mô liên kết như mỡ, xương, sụn và các loại tế bào khác như tế bào thần kinh, gan, tụy, thận...MSCs được ứng dụng nhiều trong ghép đồng loài, hỗ trợ chống thải ghép, các bệnh tự miễn ... và trở thành một hiện tượng trong y học tái tạo.

1. Các nguồn của tế bào gốc trung mô (Mesenchymal Stromal Cell - MSC)

Các tế bào gốc trung mô (MSC) được phát hiện lần đầu tiên bởi Friedenstein vào năm 1976, chúng là các tế bào gốc trưởng thành được tìm thấy trên khắp cơ thể và có chung những đặc điểm riêng biệt. MSC là các tế bào bám dính và có thể biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau. Do đó, chúng có thể tái tạo xương, sụn và chất béo và thậm chí trở thành tế bào nội mô, tế bào cơ hoặc tế bào thần kinh trong những điều kiện phù hợp.

Những bằng chứng đều cho thấy rằng MSC có mặt trong hầu hết các mô của con người, tuy nhiên MSC có nguồn gốc từ tủy xương là một trong những dòng MSC được biết đến đầu tiên và cũng tiên tiến nhất trong các thử nghiệm lâm sàng. Vì những lý do đó, chúng thường đóng vai trò là “tiêu chuẩn vàng” so với các nguồn khác của MSC. Nhiều nguồn khác bao gồm mô mỡ, cuống rốn, máu cuống rốn, tủy răng, ... đã được xác định. Mặc dù tương tự nhau, các MSC có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau có các đặc điểm, ưu - nhược điểm riêng biệt, bao gồm tiềm năng khác biệt và khả năng tăng sinh, ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng của chúng. Do đó, chúng có thể được sử dụng cho các ứng dụng lâm sàng cụ thể trong những lĩnh vực y học tái tạo và kỹ thuật mô học.

2. Vai trò của tế bào gốc trung mô trong liệu pháp tế bào nói chung và trong các căn bệnh thần kinh nói riêng

MSC là một vấn đề nổi bật trong kỷ nguyên nghiên cứu hiện nay, do ý nghĩa sinh học và ứng dụng lâm sàng của chúng. MSC có các ưu điểm như không quá khó khăn trong quá trình phân lập và nuôi cấy, khả năng biệt hóa thành các dòng tế bào khác, có “lực hút” đặc biệt với khu vực bị thương (homing).

Chúng cũng có chức năng chống viêm và chống lại quá trình chết theo lập trình của tế bào trong các mô bị tổn thương cũng như điều hòa miễn dịch bằng các tín hiệu tế bào, kháng khuẩn và điều hòa nội độc tố. Chúng có thể kích hoạt các tế bào gốc cư trú khác và kích thích sự hình thành mạch mới. Những đặc tính đặc biệt này làm cho MSC trở thành một nguồn thích hợp để điều trị lâm sàng một số bệnh ở người. Tuy nhiên, liệu pháp tế bào của MSC đã được sử dụng một cách hiệu quả để điều trị một số rối loạn, bao gồm các bệnh chuyển hóa, thoái hóa và viêm, sửa chữa và tái tạo các mô bị hỏng như các mô thần kinh, phổi, ....

2.1. “Lực hút đặc biệt” với khu vực bị thương (Homing)

MSC có khả năng để di chuyển theo mạch máu của một mô và xuyên qua lớp nội mạc mô tới các vị trí bị tổn thương. Nhiều cơ chế đã được đưa ra để giải thích hiện tượng này, López Ponte và các đồng nghiệp đã đưa ra cơ chế về sự di cư của MSC bị ảnh hưởng bởi một số chemokine và các yếu tố tăng trưởng. Một cơ chế khác là sự bám dính của MSC vào nội mô của mô bị tổn thương do sự biểu hiện của phân tử kết dính tế bào mạch máu (VCAM-1).

Hình 1 cho thấy cơ chế homing của MSC đến các vị trí tổn thương và xâm nhập và hoạt động tương tự như cơ chế homing của bạch cầu. MSC cũng như bạch cầu có khả năng di chuyển về phía chemokine nhờ ảnh hưởng của các protein selectins và integrins được tiết ra bởi lớp nội mô. Ngoài ra, MSC có thể xâm nhập vào các vị trí viêm bởi một số enzyme như MMP (ma trận metalloproteinase) và TIMP (chất ức chế mô của ma trận metallicoproteinase). Khi các vị trí tổn thương lan rộng hoặc mô bị tổn thương không dễ tiếp cận, khả năng homing của MSC đặc biệt có giá trị.

Tế bào gốc
Cơ chế homing của MSC tới vị trí vết thương

2.2. Sửa chữa và tái tạo mô

MSC cải thiện môi trường của vết thương thông qua việc tiết ra các yếu tố tín hiệu tế bào (paracrine). Tín hiệu paracrine điều chỉnh đáng kể sự tăng sinh, hoạt động chống oxy hóa và sự biệt hóa của tế bào. Nó không chỉ kêu gọi các đại thực bào và tế bào nội mô tự sửa chữa, mà các tín hiệu này cũng có khả năng kích thích các tế bào gốc cư trú tại chính vị trí vết thương để giúp quá trình sửa chữa mô. Theo đó, cơ chế tái tạo mô được kích hoạt bằng cách kích thích các quá trình tự sửa chữa của mô thông qua việc tăng sinh các tế bào hoặc kích hoạt tế bào gốc cư trú tại vị trí vết thương biệt hóa.

2.3. Miễn dịch

MSC có thể tiết ra một số yếu tố điều hòa đặc trưng cho cơ chế điều hòa miễn dịch. Chúng có thể hoạt động bằng cách ức chế sự tăng sinh và chức năng của một số tế bào miễn dịch như tế bào B và T, tế bào đuôi gai, tế bào giết tự nhiên, bạch cầu trung tính và đại thực bào. Các MSC có khả năng ức chế quá trình tăng sinh của tế bào B, làm suy yếu và chuyển đổi kiểu gen, tăng tiết kháng thể (IgG), làm giảm tiết các yếu tố gây viêm, tăng sự hình thành các tế bào T điều tiết và giảm tác dụng gây độc tế bào của CTL.

MSC có thể ngăn chặn sự biệt hóa tế bào đuôi gai - trình diện kháng nguyên cho tế bào T và ức chế sự tăng sinh, kích hoạt và gây độc tới tế bào giết tự nhiên. Chúng có thể kích hoạt bạch cầu trung tính, giải phóng các yếu tố kích thích viêm và enzym. Chúng cũng có thể kích hoạt các gen chịu trách nhiệm về thực bào trong đại thực bào. Như vậy, MSC có thể được sử dụng để chữa bệnh tự miễn dịch và các bệnh về rối loạn.

2.4. Tác dụng chống viêm

Tác dụng chống viêm của MSC bảo vệ cơ thể bằng cách làm giảm mức độ phản ứng miễn dịch với viêm. Việc giảm tổng thể cả viêm cục bộ và viêm toàn thân được thực hiện bằng cách giảm các yếu tố kích thích viêm và tăng các yếu tố chống viêm.

2.5. Tác động ức chế quá trình chết theo lập trình của tế bào (apoptosis)

MSC có thể bảo vệ các tế bào bị thương và bảo tồn chức năng cơ quan bằng cách ức chế quá trình apoptosis thông qua tín hiệu tế bào (paracrine). Các cơ chế chống apoptotic của MSC bao gồm tăng quá trình tự sửa chữa DNA, tăng hoạt động chống oxy hóa và tăng cường biểu hiện các protein ức chế apoptotic đồng thời làm giảm biểu hiện của protein kích hoạt apoptosis thông qua các yếu tố SDF-1, IGF-1, Nrf2, HIF, HO-1 và VEGF.

2.6. Sự hình thành mạch máu

Mạch máu
MSC có thể thúc đẩy quá trình hình thành mạch máu trong các mô bị tổn thương

MSC có thể thúc đẩy quá trình hình thành mạch máu trong các mô bị tổn thương bằng cách biểu hiện các yếu tố kích thích hình thành mạch máu như VEGF, FGF1 (2 yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi), HGF (yếu tố tăng trưởng tế bào gan) .... Ngoài ra, MSC còn tiết ra các chất có khả năng cải thiện mạch máu mô bằng cách kích thích tế bào nội mô tăng trưởng và sinh sản.

2.7. Kích hoạt tế bào gốc cư trú

Các yếu tố tăng trưởng do MSC tiết ra có thể liên quan đến việc huy động quần thể tế bào gốc cư trú. MSC đã tiết ra VEGF (như một chất vận động chính của tế bào gốc), HGF và IGF-1 (yếu tố tăng trưởng giống như insulin) để kích thích cơ chế nội sinh của sự tăng sinh tế bào gốc thông qua các tương tác giữa tế bào và các phức hợp tế bào.

2.8. Tác dụng kháng khuẩn

MSC được trang bị cơ chế tiêu diệt vi khuẩn nội tại bằng cách tiết ra các chuỗi axit amin ngắn (peptide) chống vi khuẩn như LL-37 và Lipocalin-2 để đáp ứng với kích thích bởi mầm bệnh. Các yếu tố kháng khuẩn có nguồn gốc từ MSC rất có thể phá vỡ màng vi khuẩn và góp phần tiêu diệt vi khuẩn.

3. Vai trò của MSC trong các bệnh lý thần kinh điển hình

Khả năng của MSC để biệt hóa thành các tế bào thần kinh sẽ thay thế các tế bào thần kinh và các tế bào hình sao bị mất trong các bệnh thoái hóa thần kinh. Hơn nữa, các yếu tố được tiết ra từ MSC thúc đẩy tái tạo mô bị suy yếu, kích hoạt sự hình thành tế bào thần kinh và điều hòa miễn dịch trong tế bào hình sao và tế bào thần kinh thông qua sự chết theo lập trình và làm giảm các gốc tự do. Cho đến nay, nhiều nghiên cứu đã được ghi nhận về việc sử dụng MSC để điều trị các bệnh lý thoái hóa thần kinh.

Một nghiên cứu của Cox et al. cấy ghép MSC vào 10 trẻ em bị chấn thương sọ não với thang điểm hôn mê (Glasgow Coma Scale/GCS) của Glasgow từ 5 đến 8 và theo dõi chúng trong suốt 6 tháng. Trong bảy đứa trẻ, kết quả rất khả quan cho thấy sự cải thiện về GCS. Ba đứa trẻ khác không cho thấy sự cải thiện đáng kể đối với chất lượng cuộc sống của chúng. Không ai trong số những đứa trẻ tử vong hoặc chịu tác dụng phụ trong quá trình điều trị của họ. Sau đó, nghiên cứu này đã được nghiên cứu để điều trị đột quỵ não ở người trưởng thành, cho kết quả khả quan.

Tương tự như các vai trò của MSC trong liệu pháp tế bào, các MSC cũng giúp hồi phục các tổn thương về não trong bệnh bại não. Đặc biệt, đối với tự kỷ, rối loạn chức năng miễn dịch cũng là một nguyên nhân chủ yếu. Việc rối loạn chức năng này liên quan đến một mạng lưới tương tác giữa một số loại tế bào và gây ảnh hưởng tới chức năng của hệ thần kinh trung ương. Căn bệnh bắt đầu từ việc tăng sản xuất các yếu tố gây viêm như yếu tố gây hoại tử khối u (tumor necrosis factor α – TNFα) và yếu tố truyền tín hiệu viêm (interleukin 1β – IL 1β) ức chế sự phát triển của tế bào thần kinh và thúc đẩy quá trình chết của các nơ-ron thần kinh, trong khi yếu tố interleukin-6 (IL-6) có thể thúc đẩy sự tăng trưởng và tăng sinh của nhiều tế bào thần kinh, hỗ trợ việc tiếp xúc và truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh. Từ đó gây rối loạn đến hành vi và chức năng của trẻ. Với các vai trò của mình trong liệu pháp tế bào, MSC đã chứng minh được hiệu quả việc điều hòa lại quá trình miễn dịch trong hệ thần kinh trung ương từ đó thể hiện được tiềm năng rất lớn của mình trong việc điều trị bệnh tự kỷ.

Trẻ bại não
Các MSC cũng giúp hồi phục các tổn thương về não trong bệnh bại não

MSC ngày càng trở nên phổ biến trong liệu pháp tế bào để điều trị bệnh, đặc biệt đối với những căn bệnh khó điều trị như các bệnh về tổn thương và thoái hóa thần kinh. Tuy nhiên, MSC cũng có những quy chuẩn rất ngặt nghèo để định danh tế bào và có khả năng bị nhầm lẫn với những dòng tế bào khác. Vì vậy, quy trình sản xuất và đánh giá chất lượng MSC là rất quan trọng đối với liệu pháp tế bào.

Với cơ sở vật chất hiện đại, đội ngũ chuyên môn nghiệp vụ cao và quá trình sản xuất tuân theo các quy chuẩn quốc tế, Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec đã đạt được nhiều thành tựu trong việc sử dụng MSC để điều trị những căn bệnh về thần kinh như tự kỷ, bại não,.... Vinmec đã gây những tiếng vang lớn không chỉ trong nước mà cả quốc tế về việc điều trị các căn bệnh thần kinh.

Để được tư vấn và đăng ký đặt lịch khám tại Vinmec, Quý Khách hàng có thể liên hệ tại hệ thống bệnh viện, phòng khám Vinmec trên toàn quốc TẠI ĐÂY.

XEM THÊM:

Video đề xuất:

GS.TS Nguyễn Thanh Liêm - Người gieo mầm cuộc sống từ nghiên cứu tế bào gốc