CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Trong những năm gần đây, hoạt động nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc diễn ra mạnh mẽ tại các phòng thí nghiệm, các trung tâm nghiên cứu, các trường đại học trên khắp thế giới. Trong đó tựu chung có bốn nhóm tế bào gốc (TBG) được quan tâm nghiên cứu: tế bào gốc phôi, tế bào gốc trung mô, tế bào gốc tạo máu và tế bào gốc thần kinh. Mỗi nhóm tế bào gốc có những ưu nhược điểm riêng khi nghiên cứu ứng dụng. Tế bào gốc phôi được thu nhận từ khối tế bào bên trong của phôi nang, có khả năng biệt hóa thành mọi loại tế bào của cơ thể nhưng vấp phải các khía cạnh đạo đức và luật pháp khi nghiên cứu.
Tế bào gốc tạo máu chỉ có thể biệt hóa thành các dòng tế bào máu cũng như cơ trơn và tế bào nội mô, làm cho nguồn tế bào này hạn chế khi sử dụng. Tế bào gốc thần kinh tương tự tế bào gốc tạo máu khi chỉ biệt hóa thành các dòng tế bào thần kinh. Do đó, chỉ có tế bào gốc trung mô (Mesenchymal Stem Cells - MSC) trưởng thành thu nhận chủ yếu từ các mô tủy xương, mỡ, da, gan, tuyến tiêu hóa, nang tóc, máu cuống rốn và cuống rốn là ít bị cản trở bởi các phương diện đạo đức hay pháp luật và trở thành đối tượng được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất [17;19;78]. Ngày nay, trong số các nguồn mô có thể thu nhận được tế bào gốc trưởng thành, mô mỡ trở thành ứng viên nổi trội vì chúng có những đặc điểm thuận lợi khi tiến hành nghiên cứu và ứng dụng mà không phải nguồn mô nào cũng có.
Đó là vì: Thứ nhất, việc thu nhận mô mỡ là đơn giản, ít xâm lấn nên ít gây đau đớn cho bệnh nhân so với việc thu nhận tủy xương. Thứ hai, mô mỡ có chứa các tế bào cơ trơn thành mạch, tế bào nội mô, nguyên bào sợi, tế bào máu và các MSC hay còn gọi là tế bào gốc từ mô mỡ (Adipose-derived Stem Cells-ADSC) [36]. Các ADSC này có thể dễ dàng được phân lập, nuôi cấy, tăng sinh in vitro và có thể cảm ứng biệt hóa thành các tế bào của các dòng khác nhau. Các tế bào này rất hiệu quả trong việc tái tạo mô sau các tai nạn dẫn đến chấn thương làm mất mô mềm, có thể tồn tại lâu khi mô thiếu máu nuôi và trong môi trường thiếu dinh dưỡng khi so sánh với tế bào mỡ trưởng thành [9;73].
Thứ ba, mô mỡ có tỷ lệ ADSC cao. Mỗi gram mô mỡ chứa 105 ADSC [61]. Trong khi, MSC chỉ tồn tại rất ít trong tủy xương và các mô khác, với tủy xương MSC chiếm khoảng 0.01% của tổng số tế bào đơn nhân [54]. ADSC từ mô mỡ có những đặc điểm tương tự MSC thu từ tủy xương.
Trong điều kiện nuôi cấy cả hai biểu hiện hình thái giống các nguyên bào sợi [43]. Biểu hiện các marker bề mặt như CD105, STRO-1, CD166 và CD117, là các marker của các tế bào gốc đa tiềm năng [24;65]. Chúng không biểu hiện các marker của tế bào gốc tạo máu và tế bào nội mô. Sự biểu hiện của HLA-DR trong ADSC là dưới 1% [5;10].
Tuy nhiên, so với MSC từ tủy 4 xương, các ADSC được nuôi cấy dễ dàng hơn với tốc độ tăng trưởng nhanh hơn và thời gian nuôi cấy lâu hơn trước khi trở nên già cỗi [38]. Thứ 4, điều đáng lưu ý là khả năng biệt hóa của các ADSC ít chịu ảnh hưởng của tuổi người hiến mô [32]. Sau khi được phân lập và nuôi cấy tăng sinh trong phòng thí nghiệm, phương thức chuyển các ADSC vào ứng dụng cũng cần được quan tâm nghiên cứu. Để ADSC thực hiện chức năng một cách nhanh chóng và hiệu quả trong y học tái tạo thì các ADSC này cần được chuyển lên các khung nâng đỡ phù hợp.
Các khung nâng đỡ có chức năng như khuôn ngoại bào sẽ hỗ trợ các ADSC bám dính, tăng sinh và biệt hóa nhằm tái tạo mô có định hướng. Khung nâng đỡ có thể là các cấu trúc rắn, bán rắn hoặc giống gel, cho phép khuếch tán được chất dinh dưỡng, oxy và các sản phẩm trao đổi chất để đáp ứng các hoạt động trao đổi chất tối ưu của tế bào. Một khung nâng đỡ lý tưởng được tạo ra phải có khả năng được cơ thể hấp thụ và thay thế bởi mô chủ tại vị trí ghép [35;51]. Một số loại polymer tự nhiên hoặc tổng hợp đã được sử dụng chế tạo các khung nâng đỡ trong kỹ nghệmô như là các loại collagen, acid hyaluronic acid, alginate, polyethyleneglycol (PEG), acid polylactic (PLA), acid polyglycolic (PGA), acid polylactide-co-glycolic (PLGA) và khung fibrin [8;22].
Trong đó, gelatin, alginat và gel fibrin là những vật liệu sinh học tự nhiên đã được nghiên cứu để chế tạo các khung nâng đỡ cho tế bào gốc. Gelatin là sản phẩm thủy phân giới hạn của collagen. So với collagen, gelatin được sử dụng nhiều trong các ứng dụng y sinh nhờ một số ưu điểm: không có tính kháng nguyên, hoạt hóa đại thực bào, hiệu quả cầm máu cao, có thể được hấp thu hoàn toàn trong cơ thể. Alginate là một polysaccharide được trích từ tảo nâu.
Alginate có tính ưa nước, tương hợp sinh học cao, được cơ thể hấp thu hoàn toàn. Gel fibrin được tạo thành từ sự kết hợp fibrinogen và thrombin, giống như cách hình thành cục máu đông bình thường thông qua chuỗi phản ứng cầm máu. Ưu điểm nổi bật của việc sử dụng gel fibrin là có thể sử dụng máu của chính bệnh nhân để tạo gel, trong khi việc ghép tự thân luôn là tiêu chuẩn vàng trong cấy ghép [26;28;75]. Mô mỡ sẽ là một nguồn mô lý tưởng để cung cấp các tế bào gốc để ứng dụng trong các trường hợp ghép tế bào gốc trưởng thành tự thân.
Các tế bào gốc thu nhận từ mô mỡ dễ dàng được phân lập bởi enzyme thủy phân. Các tế bào này biểu hiện các đặc tính của tế bào gốc trung mô và quan trọng hơn là chức năng của các ADSC này rất quan trọng để sửa chữa và tái tạo mô. Sự hiện diện của các ADSC không chỉ mở ra triển vọng ứng dụng vô cùng lớn trong các ứng dụng lâm sàng ghép tế bào gốc tự thân mà còn triển khai phát triển tạo ra các loại mô kỹ nghệ trong y học tái tạo. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.
Tình hình nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu có liên quan đến tế bào gốc thu nhận từ mô mỡ người để phục vụ nghiên cứu và ứng dụng lâm sàng để tái tạo các khuyết hổng liên quan đến mô mềm, tái tạo cấu trúc mô, phẫu thuật thẩm mỹ hoặc bù đắp các khuyết hổng do chấn thương. Hiện tại thì lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng mô mỡ/tế bào gốc thu nhận từ mô mỡ nhiều nhất liên quan đến ngành phẫu thuật thẩm mỹ và điều trị trong lĩnh vực xương- khớp. Các hướng ứng dụng tập trung chủ yếu vào việc chọc hút mô mỡ và ghép lại tự thân cho người bệnh để điều trị bệnh hoặc nhằm mục đích thẩm mỹ. Việc ứng dụng tế bào gốc thu nhận từ mô mỡ để điều trị các khuyết hổng mô mềm, tái tạo chức năng mô, điều trị bỏng sâu hoặc mất mô mềm do chấn thương thì hiện tại ở Việt Nam chưa có một công trình khoa học hay bài báo nghiên cứu nào thông báo đã tiến hành thực hiện mặc dù có rất nhiều thông tin có liên quan đến việc điều trị từ tế bào gốc mô mỡ trong các bệnh lý về xương khớp …Một số trường hợp cụ thể đã và đang tiến hành nghiên cứu có liên quan đến việc sử dụng tế bào gốc từ mô mỡ.
Cụ thể là: Bệnh viện 103 đã chủ trì đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước được Bộ KHVN tài trợ với đề tài:”Nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc phân lập từ mô mỡ để điều trị bệnh thoái hóa khớp”. Đề tài này được thực hiện nhằm triển khai nghiên cứu ứng dụng để đưa tế bào gốc mô mỡ vào ứng dụng trên lâm sàng trong các bệnh liên quan về khớp. Bệnh viện Vạn Hạnh cùng liên kết với Bệnh viện Nhân dân 115 thực hiện đề tài cấp Bộ Y tế “Nghiên cứu điều trị thoái hóa khớp gối bằng TBG mô mỡ tự thân được xử lý bằng ADSC extraction KIT” cũng như bệnh viện Bạch Mai nghiên cứu đề tài cấp Bộ Y tế “Nghiên cứu điều trị thoái hóa khớp gối bằng TBG mô mỡ tự thân”. Như vậy, tiềm năng nghiên cứu và ứng dụng TBG từ mô mỡ có một giá trị rõ ràng và rất được nhiều Trung tâm, bệnh viện … nghiên cứu nhằm khai thác tiềm năng của chúng để đưa vào các ứng dụng điều trị bệnh dựa trên liệu pháp tế bào gốc.
Hiện tại trong nước chưa có nghiên cứu nào được công bố, có liên quan đến việc sử dụng kỹ nghệ mô từ sự kết hợp giữa giá thể và tế bào để tạo ra một cấu trúc mô tương đương mô sinh học để tái tạo, thay thế hoặc sữa chửa mô bị tổn thương. Cụ thể là trong nhiên cứu này, chúng tôi hướng tới kết hợp giữa MSC từ mô mỡ và giá thể để tạo ra các mảnh ghép mô mềm có bản chất sinh học để tạo ra các mô mềm từ kỹ nghệ mô. Đây là một trong những hướng nghiên cứu rất mới ở Việt Nam và hiện đang được đầu tư và quan tâm rất lớn trên thế giới vì tiềm năng và khả năng ứng dụng cực kỳ to lớn mà chúng mang lại trong việc tái tạo, sửa chữa và phục hồi lại các khiếm khuyết, 6 tổn thương ở các mô, đặc biệt được quan tâm trong ngành y học tái tạo và phẫu thuật thẩm mỹ. Ở nước ta, lĩnh vực kỹ nghệ mô gần như chỉ mới bước đầu được nghiên cứu, khá mới và cần nhiều thời gian để các nhóm nghiên cứu trong nước nắm bắt được các quy trình công nghệ cũng như tiệm cận được với lĩnh vực đầy tiềm năng và hứa hẹn này.
Tình hình nghiên cứu ngoài nước Trên thế giới, lĩnh vực tế bào gốc cũng như kỹ nghệ mô có liên quan từ mô mỡ đã có một lịch sử nghiên cứu khá lâu và rất sớm. Hiện tại, lĩnh vực này đã đạt được nhiều thành tựu và đã triển khai được trên lâm sàng với một số trường hợp bệnh cụ thể như thoái hóa khớp gối … Công trình nghiên cứu đầu tiên có liên quan đến tế bào tiền thân từ mô mỡ bởi Rodbell thực hiện vào năm 1964, khi tiến hành nghiên cứu trên loài gặm nhấm [58].