Hiện nay, các nghiên cứu về tế bào gốc và y học tái tạo đang là lĩnh vực được quan tâm với hy vọng cung cấp các phương pháp chữa bệnh, bao gồm các vấn đề về khả năng sinh sản của con người. Trong số các loại tế bào gốc, tế bào gốc vạn năng cảm ứng (induced Pluripotent Stem Cell-iPSC), tế bào gốc sinh tinh nam, tế bào gốc buồng trứng hoặc tế bào gốc nội mạc tử cung có khả năng được sử dụng trong điều trị vô sinh.

1. TẾ BÀO GỐC LÀ GÌ?

Tế bào gốc là một tế bào chưa biệt hóa, có khả năng phân chia vô hạn trong các tổ chức sống, có nguồn gốc từ phôi, bào thai hay mô cơ thể trưởng thành. Dưới điều kiện thích hợp hay có tín hiệu kích thích, tế bào gốc sẽ phát triển thành nhiều loại tế bào biệt hóa, tạo thành các cơ quan hay tổ chức của cơ thể. Tế bào gốc phôi và tế bào gốc trưởng thành là hai nhóm chính của tế bào gốc. Tế bào gốc phôi có ưu điểm số lượng lớn, dễ nuôi cấy nhân tạo, có tính vạn năng cao và dễ tăng sinh khi nuôi cấy in vitro. Tế bào gốc trưởng thành thì dễ dàng thu nhận, phân bố đa dạng ở tủy xương, máu, dây chằng [1].

2. TẾ BÀO GỐC TRONG TẠO NOÃN IN VITRO

Tế bào mầm sinh dục nguyên thủy (PGCs-Primordial Germ Cells) là tiền thân của các giao tử, có khả năng biệt hóa thành tinh trùng và noãn. Tế bào mầm sinh dục có thể được thu nhận từ tuyến sinh dục hoặc từ việc biệt hóa các tế bào gốc phôi, tế bào gốc vạn năng cảm ứng. Bằng việc nuôi cấy in vitro trong môi trường dinh dưỡng đặc biệt, tế bào mầm sinh dục sẽ cho ra noãn nhân tạo.

Nghiên cứu đầu tiên về việc nuôi cấy noãn in vitro từ tế bào PGC nội sinh được thực hiện vào năm 1971. Nhiều nghiên cứu sau đó các tác giả đã thu nhận lượng lớn noãn chuột từ việc nuôi cấy thành công tế bào PGC. Tác giả sử dụng nguồn tế bào PGC nội sinh từ việc nuôi cấy tuyến sinh dục ở phôi. Đặc điểm của các tế bào này là độ tương hợp cao, thời gian nuôi cấy ngắn; tuy nhiên số lượng các tế bào này không nhiều ở cơ thể trưởng thành và thường không cùng một giai đoạn phát triển. Năm 2012, tạp chí Science sửa đổi một số gen ở tế bào gốc và chuyển chúng thành các tế bào giống với tế bào mầm nguyên thủy tạo noãn, tạo ra buồng trứng hoàn nguyên cấy vào chuột, sau đó lấy ra các noãn trưởng thành làm thụ tinh ống nghiệm và cấy ghép vào chuột mẹ. Phương pháp này mới thực hiện trên động vật và là thách thức lớn khi thực hiện trên người do liên quan đến độ tin cậy, khả thi và an toàn [10]. Nghiên cứu khác năm 2016 của Morohaku và cộng sự đã tiến hành thu nhận các tế bào PGC chuột từ tuyến sinh dục khi tuổi phôi được 12.5 ngày, nuôi cấy trong môi trường chuyên biệt. Kết quả sau khi nuôi cấy có sự xuất hiện buồng trứng với nhiều noãn đang phát triển, thu nhận noãn non và nuôi cấy IVM để tạo ra các noãn trưởng thành; tiến hành thực hiện thụ tinh cho các noãn này đã cho ra đời con non [2].

Một nguồn thu nhận tế bào PGC khác là từ việc biệt hóa tế bào gốc phôi hay tế bào gốc nhân tạo. Ưu điểm khi sử dụng nguồn tế bào này là có thể nuôi cấy số lượng lớn và các tế bào tương đồng về chu kỳ sinh học; tuy nhiên việc nuôi cấy kéo dài thời gian hơn do cần trải qua giai đoạn biệt hóa tạo PGCs trong in vitro, khả năng tạo u quái nếu không được biệt hóa hoàn toàn. Với phương pháp này, nghiên cứu Hikabe và cộng sự (2016) đã biệt hóa thành công các tế bào gốc phôi, nuôi cấy và kết hợp phương pháp IVM để tạo noãn chuột trưởng thành [3].

Dựa trên phương pháp thực hiện của Morohaku và Hikabe, bài review mới nhất của tác giả Jun-Jie Wang và các cộng sự (2017) cũng đã tiến hành thu nhận các tế bào mầm sinh dục từ tuyến sinh dục và tế bào gốc phôi chuột, tiến hành nuôi cấy và tạo được con non [4]. Như vậy việc tạo noãn từ các tế bào PGC nội sinh hoặc tế bào gốc là khả thi, có khả năng tạo con non. Tuy nhiên hiện nay tạo noãn nhân tạo chủ yếu được thực hiện trên động vật, các nghiên cứu trên người vẫn chưa được công bố rộng rãi.

3. TẾ BÀO GỐC TRONG TẠO TINH TRÙNG IN VITRO

Hiện nay, nghiên cứu về việc tạo tinh trùng từ tế bào gốc rất được nhiều người quan tâm. Năm 2011, các nhà khoa học Nhật Bản đã thành công khi tạo ra các tế bào tinh trùng sống được từ các tế bào gốc phôi chuột. Nghiên cứu tiến hành chuyển các tế bào gốc phôi chuột vào tuyến sinh dục để các tế bào này phát triển thành tế bào mầm nguyên thủy (PGC). Sau đó các tế bào PGC được tiêm vào tinh hoàn của chuột đực không có khả năng sản sinh tinh trùng. Kết quả của nghiên cứu cho thấy các tế bào PGC đã sản sinh tinh trùng ở các con chuột vô sinh, tiến hành thu nhận tinh trùng thụ tinh in vitro với noãn đã cho ra đời những con non khỏe mạnh [9].

Tế bào gốc đa năng ở người (hiPSCs) cũng có thể biệt hóa thành tế bào mầm sinh dục ở nam giới. Năm 2018, Fang và cộng sự đã tóm tắt những tiến bộ trong việc nuôi cấy tế bào mầm sinh dục và nâng cao hiệu quả của hiPSCs trong ứng dụng điều trị vô sinh. hiPSCs có thể được tạo từ các tế bào sinh dưỡng (soma) của bệnh nhân và có thể sao chép được các đặc điểm về gen lẫn các yếu tố di truyền ngoài gen. Việc khám phá ra các hiPSCs không chỉ dẫn đến các phương pháp lâm sàng để giải quyết vấn đề vô sinh do các dị tật trong sinh sản mà còn tạo cơ hội để tìm hiểu cơ chế phân tử về sự phát triển tế bào mầm của con người. Bên cạnh đó, tạo ra các giao tử đực từ các tế bào iPSC tự thân có thể giúp ích cho những bệnh nhân không có tinh trùng trong tinh hoàn. Tuy nhiên, đánh giá tình trạng biểu sinh trong quá trình biệt hóa tế bào mầm từ hiPSCs vẫn chưa được công bố rõ ràng. Những nghiên cứu gần đây về việc tạo ra các tế bào mầm sinh dục ở nam từ hiPSCs đã giúp tạo ra các mô hình sinh tinh trong ống nghiệm cho con người. Trong tương lai, sự hiểu biết toàn diện hơn về sự phát triển tế bào mầm của con người sẽ có giá trị lớn đối với việc áp dụng hiPSC trong y học sinh sản và nghiên cứu cơ bản [5].

Nghiên cứu khác gần đây đã đưa ra tế bào gốc tinh trùng (SSC- spermatogonial stem cells) cũng là một tế bào quan trọng trong việc sản sinh tinh trùng. Các tế bào này có khả năng tự tái tạo, biệt hóa và chuyển hóa, do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong y học tái tạo và sinh sản. Chúng có khả năng truyền thông tin di truyền và di truyền ngoài nhân cho các thế hệ con, đặc biệt là sự thiết lập và duy trì chính xác các dấu hiệu di truyền ngoài nhân. Trong đó, điều hòa phiên mã và dịch mã là cần thiết cho việc biểu hiện di truyền các gen cần thiết của sự sinh tinh liên quan đến các RNA. Ngày càng có nhiều RNA không mã hóa (ncRNA) bao gồm các ncRNA dài và cnRNA tròn đóng vai trò quan trọng trong việc biểu hiện gen và xác định số phận của tế bào mầm sinh dục ở nam. Việc tìm hiểu cơ chế hoạt động và điều hòa của các ncRNA này hy vọng sẽ mở ra hướng điều trị mới cho các trường hợp vô sinh liên quan đến nam giới [6].
 

4. TẾ BÀO GỐC NỘI MẠC TỬ CUNG

Bên cạnh việc sử dụng tế bào gốc để tạo tinh trùng hay noãn, việc tìm hiểu tế bào gốc ở một số vị trí khác trong cơ quan sinh dục như tử cung cũng giúp điều trị một số bệnh vô sinh. Chính vì vậy sự hiện diện của tế bào gốc ở nội mạc tử cung giúp hiểu chính xác về vai trò của tế bào gốc nội mạc tử cung trong sinh lý và bệnh lý trong nội mạc tử cung. Nghiên cứu của Santamaria và các cộng sự (2016) đã tìm hiểu về một số bệnh ở tử cung và phương án điều trị. Trong đó, hội chứng Asherman (AS) được mô tả bởi sự dính nội mạc tử cung và sự teo nội mạc (EA) làm ngăn chặn sự dày lên của nội mạc tử cung hơn 5 mm, dẫn đến rối loạn kinh nguyệt và vô sinh. Nhiều liệu pháp đã được thử nghiệm nhưng chưa mang lại hiệu quả. Tế bào gốc từ tủy xương (BMDSC- Bone marrow-derived Stem cell) đã được chứng minh là có tiềm năng trong tái tạo mô, cơ quan ở cả người và chuột. Tuy nhiên, quần thể phụ của BMDSC có kích thích sự hồi phục nội mạc được hay không vẫn còn chưa xác định. Nghiên cứu này tiến hành thử nghiệm ghép tế bào gốc tự thân, sử dụng nguồn tế bào gốc từ tủy xương với đặc điểm dương tính với marker CD133, kết hợp với liệu pháp hormone để cấy ghép cho bệnh nhân. Đầu tiên, bệnh nhân được tiêm GCSF để huy động tế bào BMDSC. Từ máu ngoại vi của bệnh nhân, các tế bào dương tính với marker CD133 được thu nhận và sau đó được tiêm ngay lập tức vào động mạch. Kết quả của nghiên cứu cho thấy sau quá trình điều trị, độ dày nội mạc của bệnh nhân tăng lên một cách đáng kể. Bên cạnh đó, điều trị bằng cách ghép tế bào còn làm tăng mật độ mạch máu, thời gian và mức độ của kinh nguyệt. Đặc biệt, một số bệnh nhân đã có thai tự nhiên và sinh con. Tuy nghiên cứu chỉ là thử nghiệm với cỡ mẫu nhỏ và không có nhóm chứng nhưng cũng đã gợi lên được một phương pháp điều trị hiệu quả cho các bệnh nhân gặp vấn đề về nội mạc tử cung [7].

5. ỨNG DỤNG KHÁC SỬ DỤNG TẾ BÀO GỐC

Một nghiên cứu khác của việc ứng dụng tế bào gốc trong điều trị là khôi phục chức năng buồng trứng ở những phụ nữ trẻ bị suy buồng trứng sớm (premature ovarian insufficiency, POI) hoặc suy buồng trứng do hóa/xạ trị ung thư. Herraiz và cộng sự (2018) đã tiến hành cấy ghép tế bào gốc từ tủy xương của chính các bệnh nhân POI (ASCOT) để khôi phục chức năng buồng trứng và tránh được các tác hại của việc mãn kinh sớm. Bệnh nhân được cấy tế bào gốc tủy xương (BMDSC- one marrow-derived stem cells) bằng cách tiêm tế bào vào động mạch một bên của buồng trứng. Huy động BMDSC bằng điều trị G-CSF (granulocyte colony-stimulating factor) và sau đó phân tách thu hồi. Nghiên cứu cho kết quả thu được qua AFC/AMH sau 4 tuần điều trị bằng ASCOT đã cải thiện chức năng buồng trứng ở 81% bệnh nhân. Trong quá trình kích thích buồng trứng có kiểm soát, điều trị bằng ASCOT có sự gia tăng số lượng noãn và nang thứ cấp. Kết cục sinh sản được cải thiện, đã có 5 em bé ra đời trong đó có 2 trường hợp chuyển phôi trữ và 3 em bé sinh tự nhiên. Tóm lại, ASCOT là kỹ thuật bán xâm lấn và dễ tái tạo, tối ưu hóa huy động dự trữ buồng trứng hiện có ở những bệnh nhân đáp ứng kém hay tiên lượng kém. ASCOT cải thiện số lượng nang trứng và noãn bào cho phép nhóm POI không những duy trì được chức năng nội tiết mà còn duy trì được khả năng có con của chính mình [8].

Tóm lại, việc sử dụng tế bào gốc trong điều trị vô sinh có khả năng thực hiện được. Nguồn tế bào gốc có thể sử dụng tế bào gốc tự thân hoặc tế bào gốc nhân tạo. Mặc dù hiện nay hầu hết các nghiên cứu chủ yếu thực hiện trên động vật nhưng đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trong điều trị vô sinh trên người.
 
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]      P. V. P. Phan Kim Ngọc, Công nghệ Tế bào gốc. NXB Giáo dục Việt Nam, 2008.
[2]      K. Morohaku et al., “Complete in vitro generation of fertile oocytes from mouse primordial germ cells,” Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2016.
[3]      O. Hikabe et al., “Reconstitution in vitro of the entire cycle of the mouse female germ line,” Nature, 2016.
[4]      J. J. Wang et al., “Complete in vitro oogenesis: Retrospects and prospects,” Cell Death Differ., vol. 24, no. 11, pp. 1845–1852, 2017.
[5]      F. Fang, Z. Li, Q. Zhao, H. Li, and C. Xiong, “Human induced pluripotent stem cells and male infertility: An overview of current progress and perspectives,” Hum. Reprod., vol. 33, no. 2, pp. 188–195, 2018.
[6]      F. Zhou, W. Chen, Y. Jiang, and Z. He, “Regulation of long non-coding RNAs and circular RNAs in spermatogonial stem cells.,” Reproduction, vol. 158, no. 1, pp. R15–R25, Jul. 2019.
[7]      X. Santamaria et al., “Autologous cell therapy with CD133+ bone marrow-derived stem cells for refractory Asherman’s syndrome and endometrial atrophy: A pilot cohort study,” Hum. Reprod., vol. 31, no. 5, pp. 1087–1096, 2016.
[8]      S. Herraiz et al., “Autologous stem cell ovarian transplantation to increase reproductive potential in patients who are poor responders,” Fertil. Steril., vol. 110, no. 3, pp. 496-505.e1, 2018.
[9]     https://www.bionews.org.uk/page_93112
[10]     http://www.abc.net.au/science/articles/2012/10/05/3604025.htm

Từ khóa: Ứng dụng tế bào gốc trong hỗ trợ sinh sản