Sinh học tế bào gốc phần 1
I. GIỚI THIỆU
Sinh học tế bào gốc là một ngành học mới nghiên cứu đặc điểm và các ứng dụng
lâm sàng của các tế bào vạn tiềm năng. Cùng với các ứng dụng lâm sàng tiềm
năng, các tế bào gốc thu được từ bệnh nhân cũng có thể được sử dụng như là mô
hình bệnh để thử nghiệm tính hiệu quả của thuốc.
II. ĐỊNH DANH, PHÂN LẬP VÀ THU NHẬN TẾ BÀO GỐC.
1. Các tế bào gốc cư trú:
Định nghĩa tế bào gốc vẫn còn tương đối mơ hồ. Tế bào gốc vốn được công nhận
là các tế bào không đặc trưng hoặc không biệt hóa, mà có thể cung cấp 1 nguồn
tái tạo da, ruột non, và các tế bào máu trong suốt đời sống con người. Các tế bào
gốc cư trú này hiện nay có thể được tìm thấy ở các cơ quan khác nhau như biểu
mô, hệ tiêu hóa, tủy xương, mạch máu, não, cơ xương, gan, tinh hoàn, và tụy,
dựa trên các dấu ấn đặc trưng về vị trí, hình thái và đặc tính hóa sinh của chúng.
2. Các tế bào gốc được phân lập:
Việc định danh rõ ràng tế bào gốc đòi hỏi sự phân lập và tinh sạch của tế bào,
thông thường dựa trên sự kết hợp của nhiều dấu ấn bề mặt tế bào đặc trưng. Các
tế bào gốc này, ví dụ như tế bào gốc tạo máu (HS), có thể được nghiên cứu chi
tiết, và sử dụng trong các ứng dụng lâm sàng như cấy ghép tủy xương. Tuy
nhiên, kiến thức về các dấu ấn bề mặt đặc trưng của những loại tế bào khác vẫn
còn thiếu, khiến cho việc phân lập gặp nhiều khó khăn. Thách thức này đã được
phần nào giải quyết trên mô hình động vật, bằng cách đánh dấu các loại tế bào
khác nhau bằng các protein phát huỳnh quang, sử dụng các promoter đặc trung
tế bào. Một cách làm khác cũng có thể được xem xét, đó là các tế bào gốc có thể
được phân lập bằng hệ thống phân tách tế bào hoạt hóa bằng tín hiệu huỳnh
quang sau khi tế bào được nhuộm bằng Hoechst 33342. Tuy nhiên, cách làm này
vẫn cần phải được sử dụng một cách thận trọng vì các tế bào sau khi thu được có
thể sẽ không còn thực hiện được chức năng cùa 1 tế bào gốc đặc trưng.
3. Nuôi cấy tế bào gốc:
Nhằm đạt được một số lượng tế bào đủ phục vụ cho việc phân tích và trị liệu, việc
nuôi cấy và gia tăng số lượng các tế bào gốc in vitro là rất cần thiết. Mặc dù việc

thu thập tế bào gốc in vitro vẫn đang là 1 trở ngại lớn cho ngành sinh học tế bào
gốc, số lượng và loại tế bào gốc được nuôi cấy đã tăng lên đáng kể. Các tế bào
gốc nuôi cấy được thu nhận từ tế bào gốc cư trú thường được gọi là các tế bào
gốc trưởng thành để chỉ ra nguồn gốc của chúng, và để phân biệt với các tế bào
gốc phôi (Embryonic stem cell - ES) và tế bào gốc sinh dục (Embryonic germ cells
- EG). Tuy nhiên, với sự hiện diện của các tế bào gốc từ các mô đặc trưng thu
nhận từ phôi, ví dụ như tế bào gốc từ lá phôi (trophoblast stem cells – TS), và các
tế bào tương tự khác từ phôi/thai, như tế bào gốc thần kinh (neural stem cells –
NS), tên gọi “tế bào gốc mô” sẽ thích hợp hơn cho nhóm này.
Các loại tế bào gốc nuôi cấy:
Tên Nguồn gốc, Thu thập, khả năng bảo quản và các tính chất
Tế bào gốc phôi
(Embryonic stem
cells, ES, ESC)
Tế bào gốc phôi (ES) có thể được thu nhận bằng cách nuôi cấy túi
phôi hoặc khối nội tế bào từ túi phôi trên lớp bổ trợ của MEF
(nguyên bào sợi từ phôi chuột) có bổ sung LIF (leukemia inhibitor
factor – yếu tố ức chế bạch cầu) hoặc không. Các tế bào ES có thể
hình thành từ lá phôi ngoài. Tế bào ES phát triển thành các khúm tế
bào bám chặt kên bề mặt nuôi cấy, với số lượng gấp đôi sau 12h
(có LIF), duy trì kiểu gene ổn định ngay cả sau thời gian nuôi cấy
và thao tác dài; chúng có thể biệt hóa thành tất cả các loại tế bào,
bao gồm trứng và tinh trùng, khi được tiêm vào túi phôi. Tế bào ES
có thể hình thành khúm tế bào phẳng, và số lượng nhân đôi sau 35
– 40h khi không bổ sung LIF.
Tế bào gốc sinh
dục (embryonic
germ cells, EG,
EGC)
Tế bào EG có thể được thu nhận từ nuôi cấy các nguyên bào noãn

từ phôi 8.5 đến 12.5 ngày tuổi trên lớp bổ trợ MEF có bổ sung
FGF2 và LIF (m). Tế bào EG còn có thể được thu nhận từ việc
nuôi cấy mô sinh dục từ phôi/thai 5-11 tuần sau khi thụ tinh trên
lớp bổ trợ MEF với FGF2, forskolin và LIF . Tế bào EG cũng
cho thấy khả năng biệt hóa vạn tiềm năng như tế bào ES khi được
tiêm vào túi phôi chuột (m). Điểm khác biệt duy nhất được ghi
nhận là dấu ấn của 1 số gene (ví dụ như Igf2r): dấu ấn dạng này
thường sẽ được xóa đi trong giai đoạn hình thành tế bào sinh dục,
và vì vậy, dấu ấn gene của các tế bào EG sẽ có khác biệt so với tế
bào ES.
Tế bào gốc từ
nguyên bào nuôi
(trophoblast stem
cells , TS, TSC)
Tế bào TS có thể được thu nhận bằng cách nuôi cấy các tế bào
ngoại phôi bì dinh dưỡng của túi phôi 3.5 ngày tuổi, lớp biểu bì
ngoại phôicủa phôi 6.5 ngày, và màng đệm biểu bì của phôi 7.5
ngày được nuôi trên lớp bổ trợ MEF với TGF4 (m). Tế bào TS có
thể biệt hóa thành các tế bào lá phôi in vitro. TS còn có thể phát
triển thành tất cả các loại tế bào phụ lá phôi khi được tiêm vào túi
phôi.
Tế bào nội bì ngoài
phôi
(extraembryonic
endoderm cells,
XEN)
Tế bào XEN có thể được thu nhận bằng cách nuôi cấy khối nội tế
bào ICM trong điều kiện môi trường không có ES. Tế bào XEN chỉ
có thể biệt hóa thành dòng tế bào vách nội bì khi được tiêm vào túi
phôi.

Tế bào gốc ung thư
biểu mô phôi
(Embryonic
carcinoma cells,
EC)
Tế bào EC có thể thu nhận từ khối u ác tính phát triển từ ung thư
tinh hoàn. Tế bào EC hiếm khi cho thấy đặc tính vạn tiềm năng in
vittro, nhưng chúng có thể biệt hóa thành tất cả các loại tế bào khi
được tiêm vào túi phôi. Tế bào EC thường có kiểu nhân lệch bội lẻ
và một số thay đổi khác trong kiểu gene.
Tế bào gốc trung
mô (mesenchymal
stem cells, MS,
MSC)
Tế bào MS có thể được thu nhận từ tủy xương, cơ, mô mỡ, máu
ngoại vi, và máu dây rốn. Tế bào MS có thể biệt hóa thành các loại
tế bào trung mô, bao gồm tế bào mỡ, tế bào xương, sụn, và tế bào
tim.
Tế bào gốc đa tiềm
năng trưởng thành
(Multipotent adult
stem cell, MAPC)
Tế bào MAPC có thể được thu nhận bằng cách nuôi cấy các tế bào
đơn nhân tủy xương, sau khi loại bỏ tế bào CD45+ và GlyA+, với
FCS, EGF, và PDGF-BB. Tế bào MAPC là các tế bào rất hiếm,
hiện diện trong khi nuôi cấy các tế bào trung mô từ tủy xương sơ
sinh. MAPC cũng có thể được phân lập từ cơ và não sơ sinh.
MAPC có thể biệt hóa thành tất cả các loại mô in vivo khi được
tiêm vào túi phôi chuột, và có thể biệt hóa thành các dòng tế bào
khác nhau có nguồn gốc từ trung bì, ngoại bì và nội bì in vitro.

Tế bào gốc từ
nguyên bào tinh
(spermatogonial
stem cells, SS,
SSC)
Tế bào SS có thể được thu nhận bằng nuôi cấy tinh hoàn sơ sinh
trên tế bào bổ trợ STS với GDNF. Tế bào SS có thể trở thành tế
bào sinh tinh dài hạn sau khi được cấy ghép vào tinh hoàn người
nhận và cải thiện khả năng thụ tinh.
Tế bào gốc mầm
phôi (germline stem
cells, GS, GSC)
Tế bào GS có thể được thu nhận từ tinh hoàn trẻ sơ sinh. Tế bào
GS có thể biệt hóa thành 3 lá phôi in vitro và sau đó trở thành
nhiều loại mô, bao gồm cả mầm phôi, khi được tiêm vào túi phôi
chuột.
Tế bào gốc mầm đa
tiềm năng
(multipotent adult
germline stem cells,
maGSC)
maGSC có thể được thu nhận từ tinh hoàn trưởng thành, và có thể
biệt hóa thành 3 lá phôi in vitro và sau đó trở thành nhiều loại mô,
bao gồm cả mầm phôi, khi được tiêm vào túi phôi chuột.
Tế bào gốc thần
kinh (Neural stem
cells NS, NSC)
Tế bào NS có thể thu nhận từ não thai và não trưởng thành (dưới
màng nội mô não thất, màng nội mô não thất và vùng đồi hải mã),
được nuôi cấy như là một lớp tế bào hoặc các cụm tế bào gọi là cầu

thần kinh . tế bào NS có thể biệt hóa thành tế bào thần kinh và tế
bào thần kinh đệm in vivo và in vitro. Gần đây, việc nuôi cấy tế
bào NS đã có thể được thực hiện với sự hiện diện của FGF2 và
EGF.
Tế bào gốc sinh
dưỡng không hạn
chế (unrestricted
somatic stem cells,
USSC)
USSC là các tế bào tương đối hiếm, từ máu dây rốn, và có thể
được thu nhận bằng cách nuôi cấy phần tế bào đơn nhân của máu
dây rốn với sự hiện diện của 30% FCS và 10-7M dexamethasone.
Tế bào USSC có thể biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau in
vitro và đồng thời cũng có thể tạo thành nhiều loại tế bào khi cấy
ghép in vivo vào chuột và cừu. Các tế bào USSC là các tế bào
CD45- và có thể nhân rộng thành 1015 tế bào mà vẫn không mất đi
tính chất vạn tiềm năng.
USSC là các tế bào tương đối hiếm, từ máu dây rốn, và có thể được thu nhận
bằng cách nuôi cấy phần tế bào đơn nhân của máu dây rốn với sự hiện diện của
30% FCS và 10-7M dexamethasone. Tế bào USSC có thể biệt hóa thành các loại
tế bào khác nhau in vitro và đồng thời cũng có thể tạo thành nhiều loại tế bào khi
cấy ghép in vivo vào chuột và cừu. Các tế bào USSC là các tế bào CD45- và có
thể nhân rộng thành 1015 tế bào mà vẫn không mất đi tính chất vạn tiềm năng.
Việc thu nhận thành công các tế bào gốc nuôi cấy (cả tế bài gốc phôi và tế bào
gốc mô) thường đòi hỏi sự hiện diện của các nhân tố tăng trưởng và điều kiện
nuôi cấy thiết yếu, mô phỏng theo vi môi trường, hoặc các ổ tế bào gốc cư trú. Ví
dụ, sự thu nhận tế bào TS chuột, một thời từng được cho là không thể thực hiện
được, nhưng hiện nay đã có thể tiến hành bằng cách sử dụng FGF4, một phân tử
được tiết ra bởi các tế bào liên kết với việc phát triển lá phôi in vivo. Vì vậy, việc
nuôi cấy các tế bào gốc cư trú khác (như tế bào gốc từ ruột non) hoặc các tế bào

gốc phân lập (như tế bào gốc tạo máu) cũng có thể thực hiện được bằng cách
nghiên cứu các nhân tố có liên quan đến ổ sinh trưởng bình thường của chúng.
Sinh học tế bào gốc phần 2
I. KHẢ NĂNG TỰ THAY MỚI VÀ TĂNG SINH CỦA TẾ BÀO GỐC:
1. Sự phân chia tế bào đối xứng và không đối xứng:
Khái niệm được chấp nhận nhiều nhất về tế bào gốc là đó là loại tế bào có khả
năng đặc biệt, có thể tạo ra các tế bào khác giống hệt tế bào ban đầu (khả năng
tự làm mới) và đồng thời tạo ra các loại tế bào đặc biệt khác. Khả năng tự làm
mới có thể đạt được bằng hai hướng. Sự phân chia tế bào không đối xứng tạo ra 1
tế bào giống hệt như tế bào ban đầu và 1 tế bào khác với tế bào mẹ ban đầu và
được coi như là tế bào tiền thân hoặc tế bào biệt hóa. Việc phân chia này sẽ
không làm gia tăng số lượng tế bào gốc. Sự phân chia tế bào đối xứng sẽ tạo ra 2
tế bào con giống hệt nhau. Đối với tế bào gốc, để có thể tăng sinh in vitro, chúng
cần phải phân chia đối xứng. Một mình khả năng tự làm mới sẽ không thể định
nghĩa được tế bào gốc, bởi vì tất cả các dòng tế bào hình thành, như tế bào HeLa
hoặc tế bào NIH3T3 đều có thể tăng sinh bằng cách phân chia đối xứng.
2. Tăng sinh không giới hạn in vitro
Các tế bào gốc cư trú thường thụ động và hiếm khi phân chia. Tuy nhiên, một khi
tế bào gốc đã được nuôi cấy thành công in vitro, chúng thường đạt được khả năng
phân chia liên tục và khả năng tăng sinh vượt qua khỏi giới hạn thông thường của
các tế bào nuôi cấy nguyên thủy (đôi khi được gọi là vĩnh cửu). Các tính chất này
chủ yếu được ghi nhận ở tế bào ES, nhưng cũng có thể xuất hiện ở các tế bào NS,
MS, MAPCs, maGSCs, và USSCs, bằng cách đó, gia tăng tiềm năng sử dụng các tế
bào này cho việc điều trị.
3. Sự ổn định của kiểu gene và kiểu hình
Khả năng tăng sinh chủ động có liên quan đến tiềm năng tích lũy các đột biến và
các bất thường nhiễm sắc thể. Các tế bào ES chuột đã được sử dụng để tạo ra các
mô hình động vật có các gene mục tiêu, và đã cho thấy là chúng có khả năng duy
trì nhân bội thể và tính toàn vẹn di truyền. Ngược lại, các tế bào ES của người
cho thấy chúng dễ bị ảnh hưởng hơn bởi các đột biến gene sau thời gian nuôi cấy

dài. Một giới hạn khác là khả năng hình thành khối u sau khi cấy ghép các tế bào
gốc đang có khả năng tăng sinh mạnh mẽ. Tế bào ES chuột có thể hình thành
khối u khi được tiêm vào các mô hình động vật đã được ức chế miễn dịch.
II. TIỀM NĂNG VÀ SỰ BIỆT HÓA CỦA TẾ BÀO GốC
1. Tiềm năng phát triển
Khái niệm “tiềm năng” được sử dụng cho khả năng của 1 tế bào có thể biệt hóa
thành các loại tế bào đặc trưng khác. Việc thiếu các kiến thức hiện tại về bản chất
phân tử của tính tiềm năng đòi hỏi các thí nghiệm cụ thể trên tế bào gốc để có
thể thấy rõ tính tiềm năng của chúng. Ví dụ, các thử nghiệm in vivo có thể được
thực hiện bằng cách tiêm tế bào gốc vào túi phôi chuột hoặc vào chuột trưởng
thành đã được ức chế miễn dịch và xác định bao nhiêu loại tế bào có thể được
hình thành từ các tế bào đã được tiêm. Thử nghiệm in vitro có thể tiến hành bằng
cách biệt hóa tế bào trong các điều kiện nuôi cấy khác nhau và ghi nhận bao
nhiêu loại tế bào có thể được hình thành từ các tế bào ban đầu. Các thử nghiệm
in vivo hiện nay vẫn không được phép thực hiện trên người. Cách thông thường
nhất để thể hiện tính tự làm mới và tính tiềm năng là chứng minh rằng một tế
bào đơn có thể thể hiện các đặc tính này in vitro. Các tế bào gốc nuôi cấy có thể
được tạm xếp vào nhóm dựa trên tính tiềm năng của chúng như sau:
trên tính tiềm năng của chúng như sau:
Tiềm năng Giai đoạn tiền
cấy ghép
Giai đoạn phôi Giai đoạn sơ sinh Giai đoạn trưởng
thành
Toàn năng Hợp tử (chuột,
người)
Vạn năng ES (chuột,
người)
EG (chuột,
người)
GS (chuột)USSC

(người)MAPC
(chuột, người)
PEC (chuột,
người)maGSC
(chuột)MAPC
(chuột, người)
Đa năng MS (chuột,
người)
Vài tiềm năng TS (chuột,
người)
NS (chuột,
người)
Đơn năng XEN (chuột) SSC (chuột)
Các tế bào
hoàn thành biệt
hóa
2. Tiềm năng và nguồn phát triển của tế bào gốc nuôi cấy
Có thể được tóm tắt như bảng trên.
3. Từ Toàn năng đến Đơn năng
Các tế bào toàn năng (totipotent cells) có thể hình thành một cơ thể hoàn chỉnh.
Chỉ có 1 trứng đã thụ tinh (hợp tử) mới có tính chất này. Các tế bào vạn tiềm
năng (pluripotent cells) (như tế bào ES) có thể hình thành hầu hết các dòng tế
bào trong cơ thể (nội bì, trung bì, ngoại bì), bao gồm cả tế bào sinh dục. Tế bào
đa tiềm năng (multipotent cells) (như tế bào HS) có thể hình thành nhiều dòng tế
bào nhưng không thể hình thành tất cả các dòng tế bào của cơ thể. Tế bào vài
tiềm năng (oligopotent cells) (như tế bào NS) có thể hình thành nhiều hơn 1 dòng
tế bào nhưng bị giới hạn hơn tế bào đa tiềm năng. Các tế bào vài tiềm năng đôi
khi có thể được gọi là các tế bào tiền thân; tuy nhiên, tên gọi này thường được
dùng hơn để định nghĩa các tế bào biệt hóa một phần (như tế bào tiền thân dòng
tủy) là các tế bào có thể phân chia thành nhiều loại tế bào khác nhau nhưng thiếu

khả năng tự làm mới. Các tế bào đơn năng (unipotent cells hoặc monopotent
cells), như các tế bào SS, có thể hình thành 1 dòng tế bào biệt hóa duy nhất. Các
tế bào đã hoàn thành biệt hóa, như các nguyên bào sợi, cũng có khả năng tăng
sinh (có thể coi như là khả năng tự làm mới), nhưng vẫn duy trì loại tế bào đó
(không có tiềm năng hình thành loại tế bào khác) và do đó, không thể được coi là
các tế bào đơn năng.
Sinh học tế bào gốc phần 3
I. TÁI LẬP CHƯƠNG TRÌNH CỦA NHÂN TẾ BÀO:
Quá trình phát triển tự nhiên tiếp diễn từ trứng thụ tinh thành tế bào gốc toàn