Tế bào gốc là những tế bào không (hoặc chưa) chuyên hóa trong mô sống, chúng có khả năng trở thành tế bào chuyên hóa với các chức năng sinh lý khác nhau. Khả năng ứng dụng của tế bào gốc phụ thuộc nhiều vào khả năng biệt hóa của chúng.

1. Tế bào gốc và tiềm năng biệt hóa

Tiềm năng biệt hóa của tế bào gốc có thể hiểu là khả năng biệt hóa thành các tế bào khác nhau. Tế bào gốc là tế bào đặc biệt nhất trong cơ thể, có khả năng sửa chữa tế bào lỗi, thay thế tế bào lão hóa và biệt hóa thành các tế bào chức năng.

Khả năng biệt hóa của tế bào gốc cho phép chúng trở thành các tế bào chuyên dụng trong các cơ quan và mô trong cơ thể. Dựa theo tiêu chí này, người ta có thể chia tế bào gốc thành các loại khác nhau:

– Tế bào gốc toàn năng
– Tế bào gốc vạn năng
– Tế bào đa năng
– Tế bào gốc vài tiềm năng
– Tế bào gốc đơn năng

2. Khả năng biệt hóa của tế bào gốc

Phân loại theo tiềm năng biệt hóa, tế bào gốc có thể được chia thành: tế bào gốc toàn năng, vạn năng, đa năng, vài tiềm năng hoặc đơn năng theo đúng khả năng biệt hóa.

Tế bào gốc toàn năng (totipotent stem cells): như hợp tử, là loại tế bào có khả năng phân chia và biệt hóa thành tất cả các tế bào của cơ thể tạo thành cơ thể hoàn chỉnh. Tế bào gốc toàn năng là các tế bào ở những lần phân chia đầu tiên trong sự phát triển của phôi (tuy nhiên không còn tìm thấy trong cơ thể trưởng thành), và chúng cũng không tồn tại được trong điều kiện nuôi cấy bên ngoài cơ thể nên không được ứng dụng trong Y học.

Tế bào gốc vạn năng (pluripotent stem cells): như tế bào gốc phôi, là những tế bào được lấy từ khối tế bào bên trong của phôi nang. Loại tế bào này có khả năng biệt hóa thành các tế bào trong cơ thể nhưng chưa thể hoàn thành cơ thể hoàn chỉnh, vì chúng không biệt hóa được thành tế bào gốc phôi.

Hiện nay, các chuyên gia đã tìm ra thêm tế bào gốc vạn năng cảm ứng (induced pluripotent stem cells-iPSCs) cũng được xếp vào loại này.

Tế bào gốc đa năng (multipotent stem cells) như tế bào gốc tạo máu (Hematopoietic stem cells-HSCs), tế bào gốc trung mô (Mesenchymal stem cells-MSCs). Đây là các tế bào gốc có mức biệt hóa thấp hơn nữa, tức là vẫn biệt hóa được cho nhiều loại tế bào nhưng phải có quan hệ mật thiết. Chẳng hạn như tế bào gốc trung mô và tế bào gốc máu. Tế bào gốc trung mô có thể biệt hóa thành các tế bào thuộc mô liên kết như tế bào xương, tế bào sụn, tế bào mỡ. Tế bào gốc máu có thể biệt hóa thành những tế bào máu (tiểu cầu, hồng cầu, bạch cầu) và tế bào miễn dịch.

Tế bào gốc thiểu năng/vài tiềm năng (oligopotent stem cells): là tế bào có khả năng biệt hóa thành một vài loại tế bào nhất định. Chẳng hạn như các tế bào gốc máu dòng lympho có thể trở thành tế bào bạch cầu lympho T, tế bào bạch cầu lympho B.

Tế bào gốc đơn năng (monopotent/unipotent stem cells): Khả năng biệt hóa của loại tế bào này chỉ riêng cho một loại tế bào.

Tế bào gốc có thể được phân loại theo một cách khác là dựa vào nguồn thu nhận.

• Tế bào gốc phôi (Embryonic stem cells-ESCs) dùng cho các tế bào gốc được lấy từ phôi ở giai đoạn phôi nang (blastocyst).
• Tế bào gốc nhũ nhi hay tế bào gốc thai (Foetal stem cells) dùng cho tế bào gốc được thu nhận từ các thai nhi bỏ hay các phần phụ sau sinh, chẳng hạn máu dây rốn, dây rốn, nước ối, nhau thai.
• Tế bào gốc trưởng thành (Adult stem cells/Somatic stem cells) là các tế bào gốc được lấy từ các vị trí trên cơ thể trưởng thành. Điển hình cho loại này là tế bào gốc tạo máu (Hematopoietic stem cells-HSCs) và tế bào gốc trung mô (Mesenchymal stem cells-MSCs).

Nhìn chung, các tế bào gốc có khả năng biệt hóa càng lớn thì có thể trở thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Tuy nhiên khả năng duy trì tính gốc và sự định hướng biệt hóa ngày càng khó khó khăn. Khi cân nhắc sử dụng loại tế bào nào thì cần cân nhắc giữa tiềm năng biệt hóa và sự phát triển của chúng. Hiện nay, tế bào gốc trung mô và tế bào gốc tạo máu là 2 loại tế bào được sử dụng phổ biến nhất.

Tế bào gốc tạo máu được tìm thấy nhiều nhất trong tủy xương, máu cuống rốn và một lượng nhỏ ở máu ngoại vi. Tế bào gốc tạo máu ngày nay được ứng dụng để điều trị các bệnh lý liên quan đến hệ thống máu và miễn dịch, và đã được sử dụng trong nhiều quy trình điều trị như tạo máu tự nhiên hoặc ghép tủy xương cho các bệnh nhân mắc các bệnh như bệnh bạch cầu mãn tính, suy tủy xương, hoặc thiếu máu bất sản.

Tế bào gốc trung mô được ưa chuộng hơn để sử dụng trong nghiên cứu và lâm sàng, với sự đa dạng về mặt bệnh: miễn dịch hệ thống, cơ xương khớp, tim mạch, chống lão hóa. Chúng không gặp vấn đề đạo đức liên quan đến tế bào gốc phôi. Tế bào gốc trung mô được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau như cuống rốn, mô mỡ, tủy xương.