CHƯƠNG 1. Tổng quan về tế bào gốc trung mô 1. Sơ lược về tế bào gốc trung mô Tế bào gốc trung mô (Mesenchymal Stem Cells - MSCs) là một tập hợp các dòng tế bào gốc đa năng, được tìm thấy trong nhiều loại mô trưởng thành, mô chu sinh và mô thai nhi [13]. Mặc dù sự tồn tại của MSCs đã được đề xuất bởi Cohnheim vào năm 1867, nhưng phải đến năm 1970, người ta mới thừa nhận sự tồn tại của loại tế bào gốc đa năng này khi chúng lần đầu được phân lập từ tủy xương bởi Friedenstein [28].
MSCs có nhiều đặc tính nổi bật có thể kể đến như khả năng tăng sinh mạnh mẽ, cả trong cơ thể và môi trường nuôi nhân tạo; khả năng điều hòa miễn dịch/chống viêm nhờ biểu hiện thấp MHC lớp I và không biểu hiện HLA-DR - kháng nguyên đóng vai trò then chốt trong thải ghép; khả năng biệt hóa thành các dòng tế bào khác nhau như nguyên bào xương, tế bào sụn, tế bào mỡ, tế bào hình thoi, tế bào cơ, tế bào thần kinh, tế bào da, tế bào giác mạc và nguyên bào sợi, v. Do tiềm năng biệt hóa lớn nên tế bào gốc trung mô được coi là một công cụ đầy hứa hẹn cho các phương pháp tiếp cận y học tái tạo. Các đặc tính và tiềm năng ứng dụng của MSCs phần nào khác nhau phụ thuộc vào nguồn phân lập của chúng. Các nguồn phân lập tế bào gốc trung mô MSCs có thể được phân lập từ nhiều nguồn khác nhau.
Các tế bào gốc từ tủy xương là nguồn MSCs đầu tiên được báo cáo, và cho đến nay vẫn là dòng tế bào được nghiên cứu thường xuyên nhất, cũng như là được chỉ định làm tiêu chuẩn vàng trong các nghiên cứu về MSCs [118]. Bên cạnh tủy xương, một số nguồn chính cho phân lập MSCs có thể được chỉ ra như mô mỡ, dây rốn, tủy răng, máu ngoại vi, nội mạc tử cung, da, cơ, v. Trong số những nguồn MSCs này, tủy xương (Bone Marrow- derived Mesenchymal Stromal Cells - BM-MSCs), mô mỡ (Adipose Tissue-derived Mesenchymal Stromal Cells - AT-MSCs), dây rốn (Umbilical Cord-derived Mesenchymal Stem Cells - UC-MSCs) là các nguồn chính được sử dụng trong nghiên 3 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lê Đức Sơn – K29 Công nghệ Sinh học cứu ứng dụng lâm sàng. Ngoài ra, tủy răng (Dental Pulp-derived Mesenchymal Stem Cells - DP-MSCs) cũng là một nguồn hứa hẹn trong y học tái tạo.
BM-MSCs là quần thể tế bào nằm trong lớp nền của tủy xương. Chúng có ưu điểm về tiềm năng tăng sinh nhanh chóng và tính an toàn sau cấy ghép [17], khiến chúng trở thành một công cụ quan trọng trong y học tái tạo. Tuy nhiên BM-MSCs cũng có những điểm hạn chế. Chúng được phân lập bằng cách chọc hút dịch tủy xương.
Kỹ thuật phân lập tuy đơn giản và thuận tiện nhưng lại gây khó chịu cho bệnh nhân vì có tính xâm lấn cao, đau đớn và cần gây mê toàn thân [17]. Sau phân lập, BM-MSCs chỉ chiếm 0.01% tổng số quần thể tế bào thu thập được từ tủy xương [8]. Đặc điểm của BM-MSCs cũng phụ thuộc nhiều vào độ tuổi, giới tính và tình trạng bệnh lý của người hiến tặng [90]. Những vấn đề này là “nhẹ nhàng” hơn đối với AT-MSCs.
AT-MSCs là một nguồn MSCs hứa hẹn bởi chúng dễ dàng được phân lập với số lượng lớn thông qua phương pháp hút mỡ xâm lấn tối thiểu [88]. AT-MSCs sở hữu những đặc tính tương tự BM-MSCs bao gồm khả năng điều hòa miễn dịch, khả năng tăng sinh nhanh chóng. Hơn thế, đặc tính của AT-MSCs ít bị ảnh hưởng bởi độ tuổi hơn so với BM-MSCs [23]. Tuy nhiên do quá trình phân lập bằng kỹ thuật hút mỡ khiến AT-MSCs trở nên kém hấp dẫn hơn so với UC-MSCs và DP-MSCs, vốn không yêu cầu các thao tác xâm lấn phức tạp để thu thập.
UC-MSCs có thể thu được từ các phần khác nhau của dây rốn, chẳng hạn như lớp Wharton Jelly, mô quanh mạch và khoang nội mạch, thông qua một phương pháp không xâm lấn, không đau và an toàn [80]. UC-MSCs thể hiện khả năng tăng sinh và biệt hóa lớn so với BM-MSCs [20]. Đặc biệt, chúng ít gặp vấn đề liên quan đến đạo đức vì dây rốn là bộ phận thường được loại bỏ sau khi sinh. Sự hiện diện của các dạng quần thể MSCs khác nhau trong răng đã được mô tả và tùy thuộc vào vị trí phân lập mà chúng được gọi là tế bào gốc tủy răng (DP- MSCs), tế bào gốc dây chằng nha chu, tế bào gốc đỉnh nhú, tế bào gốc nang răng và tế bào gốc mô nướu [89].
Trong số các dòng tế bào gốc này, DP-MSCs được chú ý vì khả năng tiếp cận dễ dàng. DP-MSCs có thể được phân lập từ răng trưởng thành, 4 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lê Đức Sơn – K29 Công nghệ Sinh học hoặc răng sữa khi chúng được thay mới. Vì vậy, DP-MSCs từ răng sữa là nguồn MSCs dễ tiếp cận và không gặp vấn đề đạo đức khi mà chúng có thể được thu thập từ các mô bị loại bỏ về mặt lâm sàng/sinh học [61]. Không chỉ dễ phân lập, đặc tính của DP-MSCs cũng không hề thua kém các dòng MSCs khác.
DP-MSCs thể hiện khả năng điều hòa miễn dịch và biệt hóa đa dòng tương tự BM- và AT-MSCs, thậm chí khả năng tăng sinh còn nhanh hơn so với BM- và AT-MSCs [116]. Đồng thời, DP- MSCs còn sở hữu khả năng chống lão hóa mạnh hơn trong môi trường căng thẳng oxy hóa [116]. Hơn thế, DP-MSCs có tiềm năng lớn trong việc tái tạo các mô cơ quan có nguồn gốc tế bào thần kinh [99], qua đó nâng cao tiềm năng trị liệu của MSCs. Tiềm năng trị liệu của tế bào gốc trung mô Hiện nay MSCs đã và đang được thử nghiệm cho điều trị một loạt các bệnh như nhồi máu cơ tim, bệnh viêm ruột, ung thư, rối loạn hệ thần kinh, các bệnh về răng hàm mặt, SARS-CoV-2, bệnh Crohn, bệnh ghép chống chủ, v.
Theo Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ, tổng cộng 9356 thử nghiệm lâm sàng về liệu pháp tế bào gốc trên toàn thế giới đã được đăng ký cho đến ngày 23/3/2023. Trong số đó, 1505 thử nghiệm có liên quan đến liệu pháp MSCs [122]. Các thử nghiệm lâm sàng dựa trên MSCs chủ yếu được áp dụng cho viêm, chữa lành vết thương, nhiễm khuẩn, rối loạn chức năng cơ quan, cũng như các bệnh thoái hóa ở các cơ quan và mô khác nhau (Hình 1. Việt Nam cũng đang chứng kiến sự gia tăng mạnh mẽ của các nghiên cứu về tế bào gốc nói chung và MSCs nói riêng.
Một số thử nghiệm về MSCs trong điều trị bệnh đã được thực hiện, có thể kể đến như: sử dụng BM-MSCs để điều trị suy tim (2007); sử dụng AT-MSCs để điều trị viêm khớp gối (2012), tổn thương tủy sống (2013), phổi tắc nghẽn mãn tính (2015); sử dụng UC-MSCs để điều trị phổi tắc nghẽn mãn tính (2020) [51, 106], v. Đặc biệt, viện nghiên cứu Tế bào gốc và Công nghệ gen Vinmec cũng là một cơ sở nổi tiếng ở Việt Nam chuyên về lĩnh vực tế bào gốc. Một số nghiên cứu nổi bật trong các năm gần đây bao gồm: sử dụng BM-MSCs tự thân để điều trị bại não (2017) [63], sử dụng UC-MSCs để điều trị loạn sản phế quản phổi (2020) [64], sử dụng BM-MSCs tự thân để điều trị đái tháo đường tuýp II (2021) 5 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lê Đức Sơn – K29 Công nghệ Sinh học [62], sử dụng AT-MSCs để điều trị cho bệnh nhân suy giảm chức năng tình dục (2021) [65], sử dụng BM-MSCs để điều trị trẻ tự kỷ (2021) [67], sử dụng UC-MSCs để điều trị di chứng thần kinh nghiêm trọng do viêm não (2022) [66], v. Các bệnh đã được nghiên cứu, điều trị bằng liệu pháp MSCs [42].
Hiện tượng đông máu sau truyền tế bào gốc trung mô 1. Báo cáo trên mô hình động vật và bệnh nhân MSCs đã cho thấy những tiềm năng trong ứng dụng y học tái tạo và điều trị bệnh, tuy nhiên vẫn tồn tại những thách thức lớn về vấn đề an toàn. Một số nghiên cứu đã cho thấy MSCs kích hoạt quá trình đông máu và gây ra biến chứng huyết khối ở cả mô hình động vật và trên bệnh nhân điều trị. Tỷ lệ tử vong cao ∼85% ở chuột đã được ghi nhận sau khi truyền AT-MSCs qua tĩnh mạch với nguyên nhân là do thuyên tắc phổi [98].
Một thử nghiệm khác trên chuột cho thấy tiêm AT-MSCs dẫn đến giảm tuần hoàn máu. Kiểm tra sau đó phát hiện có MSCs mắc kẹt trong hệ thống mao mạch, dẫn đến 25-40% động vật tử vong do thuyên tắc phổi, tương ứng với liều truyền 0.2x106 và 1x106 tế bào [30]. Thậm chí, BM-MSCs, một dòng tế bào gốc có tính an toàn cao cũng thể hiện hoạt tính đông máu và hình thành huyết khối gây tắc nghẽn vi mạch trên lợn (truyền 25x106 tế bào) [37]. Nghiên cứu gần đây cũng chỉ ra 6 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lê Đức Sơn – K29 Công nghệ Sinh học hoạt tính đông máu của MSCs có phụ thuộc vào liều truyền.
Truyền BM-MSCs trên chuột ở mức 5x106/kg hoặc ít hơn dẫn đến hoạt tính đông máu tối thiểu, nhưng vẫn phát hiện lượng nhỏ tế bào mắc kẹt trong phổi. Liều truyền từ 5-10x106/kg tuy làm gia tăng tình trạng đông máu với chỉ số đông máu prothrombin time kéo dài nhưng không tạo ra khác biệt có ý nghĩa thống kê. Liều truyền trên 10x106/kg dẫn đến hình thành huyết khối mạnh mẽ với các chỉ số nồng độ fibrinogen và tiểu cầu thấp đáng kể, tăng nồng độ lactate và gia tăng bạch cầu trong phổi [109]. Các biến chứng sau cấy ghép MSCs trên bệnh nhân cũng được ghi nhận.
Năm 2013, một người đàn ông tại Hàn Quốc đến bệnh viện thăm khám vì cơn đau ngực bắt đầu từ một tháng trước. Bệnh viện sau đó phát hiện nhiều vị trí thuyên tắc trong các nhánh động mạch phổi của cả hai phổi, đồng thời có biến chứng nhồi máu phổi phải. Được biết, người đàn ông này trước đó đã từng 3 lần truyền tĩnh mạch AT- MSCs để điều trị thoát vị đĩa đệm cột sống, tại một cơ sở chưa đủ thẩm quyền để điều trị bằng liệu pháp MSCs. Cha mẹ của người đàn ông này cũng thực hiện liệu pháp tương tự năm lần.
Kết quả chụp cắt lớp phát hiện cả hai người đều có nhiều thuyên tắc ở cả hai nhánh động mạch phổi kèm theo tràn dịch phổi phải [47]. Trong một báo cáo khác, hai bệnh nhân ghép thận và bệnh thận mãn tính đã trải qua huyết khối sau khi truyền UC-MSCs (6x107 tế bào, tương đương 1x106/kg thể trọng). Vào ngày thứ hai và thứ ba sau khi truyền, cả hai đều bị đau và sưng gần vị trí tiêm.