Tế bào gốc trung mô (mesenchymal stem cells) là quần thể tế bào gốc trưởng thành đa năng có nguồn gốc từ trung mô phôi thai, có khả năng tự làm mới và biệt hóa thành nhiều dòng tế bào liên kết như tế bào xương, tế bào sụn và tế bào mỡ dưới các kích thích vi môi trường đặc hiệu.
Khái niệm và tiêu chuẩn định danh theo ISCT
Thuật ngữ tế bào gốc trung mô (Mesenchymal Stem Cells - MSCs), hay còn được gọi là tế bào mô đệm trung mô (Mesenchymal Stromal Cells), được phân lập lần đầu tiên từ tủy xương bởi nhà khoa học Alexander Friedenstein vào những năm 1970 như một quần thể tế bào có khả năng bám dính và tạo khuẩn lạc nguyên bào sợi (CFU-F).
Để chuẩn hóa các nghiên cứu trên toàn thế giới, Hiệp hội Liệu pháp Tế bào Quốc tế (ISCT) năm 2006 đã ban hành ba tiêu chuẩn nhận dạng tối thiểu đối với MSC ở người:
- Đặc tính bám dính: MSC phải duy trì khả năng bám dính vào bề mặt đĩa nuôi cấy bằng chất dẻo (plastic-adherent) khi được nuôi dưỡng trong môi trường nuôi cấy tiêu chuẩn trong ống nghiệm.
- Hồ sơ biểu hiện kháng nguyên bề mặt: Tối thiểu 95% quần thể tế bào phải biểu hiện dương tính với các dấu ấn bề mặt CD105 (endoglin), CD73 (ecto-5'-nucleotidase) và CD90 (Thy-1); đồng thời không biểu hiện (dưới 2% dương tính) các kháng nguyên dòng tế bào tạo máu và miễn dịch gồm CD45, CD34, CD14 hoặc CD11b, CD79a hoặc CD19, và phức hợp hòa hợp mô lớp II (HLA-DR).
- Khả năng biệt hóa đa dòng in vitro: Trong môi trường cảm ứng chuyên biệt, tế bào phải chứng minh được khả năng biệt hóa thành ba dòng tế bào liên kết chính: nguyên bào xương (osteoblasts), tế bào sụn (chondrocytes) và tế bào mỡ (adipocytes).
Nguồn thu thập và đặc tính sinh học
Mặc dù tủy xương là nguồn thu nhận truyền thống, MSC hiện nay đã được phân lập thành công từ rất nhiều mô cơ thể người, bao gồm:
Mô mỡ dưới da (Adipose-derived MSCs - ADSCs): Nguồn dồi dào, dễ tiếp cận qua thủ thuật hút mỡ đơn giản với mật độ tế bào gốc trên một đơn vị thể tích mô cao gấp hàng trăm lần so với tủy xương.
Dây rốn và thạch Wharton (Umbilical Cord MSCs - UC-MSCs): Nguồn mô chu sinh từ sản phẩm thải bỏ sau sinh, sở hữu tính sinh học vượt trội: tốc độ phân bào nhanh hơn, chiều dài telomere dài hơn, khả năng điều hòa miễn dịch mạnh và tính sinh miễn dịch cực thấp do không biểu hiện thụ thể kháng nguyên ghép.
Tủy răng sữa và máu cuống rốn: Nguồn tế bào gốc dồi dào có tiềm năng ứng dụng cao trong nha khoa tái tạo và thần kinh học.
Cơ chế điều hòa miễn dịch và tiết pararine
Trước đây, tiềm năng trị liệu của MSC được cho là dựa trên khả năng di trú và trực tiếp biệt hóa thay thế các tế bào mô bị tổn thương. Tuy nhiên, các nghiên cứu sinh học phân tử hiện đại đã chứng minh rằng tác dụng điều trị chính của MSC đến từ khả năng điều hòa miễn dịch và bài tiết các yếu tố tăng trưởng hòa tan (hiệu ứng paracrine và túi ngoại bào - exosomes).
Khả năng điều hòa miễn dịch của MSC thể hiện qua việc tái lập cân bằng nội môi miễn dịch trong các bệnh tự miễn và đào thải mảnh ghép:
- Ức chế tế bào lympho T và B: MSC tiết prostaglandin E2 (PGE2), indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), yếu tố biến đổi sinh trưởng beta (TGF-beta) và nitric oxide (NO) làm ngừng chu kỳ phân chia tế bào T hiệu ứng (Th1, Th17), ức chế sản xuất kháng thể từ tế bào B.
- Kích thích tế bào T điều hòa (Treg): Chuyển hướng đáp ứng miễn dịch sang trạng thái dung nạp thông qua tăng sinh quần thể tế bào CD4+CD25+FoxP3+ Treg.
- Tái phân cực đại thực bào: Thúc đẩy đại thực bào tiền viêm kiểu hình M1 chuyển đổi thành đại thực bào chống viêm, thúc đẩy lành thương kiểu hình M2 thông qua tiết IL-10 và yếu tố kích thích đại thực bào.
Ứng dụng lâm sàng trong y học tái tạo
Nhờ đặc tính kháng viêm, giảm xơ hóa, tăng sinh mạch máu và tái tạo mô, MSC đang là tâm điểm của hàng nghìn thử nghiệm lâm sàng trên toàn thế giới trong các lĩnh vực:
Bệnh ghép chống chủ (Graft-versus-Host Disease - GvHD): MSC đồng loại được phê duyệt làm liệu pháp cứu cánh trong GvHD cấp tính kháng steroid sau ghép tủy, giúp cứu sống người bệnh bị tổn thương đường tiêu hóa và da nghiêm trọng.
Thoái hóa khớp và tổn thương sụn xương: Tiêm MSC tự thân từ mô mỡ hoặc tủy xương vào ổ khớp gối giúp giảm viêm bao hoạt dịch, kích thích bảo vệ chất nền sụn sụn hyalin và giảm đau rõ rệt ở bệnh nhân thoái hóa khớp gối.
Bệnh tự miễn: Ứng dụng trong bệnh Crohn rò quanh hậu môn phức tạp, lupus ban đỏ hệ thống và xơ cứng rải rác (multiple sclerosis).
Suy tim thiếu máu cục bộ và đột quỵ não: Cải thiện phân suất tống máu và thúc đẩy tái tạo thần kinh vi mạch nhờ các yếu tố VEGF, BDNF do tế bào gốc phóng thích.