CN. Phạm Thị Kim Ngân ¹, ThS. Trương Văn Hải ², ThS. Huỳnh Trọng Kha^1
1 Bệnh viện Mỹ Đức
² Bệnh viện Đại học Y dược Buôn Ma Thuột

I. Đặt vấn đề
Tế bào gốc phôi người (human embryonic stem cell – hESC) được thu nhận và nuôi cấy thành công từ năm 1998 đã mở ra một lĩnh vực nghiên cứu y học đầy hứa hẹn. hESC có nguồn gốc từ khối tế bào bên trong của phôi giai đoạn phôi nang (1). Các hESC sau phân lập có thể phân chia liên tục mà vẫn giữ trạng thái không biệt hóa (2). Khác với các tế bào gốc trưởng thành, hESC có thể tạo ra tất cả các loại tế bào trong cơ thể người, trừ nhau thai. Nhiều nghiên cứu cho thấy nếu được hoạt hóa, hESC có thể biệt hóa thành các tế bào chuyên biệt, giúp điều trị nhiều loại bệnh như Parkinson, Alzheimer, ung thư, tổn thương tủy sống, tiểu đường, ... Ngoài ra, hESC còn được ứng dụng trong nghiên cứu về chuyên môn hóa tế bào, cũng như phát triển và thử nghiệm các loại thuốc mới trên từng loại tế bào cụ thể (2).
 
Mặc dù từng gây nên rất nhiều tranh cãi về mặt đạo đức, nhưng đến thời điểm hiện tại, việc nghiên cứu hESC đã có nhiều chuyển biến tích cực, tiềm năng ứng dụng cũng ngày càng được chú trọng. Nguồn phôi chính cho nghiên cứu hESC trong tương lai có thể đến từ phôi được hiến tặng bởi các cặp vợ chồng đã điều trị thụ tinh trong ống nghiệm (In vitro Fertilization - IVF) thành công và còn phôi dư không sử dụng. Nguồn hESC từ những phôi sót lại có thể được tận dụng hiệu quả cho các nghiên cứu thay vì loại bỏ như một phần rác thải sinh học.

II. Tiềm năng ứng dụng
Thuận lợi của việc sử dụng hESC so với tế bào gốc trưởng thành là khả năng tăng sinh in vitro vô hạn và có thể biệt hóa với phổ rộng các loại tế bào, thông qua một số yếu tố hoạt hóa. Các hESC được cấy ghép có thể tồn tại, hợp nhất và thực hiện chức năng chuyên biệt trong cơ thể nhận, đem lại một số thành công nhất định trong lĩnh vực nghiên cứu y sinh học và y học tái tạo.
 
Bệnh thần kinh
Hệ thần kinh là cơ quan phức tạp nhất được cấu thành bởi các tế bào thần kinh (neuron) và các tế bào thần kinh đệm (tế bào glial) có vai trò bao quanh và hỗ trợ các neuron. Nếu mất đi bất kỳ tế bào nào trong các kiểu này sẽ gây bất thường chức năng của não. hESC là một trong những chiến lược để điều trị bệnh thần kinh thông qua cảm ứng biệt hóa thành neuron hoặc tế bào glial để cấy ghép.
 
Năm 2001, Freed và cộng sự thực hiện nghiên cứu lâm sàng đối chứng ngẫu nhiên (RCT) trên 40 bệnh nhân Parkinson (34-75 tuổi). Bệnh nhân được chọn cấy ghép ngẫu nhiên các tế bào neuron sản xuất dopamine được biệt hóa từ hESC. Kết quả cấy ghép mang lại hiệu quả khả quan, đặc biệt là ở bệnh nhân trẻ tuổi (3). Năm 2009, nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng đầu tiên trong điều trị chấn thương cột sống đã được phê duyệt bởi Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA), Hoa Kỳ. Các tế bào thần kinh đệm ít nhánh, biệt hóa từ hESC được cấy ghép cho 5 bệnh nhân, kết quả cấy ghép được công bố vào 2014 cho thấy các tế bào được cấy ghép có thể thực hiện chức năng mà không có bất kỳ tác dụng phụ nghiêm trọng nào (4). Nghiên cứu của Geeta và cộng sự (2016) tại Ấn Độ, sử dụng hESC ghép cho bệnh nhân mắc bệnh đa xơ cứng và bệnh nhân mắc bệnh Lyme để tái tạo những tế bào bị tổn thương. Kết quả cho thấy có sự cải thiện rõ rệt về chức năng thần kinh, sức chịu đựng tổng thể, khả năng nhận thức và sức mạnh cơ bắp (5).
 
Bệnh tim mạch
Bệnh tim mạch là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới, với hơn 17 triệu ca tử vong mỗi năm. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, liệu pháp tế bào gốc có thể là một phương pháp điều trị mới đầy hứa hẹn đối với các bệnh tim mạch. Các tế bào cơ tim có nguồn gốc từ hESC biểu hiện các yếu tố phiên mã, mang kiểu hình tế bào cơ tim trưởng thành và hoạt động phát xung in vitro (6). Nghiên cứu tại một bệnh viện tại Pháp, vào năm 2013 đã bước vào thử nghiệm lâm sàng pha 1. Nghiên cứu khảo sát tính an toàn của tế bào tiền thân cơ tim (CD15 + Isl-1 +) có nguồn gốc từ hESC cho 10 bệnh nhân suy tim nặng (7). Các tế bào hESC được nuôi cấy trên các khung nâng đỡ từ fibrin, với môi trường phù hợp, đảm bảo điều kiện cần thiết cho sự phát triển, tăng sinh và biệt hóa thành các tế bào tiền thân cơ tim, sau cùng, chúng sẽ được sử dụng để cấy ghép cho bệnh nhân. Kết quả cho thấy các tế bào được cấy ghép có khả năng tạo ra các dòng tế bào cơ tim và không có bất kỳ sự hình thành khối u nào. Nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi về mặt kỹ thuật của việc sản xuất tế bào tiền thân cơ tim có nguồn gốc từ hESC ở cấp độ lâm sàng.
 
Nghiên cứu độc tố và các rối loạn đơn gen
Một lĩnh vực nghiên cứu lớn khác về các tế bào hESC tập trung vào việc sử dụng tiềm năng đầy hứa hẹn của chúng trong các liệu pháp thay thế tế bào để điều trị các bệnh ở người. Do các mô hình động vật không mang tính đại diện đầy đủ và các thí nghiệm trên người bị hạn chế, nên việc tạo ra các dòng tế bào hESC có mang rối loạn đơn gen có thể mang lại cơ hội tạo ra mô hình bệnh trong ống nghiệm. Những dòng tế bào hESC đó sẽ là nguồn dễ tiếp cận cho các xét nghiệm dược động học hoặc các thí nghiệm liệu pháp gen trong ống nghiệm. Hiện nay, một số dòng tế bào hESC mang các rối loạn đơn gen như DM1 (rối loạn di truyền trội nhiễm sắc thể thường do đột biến gen dystrophia myotonica protein kinase - DMPK), CF (di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường phổ biến nhất ở người da trắng liên quan đến suy phổi, suy tụy và không có ống dẫn tinh), Huntington (suy giảm dần các chức năng vận động, nhận thức và tâm thần), bệnh loạn dưỡng cơ Becker và HVR3 Hemophilia B,… đã được tạo dòng thành công. Từ các dòng tế bào này có thể tiến hành các thử nghiệm can thiệp mức độ phân tử hoặc thử nghiệm thuốc để tìm ra phương pháp điều trị tối ưu (8,9).
 
Nghiên cứu gần đây của Juliette và cộng sự (2021) đã đánh giá hESC là nguồn tiềm năng để khám phá tính đa dạng của độc tố thần kinh botulinum, một chất gây ngộ độc thịt dẫn đến các rối loạn thần kinh và tử vong. Thông qua đó xây dựng mô hình dự đoán, nghiên cứu các dạng huyết thanh và khai thác tiềm năng điều trị của các loại hợp chất khác nhau (10). Hơn nữa, thử nghiệm còn hứa hẹn mang lại các liệu pháp thử nghiệm điều trị đối với các loại độc tố khác.
 
III. Phân lập, nuôi cấy và biệt hóa hESC
hESC được thu nhận từ khối ICM của phôi nang thông qua nhiều phương pháp khác nhau như: (i) phân hủy lớp TE bằng tyrode axit, tuy nhiên tính axit của môi trường có thể tác động xấu đến chất lượng ICM; (ii) bóc tách TE bằng cơ học: phương pháp này tương đối đơn giản, tuy nhiên phụ thuộc lớn vào kỹ thuật của người thực hiện để có thể thu nhận lớp ICM nguyên vẹn; (iii) bóc tách bằng laser: đây là kỹ thuật thường quy tương tự như sinh thiết phôi trong IVF. Phương pháp này thực hiện khoan mở lỗ trên TE bằng laser, sau đó hút khối ICM bên trong. Hiện nay, phương pháp laser đang được sử dụng rộng rãi, hiệu quả thu nhận khối ICM nguyên vẹn được cho là cao hơn sử dụng tyrode axit và tách cơ học (11).
 
hESC được xác nhận đặc tính thông qua nhiều phương pháp khác nhau như: xác định khuẩn lạc trong nuôi cấy, PCR với các cặp mồi đặc hiệu, nhuộm hóa mô miễn dịch, phân tích dòng chảy tế bào, xác định hoạt tính phosphatase kiềm, karyotyping và kiểm tra tính đa năng thông qua tạo u quái ở chuột suy giảm miễn dịch khi tiêm hESC dưới da. Sau khi phân lập và xác nhận đặc tính, tùy vào mục đích sử dụng, hESC được tăng sinh hay cảm ứng biệt hóa thành các dòng tế bào chức năng khác nhau. Phương pháp cảm ứng biệt hóa tế bào có được thực hiện nhờ các chất cảm ứng được bổ sung vào môi trường nuôi cấy, hoặc đồng nuôi cấy với tế bào mô đích.
 
IV. Hạn chế của việc ứng dụng hESC trong lĩnh vực y sinh
hESC được coi là một nguồn nguyên liệu tiềm năng trong lĩnh vực nghiên cứu y sinh và y học tái tạo. Tuy nhiên, việc ứng dụng hESC rộng rãi trong thực hành lâm sàng vẫn gặp phải nhiều thách thức cần đối mặt.
 
Đầu tiên là chuẩn hóa quy trình thu nhận, định danh và nuôi cấy tạo dòng hESC. Đến nay các quy trình vẫn chưa có sự thống nhất giữa các nghiên cứu khác nhau. Việc phân lập và tạo dòng hESC cần phải đảm bảo các tiêu chí an toàn, ổn định và tiềm năng cao (12). Tiếp theo, các báo cáo cảm ứng biệt hóa hESC thành các dòng tế bào chức năng khác nhau vẫn đang trong quá trình thử nghiệm. Việc bổ sung các chất cảm ứng hay đồng nuôi cấy để biệt hóa hESC chưa đạt hiệu quả cao. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu báo cáo biệt hóa thành công hESC, tuy nhiên hoạt động của tế bào và mức độ biểu hiện gen vẫn cần được chú trọng. Hơn nữa, nuôi cấy dài ngày các tế bào sau biệt hóa trong in vitro vẫn là một thách thức. Bên cạnh đó, tính an toàn của dòng tế bào này khi thực hiện ghép vào cơ thể cần được đánh giá thêm trong các nghiên cứu lớn hơn (13).
 
Một trở ngại lớn khi thực hiện nghiên cứu và ứng dụng hESC trong thực hành lâm sàng là vấn đề đạo đức. Hiện nay chưa có sự thống nhất về các tiêu chuẩn đạo đức về nghiên cứu hESC giữa những vùng địa lý khác nhau, dẫn đến những khó khăn trong xây dựng bộ tiêu chuẩn chung. Vì hESC được thu nhận từ ICM của các phôi IVF, do đó cần cân bằng giữa việc hiến tặng phôi trong khuôn khổ pháp lý và bảo vệ quyền lợi của bệnh nhân khi có phôi dư (14). Hiện nay, vấn đề nghiên cứu và ứng dụng hESC từ các phôi hiến tặng đang được chấp thuận bởi đa số các chuyên gia trên thế giới, tuy nhiên cần tuân thủ các quy định về đạo đức nghiêm ngặt. Khuyến khích sử dụng các phôi đông lạnh, nghiêm cấm tạo phôi để phục vụ mục đích nghiên cứu, nghiêm cấm nhân bản phôi người (15). Năm 2016, Hiệp hội Nghiên cứu tế bào gốc quốc tế (ISSCR) đề xuất rằng nghiên cứu tế bào gốc phôi cần được xem xét bởi quy trình giám sát nghiên cứu phôi người (EMRO). Hai hoạt động nghiên cứu bị cấm trong chương trình này là: (i) nuôi cấy in vitro của bất kỳ phôi người nguyên vẹn nào trước khi làm tổ hoặc cấu trúc tế bào giống như phôi có tổ chức với tiềm năng sinh vật của con người dài hơn 14 ngày hoặc có sự hình thành của rãnh nguyên thủy, tùy điều kiện nào xảy ra trước; (ii) Cấm các thí nghiệm trong đó phôi người hoặc các cấu trúc tế bào có tổ chức có thể biểu hiện tiềm năng sinh vật của con người được mang thai ngoài hoặc trong tử cung của bất kỳ loại động vật nào khác không phải người (16).
 
    V. Kết luận
Hiện nay, hESC được coi là nguồn nguyên liệu tiềm năng trong lĩnh vực y sinh học. hESC được phân lập từ khối ICM của các phôi nang tạo ra thông qua IVF. Hiện nay, nhiều công bố đã cho thấy hiệu quả của hESC trong điều trị bệnh hay xây dựng mô hình thử nghiệm thuốc và các rối loạn gen. Tuy nhiên, để ứng dụng hESC rộng rãi trong thực hành lâm sàng cần phải có thêm nhiều nghiên cứu để thống nhất quy trình và chứng minh tính an toàn, hiệu quả. Một khía cạnh quan trọng trong nghiên cứu và sử dụng hESC là phải tuân thủ các tiêu chuẩn về đạo đức.
                                                                                                                                     

Tài liệu tham khảo
1.         Thomson JA, Itskovitz-Eldor J, Shapiro SS, Waknitz MA, Swiergiel JJ, Marshall VS, et al. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science. 1998 Nov 6;282(5391):1145–7.
2.         Ethics Committee of American Society for Reproductive Medicine. Donating embryos for human embryonic stem cell (hESC) research: a committee opinion. Fertil Steril. 2013 Oct;100(4):935–9.
3.         Freed CR, Greene PE, Breeze RE, Tsai WY, DuMouchel W, Kao R, et al. Transplantation of embryonic dopamine neurons for severe Parkinson’s disease. N Engl J Med. 2001 Mar 8;344(10):710–9.
4.         Lukovic D, Stojkovic M, Moreno-Manzano V, Bhattacharya SS, Erceg S. Perspectives and future directions of human pluripotent stem cell-based therapies: lessons from Geron’s clinical trial for spinal cord injury. Stem Cells Dev. 2014 Jan 1;23(1):1–4.
5.         Shroff G. Transplantation of Human Embryonic Stem Cells in Patients with Multiple Sclerosis and Lyme Disease. Am J Case Rep. 2016 Dec 13;17:944–9.
6.         Cambria E, Pasqualini FS, Wolint P, Günter J, Steiger J, Bopp A, et al. Translational cardiac stem cell therapy: advancing from first-generation to next-generation cell types. NPJ Regen Med. 2017;2:17.
7.         Menasché P, Vanneaux V, Hagège A, Bel A, Cholley B, Cacciapuoti I, et al. Human embryonic stem cell-derived cardiac progenitors for severe heart failure treatment: first clinical case report. Eur Heart J. 2015 Aug 7;36(30):2011–7.
8.         Derivation of human embryonic stem cell lines from embryos obtained after IVF and after PGD for monogenic disorders | Human Reproduction | Oxford Academic [Internet]. [cited 2022 Nov 26]. Available from: https://academic.oup.com/humrep/article/21/2/503/614129?login=false
9.         Hmadcha A, Aguilera Y, Lozano-Arana MD, Mellado N, Sánchez J, Moya C, et al. Derivation of HVR1, HVR2 and HVR3 human embryonic stem cell lines from IVF embryos after preimplantation genetic diagnosis (PGD) for monogenic disorder. Stem Cell Res. 2016 May;16(3):635–9.
10.       Duchesne de Lamotte J, Perrier A, Martinat C, Nicoleau C. Emerging Opportunities in Human Pluripotent Stem-Cells Based Assays to Explore the Diversity of Botulinum Neurotoxins as Future Therapeutics. Int J Mol Sci. 2021 Jul 14;22(14):7524.
11.       Turetsky T, Aizenman E, Gil Y, Weinberg N, Shufaro Y, Revel A, et al. Laser-assisted derivation of human embryonic stem cell lines from IVF embryos after preimplantation genetic diagnosis. Human Reproduction. 2008 Jan 1;23(1):46–53.
12.       Ventruba P, Žáková J, Ješeta M, Lousová E, Hampl A, Souralová T, et al. Aspects of embryo selection and their preparation for the formation of human embryonic stem cells intended for human therapy. Ceska Gynekol. 2021;86(1):5–10.
13.       Kovina MV, Dyuzheva TG, Krasheninnikov ME, Yakovenko SA, Khodarovich YM. Co-growth of Stem Cells With Target Tissue Culture as an Easy and Effective Method of Directed Differentiation. Front Bioeng Biotechnol. 2021 Jun 16;9:591775.
14.       Rodríguez CI, Simón C. Human embryonic stem cell derivation: from the IVF perspective to therapeutic applications. Regenerative Medicine. 2006 Jan;1(1):103–9.
15.       ACOG Committee on Ethics. ACOG Committee Opinion No. 347, November 2006: Using preimplantation embryos for research. Obstet Gynecol. 2006 Nov;108(5):1305–17.
16.       Nicolas P, Etoc F, Brivanlou AH. The ethics of human-embryoids model: a call for consistency. J Mol Med (Berl). 2021;99(4):569–79. 

Từ khóa: Ứng dụng tế bào gốc phôi trong y sinh học: tiềm năng và thách thức