Câu hỏi Mở đầu: Nhồi máu cơ tim
là một trong những nguyên nhân hàng đầu dẫn đến tử vong ở người. Nhiều năm trở
lại đây, các nhà khoa học nhận thấy rằng những tế bào gốc từ tủy xương có khả
năng tái tạo thành các tế bào cơ tim và hàn gắn lại mô tim bị tổn thương. Điều
này đã mở ra triển vọng chữa trị hiệu quả các bệnh về tim mạch và nhiều bệnh
khác ở người. Vậy tế bào gốc là gì? Việc sử dụng tế bào gốc đã giúp y học có những
bước tiến như thế nào?
Trả lời:
- Tế bào gốc là các tế bào chưa biệt hóa, có khả năngtự
làm mới bằng cách phân chia trong một thời gian dài và biệt hóa
thành các kiểu tế bào trưởng thành.
- Việc sử dụng tế bào gốc đã giúp y học có các bước tiến
trong chữa trị nhiều bệnh ở người như Parkinson, tiểu đường, các
chấn thương cột sống, sự suy thoái dòng tế bào purkinje, loạn dưỡng
cơ Duchenne's, bệnh tim mạch, bệnh tự miễn và sự tạo xương,... đồng
thời, mở ra triển vọng trong việc điều trị ung thư trong tương lai.
I. Tế bào gốc là gì?
Câu hỏi 1: Nhờ đâu mà một số động vật như tôm, cua, thằn
lằn có thể tái sinh các phần cơ thể bị mất?
Trả lời:
- Một số loài động vật có thể tái sinh lại các phần cơ thể bị
mất dó ở vị trí xảy ra tổn thương có các tế bào gốc tiến hành phân chia để tạo
các tế bào mới, các tế bào này tiến hành biệt hóa để tái tạo lại mô, cơ quan bị
mất đi.
Câu hỏi 2: Người ta có thể chứng minh các đặc tính của tế bào gốc trong điều kiện
in vitro không? Giải thích.
Trả lời:
- Người ta có thể chứng minh các đặc tính của tế bào gốc trong
điều kiện in vitro bằng cách cho chúng tiến hành phân chia để
kiểm tra khả năng biệt hóa tạo thành các mô nhất định. Tuy nhiên, cần
lưu ý điều kiện nuôi cấy in vitrosẽ ảnh hưởng đến khả năng biệt
hóa của tế bào.
Câu hỏi 3: Tế bào gốc có thể được thu nhận từ những nguồn
nào? Nguồn nào dễ tiến hành thu nhận hơn?
Trả lời:
- Tế bào gốc được thu nhận từ rất nhiều nguồn như phôi giai đoạn
trước khi làm tổ, thanh, cơ thể trưởng thành (tủy xương, não,...), sinh phẩm phụ
sản, cuống rốn của trẻ mới sinh, dịch ối,... Trong đó, sinh phẩm phụ sản, cuống
rốn và dịch ối là các nguồn dễ thu nhận hơn.
Câu hỏi 4: Tế bào gốc được phân loại và gọi tên dựa trên những tiêu chí nào?
Trả lời:
- Tế bào gốc được phân loại và gọi tên dựa trên
những tiêu chí khác nhau như nguồn gốc (tế bào gốc phôi, tế bào gốc
nhũ nhi, tế bào gốc trưởng thành, tế bào gốc vạn năng cảm ứng, tế
bào gốc ung thư), tiềm năng biệt hóa (tế bào gốc toàn năng, tế bào
gốc vạn năng, tế bào gốc đa năng, tế bào gốc tiềm năng),...
Câu hỏi 5: Dựa vào Bảng 4.1 để trả lời các câu hỏi sau:
a) Loại tế bào gốc nào có tiềm năng biệt hóa lớn nhất?
b) Loại tế bào gốc nào được tạo ra bởi các đột biến từ các tế
bào gốc bình thường?
c) Tế bào thần kinh và tế bào cơ trưởng thành thuộc loại tế
bào gốc nào? Tại sao?
Trả lời:
a) Loại tế bào gốc có tiềm năng biệt hóa lớn nhất là tế bào
gốc toàn năng vì có thể biệt hóa thành tất cả các loại tế bào.
b) Tế bào ung thư.
c) Tế bào thần kinh và tế bào cơ trưởng thành thuộc loại tế bào gốc trưởng thành vì chúng được thu nhận từ cơ thể trưởng thành.
Luyện tập: Tại sao chỉ
phần lớn các loại tế bào gốc được dùng trong điều trị bệnh mà không phải tất cả
các loại?
Trả lời:
- Phần lớn các loại tế bào gốc được dùng trong điều trị bệnh
mà không phải tất cả các loại vìtiềm năng biệt hóa của mỗi loại tế bào gốc khác
nhau, do đó, chỉ những tế bào nào có tiềm năng biệt hóa cao, có thể tạo ra
nhiều loại tế bào khác nhau thì sẽ được ứng dụng nhiều hơn.
II. Một số thành tựu trong sử dụng tế bào gốc
Câu hỏi 6: Hãy trình bày những thuận lợi và hạn chế khi
sử dụng tế bào ES trong việc chữa trị các bệnh ở người.
Trả lời:
- Thuận lợi: Các tế bào gốc phôi có khả năng tăng sinh in
vitro vô hạn và thông qua điều khiển, chúng có khả năng biệt hóa tạo thành nhiều
loại tế bào. Các loại ES được cấy ghép có thể tồn tại, hợp nhất và chức năng
trong cơ thể nhận.
- Hạn chế: ES phải được điều khiển để biệt hóa thành các tế bào có chức năng chuyên biệt trước khi chúng được cấy ghép, có thể xảy ra hiện tượng đào thải miễn dịch.
Câu hỏi 7: Quan sát Hình 4.2, hãy cho biết có những xu hướng nào trong việc sử dụng tế bào ES để chữa trị các bệnh ở người.
Trả lời:
Các xu hướng sử dụng tế bào ES để chữa trị bệnh ở người:
- Thu nhận các ES ở người, sau đó nuôi cấy cho các ES tiến
hành biệt hóa rồi mớitiêm các tế bào đã biệt hóa vào cơ thể bệnh
nhân để thay thế các tế bào, mô bị tổn thương.
- Thu nhận tế bào gốc trưởng thành, sau đó dùng
kĩ thuật chuyển nhân để chuyển nhân của các tế bào này vào tế bào
trứng đã loại bỏ nhân và kích thích cho phát triển thành phôi để thu
nhận các tế bào gốc phôi.
Câu hỏi 8: Việc sử dụng tế bào ES và tế bào gốc trưởng
thành có gì giống và khác nhau?
Trả lời:
- Giống nhau: Đều dựa trên khả năng tăng sinh và biệt hóa của
tế bào nhằm để thay thế cho các tế bào, mô hay cơ quan bị tổn thương.
- Khác nhau: Cấy ghép các tế bào gốc trưởng thành thường là dị ghép. Do đó, một hạn chế của phương pháp này là khi tiến hành cần phải sử dụng thuốc gây ức chế miễn dịch hay chiếu xạ, làm giảm đáp ứng thải loại của cơ thể chủ với tế bào ghép.
Luyện tập: Hãy thiết kế
sơ đồ quy trình ứng dụng tế bào gốc chữa bệnh tiểu đường type I bằng kĩ thuật tạo
tế bào gốc chuyển nhân.
Trả lời:
Sơ đồ quy trình ứng dụng tế bào gốc chữa bệnh tiểu đường type I bằng kĩ thuật tạo tế bào gốc chuyển nhân:
Câu hỏi 9: Phân tích những ưu điểm của chiến lực sử dụng
tế bào gốc trong liệu pháp gene.
Trả lời:
- Có cơ hội chữa trị các bệnh di truyền bằng cách phục hồi chức
năng của gene bị đột biến bằng cách đưa bổ sung gene lành vào cơ thể người hoặc
thay thế gene bệnh bằng gene lành.
Câu hỏi 10: Tại sao việc chữa trị các bệnh ung thư lại gặp rất nhiều khó khăn?
Trả lời:
* Việc chữa trị các bệnh ung thư gặp rất nhiều khó khăn vì:
- Đa số các tế bào gốc ung thư (CSC) được tạo ra bởi
các đột biến phát sinh ở những tế bào gốc bình thường, một vài dòng khác lại được
tạo ra từ các tế bào tiền thân đột biến. Do đó, các CSC cũng có
những đặc tính như tế bào bình thường.
- Bệnh ung thư có quá nhiều loại khác nhau, mỗi loại lại
đặc trưng theo nhiều cách khác nhau.
- Mặt khác, nhiều CSC có khả năng kháng lại nhiều
phương pháp hiện nay như xạ trị, hóa trị, phẫu thuật,…
Câu hỏi 11: Đã có những phương pháp ứng dụng tế bào gốc
nào được đưa ra nhằm chữa trị các bệnh ung thư ở người?
Trả lời:
“Liệu pháp biệt hóa” (differentiation therapy): CSC bị buộc
phải biệt hóa, nhờ đó mà chúng bị vô hiệu hóa. Cũng có thể là để kích hoạt tiềm
năng biệt hóa của CSC, đầu tiên chúng cần được tái lập trình để thành dạng giống
như tế bào gốc vạn năng.
Sử dụng tế bào gốc như một thiết bị chuyển tải thuốc nhằm định hướng hóa trị và xạ trị một cách trực tiếp để diệt CSC thông qua tương tác giữa tế bào với tế bào. Sử dụng kháng thể đơn dòng liên kết hóa học để tiêu diệt các CSC
Câu hỏi 12: Việc sử dụng CSC trong chữa bệnh ung thư có ưu điểm gì hơn so với các
phương pháp trước đây?
Trả lời:
- Ưu điểm của việc sử dụng CSC trong chữa bệnh ung thư so với
các phương pháp trước đây là: Việc phát hiện ra các CSC và các thành công mới
trong nghiên cứu ung thư thông qua CSC đã mở ra nhiều triển vọng mới trong điều
trị bệnh ung thư. Từ đây, có thể phát triển nhiều phương pháp nghiên cứu như
phương pháp phân biệt chức năng của các quần thể tế bào trong khối u, phương
pháp nhận diện và kiểm tra các liệu pháp kháng ung thư trực tiếp trên khối u,…
III.Tầm quan trọng của việc sử dụng tế bào gốc
Câu hỏi 13: Hiện nay, có những hướng nghiên cứu nào
trong việc ứng dụng tế bào gốc?
Trả lời:
- Sử dụng để tạo ra các tế bào khỏe mạnh và thực hiện chức
năng chuyên hóa, các tế bào này sau đó có thể thay thế cho các tế bào bị bệnh
hay giảm chức năng.
- Sử dụng các tế bào gốc trưởng thành, thai và phôi như là một nguồn tạo ra các kiểu tế bào chuyên hóa khác nhau, chẳng hạn như tế bào thần kinh, các tế bào cơ, các tế bào cơ, các tế bào máu và các tế bào da, sử dụng cho trị liệu các bệnh khác nhau.
Câu hỏi 14: Trình
bày quan điểm của em về tầm quan trọng của việc sử dụng tế bào gốc hiện nay.
Trả lời:
- Tầm quan trọng của việc sử dụng tế bào gốc hiện nay:Tế bào gốc
có tiềm năng ứng dụng lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong y sinh
học. Trong y sinh học, liệu pháp tế bào gốc được sử dụng nhằm điều
trị hiệu quả một số bệnh như Parkinson, tiểu đường, các chấn thương
cột sống, sự suy thoái dòng tế bào purkinje, loạn dưỡng cơ Duchenne's,
bệnh tim mạch, bệnh tự miễn và sự tạo xương,... đồng thời, mở ra
triển vọng trong việc điều trị ung thư trong tương lai giúp đem lại cơ
hội sống cho nhiều bệnh nhân. Mặt khác, tế bào gốc đã và đang trở
thành nguyên liệu "đa năng" cho nhiều mục đích khác trong y sinh
học như sản xuất các loại dược phẩm, chế phẩm sinh học hoặc làm mô
hình cho nhiều thí nghiệm sinh học khác, thúc đẩy nhanh việc nghiên
cứu các bệnh ở người.
Luyện tập: Tại sao việc ứng dụng tế bào gốc được
xem là một bước tiến trong y học?
Trả lời:
- Tế bào gốc là các tế bào đa năng có khả năng biến thành các
loại tế bào chuyên biệt trong cơ thể con người. Vì thế, chức năng của tế bào gốc
là phục vụ như một hệ thống sửa chữa, thay thế các tế bào bị tổn thương hay tế
bào chết.
- Công dụng của tế bào gốc giúp các chuyên gia y tế gia tăng sự hiểu biết về cơ chế bệnh lý thông qua việc nghiên cứu các tế bào gốc trưởng thành biệt hoá thành các tế bào khác trong cơ thể như tế bào thần kinh, cơ tim, sụn, xương,… từ đó hiểu rõ hơn về cơ chế gây bệnh cũng như các nguyên nhân gây bệnh và tiến triển bệnh. Nhờ vào nuôi cấy tế bào, thời gian nghiên cứu và phát triển các loại thuốc sẽ được rút ngắn rất nhiều.
Câu hỏi 15: Việc nghiên cứu và ứng dụng tế bào đang gặp phải những trở ngại nào?
Trả lời:
Những trở ngại trong việc nghiên cứu và ứng dụng tế bào:
- Khó khăn trong việc xác định các tế bào gốc từ các mô trưởng
thànhvì các mô này bao gồm hỗn hợp các tế bào khác nhau. Bởi vậy, việc
này đòi hỏi các nghiên cứu hết sức tỉ mỉ và cẩn thận.
- Cần thiết lập các điều kiện thích hợp để
giúp cho các tế bào gốc biệt hóa thành các tế bào chuyên hóa. Điều
này cũng đòi hỏi rất nhiều những kinh nghiệm thực tế.
- Khó khăn khi xảy ra hiện tượng đào thải mô.
- Việc nghiên cứu, ứng dụng tế bào gốc đã nảy sinh nhiều vấn đề cần thảo luận, bàn cãi, trong đó đặc biệt là đạo đức y sinh học.
Vận dụng: Hãy đề xuất một ý tưởng ứng dụng, thiết
kế được quy trình ứng dụng tế bào gốc, đánh giá tính hiệu quả và sự ảnh hưởng của
ý tưởng đó đối với đời sống con người.
Trả lời:
- Với sự phát triển của công nghệ tế bào gốc, nhiều bệnh lý đã
được điều trị hiệu quả với những ứng dụng ban đầu.
- Ứng dụng tế bào gốc chữa bệnh Parkinson.
+ Bệnh Parkinson phát sinh do tế bào não bị tổn thương khiến cho việc cử động của cơ bắp bị mất kiểm soát. Do đó, bác sĩ có thể vận dụng công nghệ tế bào gốc để bổ sung vào phần mô của não đã bị ảnh hưởng từ bệnh lý này. Từ đó, các tế bào chuyên biệt của não sẽ được phục hồi và khắc phục tình trạng của bệnh nhân.
Bài tập
Bài tập 1: Một bệnh nhân bị
tổn thương gan dẫn đến gan khó phục hồi chức năng, do đó, bệnh nhân này cần được
cấy ghép gan. Có hai phương án sau được đưa ra:
- Phương án 1: Ghép gan từ nguồn có sẵn.
- Phương án 2: Lấy tế bào soma của bệnh nhân đem nuôi cấy,
cho chuyển biệt hóa thành các tế bào gan và tạo nên cơ quan mới. Sau đó, tiến
hành cấy ghép gan cho bệnh nhân.
Phương án nào sẽ tốt hơn cho bệnh nhân? Giải thích?
Trả lời:
- Sử dụng phương án 2 sẽ tốt cho bệnh nhân hơn. Vì gan
mới được tạo ra từ chính tế bào soma củabệnh nhân nên sẽ
không xảy ra hiện tượng đào thải, đồng thời, cũng giúp bệnh nhân
tránh phải chờ đợi nguồn gan phù hợp.
Bài tập 2: Theo em, quan điểm “Việc sử dụng các tế bào
ung thư như là một loại vaccine ung thư” là đúng hay sai? Trong tương lai, con
người có thể chiến thắng trong cuộc chiến với bệnh ung thư không? Tại sao?
Trả lời:
- Quan điểm này là đúng vì nguồn gốc của ung thư là phát sinh
tuwfcacs tế bào gốc ung thư. Dựa vào kết quả này, người ta thấy rằng nếu chủng
ngừa tế bào gốc có chứa kháng nguyên của khối u mục tiêu và dấu chuẩn của CSC mục
tiêu vào cơ thể người bệnh, lúc này cơ thể người bệnh sẽ sinh ra kháng thể và
có thể gây ra sự loại thải của các khối u do đáp ứng miễn dịch. Với việc ứng dụng
tế bào gốc, trong tương lai, con người có thể chiến thắng trong cuộc chiến với
bệnh ung thư.