Bài viết có sự tham vấn chuyên môn của Tiến sĩ Trịnh Như Thùy – Giám đốc Ngân hàng mô tại Bệnh viện Quốc tế DNA.
Tế bào gốc từ mô mỡ phát triển từ các tế bào trung mô và có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y học và khoa học sinh học, bao gồm y học tái tạo và điều trị bệnh đái tháo đường.
Y học tái tạo mở ra triển vọng lớn trong việc sửa chữa mô và cơ quan bị tổn thương, khôi phục chức năng bằng cách kích thích khả năng tự phục hồi của cơ thể. Lĩnh vực này bao gồm nhiều kỹ thuật như kỹ thuật mô, sinh học phân tử nhằm thay thế, thiết kế lại, hoặc tái tạo các tế bào, mô và cơ quan để phục hồi hoặc tái lập chức năng bình thường.
Trong nghiên cứu y học tái tạo, các tế bào gốc trung mô (Mesenchymal Stem Cells, MSCs) từ người trưởng thành đã được chú ý nhờ khả năng biệt hóa thành các loại tế bào như tế bào xương, mỡ, cơ và sụn, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong trị liệu tế bào. Không như tế bào gốc phôi thai, MSCs không vướng phải vấn đề đạo đức do chúng được lấy từ các mô đã biệt hóa [1].
Dù MSCs thường được lấy từ tủy xương nhưng cách này không phù hợp trong thử nghiệm lâm sàng do việc lấy mẫu xâm lấn và khả năng sinh trưởng giảm khi tuổi tác tăng. Để thay thế, từ đầu thế kỷ 21, Zuk và cộng sự đã giới thiệu một quần thể tế bào tiền thân đa năng, có khả năng tự làm mới và biệt hóa tương tự như MSCs, được gọi là tế bào gốc từ mô mỡ (Adipose tissue-Derived Stem Cells, ADSCs) [2]. ADSCs có nhiều lợi thế nhờ khả năng lấy mẫu dễ dàng, ít xâm lấn, quy trình đơn giản, và chất lượng ít suy giảm theo tuổi tác hơn MSCs được lấy từ tủy xương.
Tế bào gốc có nguồn gốc từ mô mỡ là gì?
Tế bào mỡ (adipocyte) là các tế bào chuyên biệt trong cơ thể, chịu trách nhiệm lưu trữ chất béo dưới dạng lipid trong các mô mỡ. Chúng tồn tại chủ yếu trong mô mỡ và đóng vai trò trong việc dự trữ năng lượng, cách nhiệt cơ thể, và bảo vệ các cơ quan nội tạng.
Tế bào gốc từ mô mỡ (Adipose-derived Stem Cells – ADSCs) là loại tế bào gốc trung mô (Mesenchymal Stem Cells – MSCs) có khả năng tự làm mới và biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau, bao gồm tế bào xương, tế bào sụn, tế bào mỡ, và thậm chí cả tế bào thần kinh và tế bào cơ tim trong một số điều kiện nhất định. Các đặc điểm của ADSCs bao gồm:
- Khả năng tăng sinh cao: ADSCs có thể tự nhân lên nhiều lần mà không mất đi tính ổn định gen và khả năng biệt hóa.
- Tiềm năng biệt hóa đa dạng: Chúng có thể biến đổi thành nhiều loại tế bào khác nhau khi được kích thích bằng các yếu tố tăng trưởng và điều kiện nuôi cấy cụ thể.
- Kháng viêm và điều hòa miễn dịch: ADSCs tiết ra các yếu tố kháng viêm và cytokine giúp điều hòa miễn dịch, làm giảm viêm trong cơ thể.
- Tính dễ thu nhận: Mô mỡ có sẵn và dễ dàng lấy từ cơ thể thông qua các phương pháp như hút mỡ, cho phép thu nhận lượng lớn tế bào gốc mà ít xâm lấn hơn so với các nguồn khác như tủy xương.
Phân lập và đặc tính của ADSCs
Mô mỡ dưới da chủ yếu gồm các tế bào mỡ trưởng thành và phần hỗn hợp gọi là phần mạch máu mô đệm (Stromal Vascular Fraction, SVF), bao gồm các tế bào như nguyên bào sợi, tế bào nội mô, tiền tế bào mỡ, tế bào cơ trơn mạch máu, tế bào lympho, bạch cầu đơn nhân và ADSCs. Phương pháp phổ biến nhất để tách ADSCs là dùng enzyme collagenase để phân giải collagen trong mô mỡ, phá vỡ liên kết giữa các tế bào, giúp giải phóng các tế bào thuộc phân đoạn mạch máu mô đệm (SVF) như ADSCs, nguyên bào sợi, tế bào nội mô và tiền tế bào mỡ. Sau đó, dung dịch chứa các tế bào này được ly tâm để tách SVF (bao gồm ADSCs) khỏi các tế bào mỡ trưởng thành, tạo ra sản phẩm chứa các tế bào gốc có tiềm năng ứng dụng trong y học tái tạo và nghiên cứu.
Nghiên cứu cho thấy vị trí lấy mô mỡ không ảnh hưởng đến số lượng tế bào thu được từ mô mỡ dưới da. Khi so sánh ADSCs và BMSCs, ADSCs có khả năng sản xuất collagen tốt hơn, độ ổn định về gen và hình thái cao hơn khi nuôi dài hạn, ít lão hóa và khả năng tăng sinh cao hơn, đặc biệt ít giảm chất lượng theo tuổi tác người hiến [11].
Ứng dụng của tế bào gốc từ mô mỡ
Ứng dụng điều trị của tế bào gốc từ mô mỡ
Các liệu pháp y học tái tạo sử dụng tế bào gốc từ mô mỡ vì khả năng phân hóa thành nhiều dòng tế bào khác nhau. Những tế bào gốc này còn có tác dụng ngăn sự chết tế bào (anti-apoptotic), kháng viêm (anti-inflammatory), kích thích tạo mạch (pro-angiogenic), điều hòa miễn dịch (immunomodulatory), và chống sẹo (anti-scarring) [4]. Nhờ đó, tế bào gốc từ mô mỡ trở thành một trong những công cụ mạnh mẽ trong điều trị và phục hồi, mang lại hiệu quả cao trong các liệu pháp tái tạo.
Vì tế bào gốc từ mô mỡ có nguồn gốc từ trung mô nên chúng chủ yếu được sử dụng để tái tạo mô, đặc biệt là trong lĩnh vực y học tạo xương, tạo mỡ, tạo sụn và ứng dụng tim mạch.
Tái tạo xương
Nhiều nghiên cứu đã khảo sát tác dụng tái tạo của tế bào gốc từ mô mỡ từ nhiều nguồn bao gồm chuột, thỏ và con người đối với quá trình tái tạo xương. Tế bào gốc từ mô mỡ có khả năng biệt hóa thành tế bào tạo xương, tiết ra các yếu tố tăng trưởng như protein hình thái xương BMP (Bone Morphogenetic Proteins) và yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) để kích thích quá trình hình thành và mạch hóa mô xương mới. Những tế bào này đã được sử dụng để tái tạo các tổn thương ở hộp sọ của một bé gái sau chấn thương đầu nghiêm trọng [12]. Trong trường hợp hoại tử chỏm xương đùi, gây đau và thoái hóa khớp, tế bào gốc từ mô mỡ được tiêm vào giúp cải thiện quá trình tạo xương và phục hồi mô bị tổn thương [5].
Tái tạo mỡ
Ban đầu, tế bào gốc từ mô mỡ được sử dụng trong cấy ghép mỡ giúp chỉnh sửa các khiếm khuyết trên khuôn mặt và tái tạo vú. Những cải tiến trong kỹ thuật cấy ghép mỡ dựa trên việc làm giàu mỡ cấy ghép bằng SVF tự thân, các yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu, hormone và insulin. Các yếu tố tăng trưởng, chẳng hạn như yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi-2 cũng có thể được sử dụng để thúc đẩy sự tăng sinh của tế bào gốc từ mô mỡ.
Tế bào gốc mô mỡ cũng có thể được sử dụng trong phẫu thuật thẩm mỹ vì khả năng sản xuất cytokine, chemokine và các yếu tố tăng trưởng của chúng giúp giảm nguy cơ để lại sẹo [6].
Tái tạo sụn và đĩa đệm
Với dân số già, các bệnh cơ xương như thoái hóa khớp và đau lưng do thoái hóa đĩa đệm trở thành nguyên nhân chính gây mất khả năng vận động, làm tăng chi phí y tế và chăm sóc xã hội. Trong liệu pháp tế bào để sửa chữa sụn, ADSCs đóng vai trò quan trọng bằng cách tương tác với chondrocytes (tế bào sụn) tại vị trí tổn thương, giúp cải thiện hiệu quả trị liệu [8]. Dù cơ chế cận tiết của ADSCs đối với chondrocytes chưa rõ ràng, nghiên cứu cho thấy việc cấy ADSCs và chondrocytes vào vùng tổn thương sụn giúp thúc đẩy lành vết thương, hỗ trợ sự tương tác cận tiết và phục hồi mô sụn, đồng thời giảm các yếu tố BMP-2, BMP-4, BMP-5 – giúp giảm quá trình hình thành xương không mong muốn trong mô sụn, một mức độ BMP cao có thể dẫn đến hình thành xương bất thường hoặc vôi hóa sụn, làm cứng mô sụn và cản trở chức năng linh hoạt của sụn; giảm các yếu tố tăng trưởng mạch máu như VEGFB giúp hạn chế sự tạo mạch máu mới vào vùng sụn, giúp duy trì môi trường không có mạch máu – một đặc điểm quan trọng trong việc duy trì tính chất đàn hồi của sụn. Những kết quả này cho thấy sự tương tác giữa ADSCs và tế bào sụn có thể có tiềm năng trong việc sửa chữa, tái tạo sụn và cũng có thể có lợi cho kỹ thuật mô sụn, gợi ý tiềm năng cho việc tái tạo sụn và kỹ thuật mô sụn.
Tái tạo cơ tim và tim mạch
Nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra tiềm năng sinh cơ của tế bào gốc từ mô mỡ. Điều này đã thúc đẩy sự quan tâm đến liệu pháp tế bào để tái tạo và chữa lành các mô cơ tim bị tổn thương.
Tế bào gốc từ mô mỡ sản sinh ra các cytokine giúp giảm quá trình chết theo chương trình (apoptosis) của tế bào cơ tim hoặc kích hoạt tế bào gốc để tăng cường quá trình hình thành tế bào cơ tim (cardiomyogenesis), cả hai đều có thể cải thiện chức năng tim. Sau nhồi máu cơ tim cấp, ADSCs có thể được tiêm vào động mạch vành để cải thiện chức năng tim, tưới máu và tái tạo mô tim cho bệnh nhân [9].
Điều trị bệnh đái tháo đường
Tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ mô mỡ cho thấy triển vọng đáng kể trong điều trị bệnh đái tháo đường bằng cách biệt hóa thành các tế bào sản xuất insulin (IPC). Nghiên cứu đã chứng minh rằng MSC từ các nguồn không mắc bệnh đái tháo đường (N-Ad-MSC) có khả năng biệt hóa thành IPC trong ống nghiệm và kiểm soát tình trạng tăng đường huyết trong cơ thể sống tốt hơn, như thể hiện ở mức đường huyết được cải thiện và biểu hiện insulin ở mô hình chuột mắc bệnh đái tháo đường đường. Những phát hiện này cho thấy liệu pháp dựa trên ADSCs có thể giúp tái tạo các tế bào sản xuất insulin và cung cấp phương pháp chữa trị tiềm năng cho bệnh đái tháo đường bằng cách giải quyết tình trạng mất tế bào beta và giảm sự phụ thuộc vào tiêm insulin [10]
ADSCs là giải pháp toàn diện cho Y học tái tạo
Nhờ khả năng biệt hóa đa dòng, ADSCs có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong y học tái tạo. Tính chất ức chế miễn dịch của ADSCs khiến chúng trở thành lựa chọn phù hợp trong điều trị nhiều bệnh lý qua trung gian miễn dịch như bệnh mảnh ghép chống ký chủ, bệnh Crohn và viêm khớp dạng thấp.
Bên cạnh khả năng phục hồi mô, ADSCs còn đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo mạch, một yếu tố thiết yếu cho quá trình lành mô. Chúng có thể biệt hóa thành tế bào nội mô và tạo cấu trúc mạch máu trong môi trường Matrigel®. Các nghiên cứu cho thấy tiêm ADSCs, hoặc kết hợp với các loại tế bào khác, thúc đẩy hình thành mạch trong điều trị nhồi máu cơ tim, tái tạo biểu mô và hồi phục mô thần kinh.
Tế bào gốc từ mô mỡ (ADSCs) có tính linh hoạt cao và có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào trong dòng tế bào trung mô. Những ứng dụng điều trị hiện tại được thảo luận ở trên chỉ là bề nổi khi xét đến tất cả các tiềm năng ứng dụng của ADSCs trong y học. Nghiên cứu trong tương lai sẽ giúp tìm ra các phương pháp hiệu quả hơn để sử dụng ADSCs trong tái tạo mô trung mô và điều trị nhiều bệnh lý khác.
- Hyun, I., The bioethics of stem cell research and therapy. The Journal of clinical investigation, 2010. 120(1): p. 71-75.
- Zuk, P.A., et al., Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Molecular biology of the cell, 2002. 13(12): p. 4279-4295.
- Trevor, L., et al., Adipose Tissue: A Source of Stem Cells with Potential for Regenerative Therapies for Wound Healing. Journal of Clinical Medicine, 2020. 9: p. 2161.
- Al-Anazi, Khalid, ed. Recent Update on Mesenchymal Stem Cells. BoD–Books on Demand, 2024.
- Somasundaram, Shanmathy, et al. “Implications of Biomaterials and Adipose-Derived Stem Cells in the Management of Calvarial Bone Defects.” Regenerative Engineering and Translational Medicine, 2024: 1-25..
- Wang, Menglin, et al. Insights into the role of adipose-derived stem cells and secretome: potential biology and clinical applications in hypertrophic scarring. Stem Cell Research & Therapy, 2024, 15.1: 137.
- Zhang, J., et al., Adipose‐Derived stem cells: current applications and future directions in the regeneration of multiple tissues. Stem Cells International, 2020. 2020(1): p. 8810813.
- Mamachan, Merlin, et al. Mesenchymal stem cells for cartilage regeneration: Insights into molecular mechanisms and therapeutic strategies. Tissue and Cell, 2024, 102380.
- Giugni, Fernando Rabioglio, et al. Safety and Efficacy of Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cell Therapy for Ischemic Heart Disease: A Systematic Review. Arquivos Brasileiros de Cardiologia, 2024, 121: e20230830.
- Badr, O.I., et al., The effect of diabetes mellitus on differentiation of mesenchymal stem cells into insulin-producing cells. Biological Research, 2024. 57(1): p. 20.
- Beane, O.S., et al., Impact of aging on the regenerative properties of bone marrow-, muscle-, and adipose-derived mesenchymal stem/stromal cells. PloS one, 2014. 9(12): p. E115963.
- Lendeckel, S., et al., Autologous stem cells (adipose) and fibrin glue used to treat widespread traumatic calvarial defects: case report. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery, 2004. 32(6): p. 370-373.
