Ứng dụng tế bào gốc trung mô trong chấn thương chỉnh hình

Trong lĩnh vực chấn thương chỉnh hình cũng như trong nhiều lĩnh vực khác của y học, các tế bào gốc trung mô (TBGTM) là tâm điểm tập trung rất nhiều công sức của toàn thế giới không chỉ trên phạm vi nghiên cứu mà cả về sự phát triển của điều trị trên cơ sở tế bào cho nhiều loại bệnh khác nhau.

Từ hơn ba thập niên qua đã có một công trình đầu tiên, được coi là cách mạng ở vào thời điểm đó, đưa ra một khái niệm là nhiều loại mô liên kết có thể bắt nguồn từ một tế bào đầu dòng chung hay một tế bào gốc mà vẫn có mặt trong tủy xương sau sinh. Các TBGTM liên tục phân chia (tự đổi mới) và biệt hóa thành các kiểu hình cuối cùng như các nguyên bào xương, các tế bào sụn, các nguyên bào cơ có thể ứng dụng vào lĩnh vực điều trị.
 

Các tế bào gốc trung mô là gì?
Sau khi tế bào trứng thụ tinh, các tế bào sinh sản rất mạnh, đến cuối tuần lễ thứ 2 của phôi kỳ thì đĩa phôi lúc đó mới chỉ có 2 lớp là nguyên ngoại bì và nguyên nội bì. Tiếp theo xuất hiện một lớp thứ 3 chen vào giữa là nguyên trung bì. Nguyên trung bì sẽ biệt hóa thành các tế bào trung mô, hợp thành mô liên kết ở trạng thái chưa biệt hóa gồm những tế bào non có thể sinh ra mọi loại mô liên kết trưởng thành như mô sợi, sụn, xương, cơ xương, mô mạch máu, ngà răng…
 

Các tế bào gốc trung mô của người lần đầu tiên được phân lập bởi Friedenstein và cộng sự, năm 1974. Đó là một quần thể các tế bào gốc của người lớn biệt hóa từ trung bì phôi, không thuộc dòng tạo máu. Các TBGTM này hiện nay được sử dụng nhiều nhất về điều trị tế bào trong lâm sàng khoảng 10 năm nay, nhất là trong các tổn thương mô và các rối loạn miễn dịch. Chúng khởi đầu được lấy từ tủy xương người, nay được phân lập từ nhiều loại mô trưởng thành, có những đặc điểm của các tế bào gốc phôi như: là những tế bào gốc đa năng có giới hạn, điều tiết miễn dịch và có khả năng biệt hóa thành nhiều loại tế bào đầu dòng không phải của chỉ trung bì phôi (như tế bào sụn, tế bào xương, tế bào mỡ, tế bào tim, tế bào cơ xương) mà của cả ngoại bì phôi (như tế bào thần kinh các loại) và nội bì phôi (như tế bào gan, tế bào β tiểu đảo tụy) lại có xu hướng kết dính với giàn chất dẻo trong điều kiện nuôi cấy chuẩn nên là cơ sở cho việc ứng dụng vào điều trị nhiều loại bệnh ở người như các bệnh xương-khớp, các bệnh thoái hóa thần kinh, các bệnh tự miễn, các bệnh tim-mạch và dùng trong ghép thận… Nói cách khác, các nhà khoa học đã dùng các TBGTM thay thế cho các tế bào gốc phôi trong nghiên cứu và trong điều trị người bệnh.
 

Ngoài tủy xương, TBGTM cũng hiện diện ở đa số các mô người trưởng thành bao gồm: máu dây rốn, hoạt mạc, gan, mô mỡ, phổi, dịch ối, các gân, nhau thai, da, và sữa mẹ. Đặc biệt là việc phát hiện các quần thể TBGTM từ các mô khác nhau của răng người trong mấy thập niên qua, hiện có tới 8 quần thể các loại TBGTM của các mô răng đã được phân lập với các đặc điểm riêng biệt. Nhau thai và răng là hai nơi dễ lấy và thuận tiện nên được sử dụng nhiều nhất. Ngoài ra, các tế bào lấy từ răng là các tế bào gốc trưởng thành nên không có liên quan đến các quy định về đạo đức.
 

Các TBGTM có thể phát triển hiệu quả trong phòng thí nghiệm tạo điều kiện cho các nghiên cứu lâm sàng tiến mạnh trong nhiều lĩnh vực như điều trị phục hồi mô, điều trị các rối loạn miễn dịch, ghép TBGTM, sản xuất các yếu tố tăng trưởng… Đặc biệt là các nghiên cứu ứng dụng TBGTM trên lâm sàng không sợ liên quan đến các vấn đề đạo đức hay tạo ra u quái như trong một số trường hợp sử dụng tế bào gốc phôi hay các tế bào gốc đa năng.
 

Hình 1. Tiêm TBGTM vào trong khớp để điều trị các bệnh lý khớp gối. Thông qua sự giải phóng các yếu tố dinh dưỡng và sự tiếp xúc tế bào, TBGTM có thể tác động làm giảm thoái hóa sụn, giảm tạo gai xương và giảm viêm hoạt mạc. TBGTM cũng có các đặc điểm chung có ích đối với các biểu hiện ngoại khớp.

Hình 2. Các ừng dụng điều trị hiện nay của các TBGTM trong nhiều bệnh lý.

Hình 3. Khả năng biệt hóa của tế bào gốc trung mô.
 

Điều trị gãy xương không lành
Xương là một loại mô kỳ diệu, sau khi bị gãy xu hướng tự nhiên sẽ tự tạo ra các tế bào xương để làm lành xương. Tuy nhiên, có nhiều nguyên nhân làm cho xương không thể lành hoặc chỉ tạo được mô sợi không chắc chắn. Nếu không lành xương do mất đoạn xương lớn như trong ung thư hay chấn thương thì phương pháp điều trị thường là ghép xương để kích thích sự lành xương. Ghép xương có thể được xem là tiêu chuẩn vàng cho các trường hợp không lành xương. Tuy nhiên, kỹ thuật ghép xương tự thân có các nhược điểm như thêm vào một vị trí phẫu thuật khác, không phải bao giờ cũng lấy được đủ xương, bênh nhân khó chịu lo lắng và đau đớn, hoặc nếu dùng ghép xương đồng loại thì có thể gây phản ứng miễn dịch hoặc thải loại mảnh ghép, tăng chi phí điều trị.
 

Một cách tiếp cận mới cho mất đoạn xương lớn là sử dụng các kỹ thuật tế bào gốc: tuyển chọn tế bào gốc đưa vào nơi xương gãy bằng sử dụng một bộ giàn collagen và sau đó là một gen tạo hình xương (gen BMP) đưa trực tiếp tới nơi tế bào gốc với sử dụng xung siêu âm.
 

Ở phòng thực nghiệm, một cách tiếp cận khác là làm biến đổi tế bào gốc có sẵn tại nơi xương gãy hoặc lấy từ các nơi khác. Phương án chuyển đổi này có khả năng tái sinh làm lành các mất đoạn xương và do đó làm giảm thời gian nằm viện, giảm thời gian phải nghỉ việc và giảm chi phí điều trị trong tương lai. Hơn nữa, điều trị can thiệp này có thể tiến hành vài ba lần khi cần thiết.
 

Hình 4. Ứng dụng các TBGTM trong điều trị gãy xương.
 

TBGTM là loại tế bào có khả năng tạo xương, chúng có xu hướng tạo mô xương khi được đặt trong môi trường thích hợp. Phương pháp sử dụng TBGTM, thường được lấy từ tủy xương vùng mào chậu và tiêm trực tiếp vào vị trí không lành xương. Phương pháp này đã được nhiều tác giả chứng minh là giúp kích thích sự lành xương. Các tế bào đơn nhân tủy xương bao gồm các tế bào đầu dòng và các tế bào gốc có khả năng tạo mạch máu và tạo xương. Các nghiên cứu đã kết luận rằng “Sự kết hợp các tế bào đơn nhân tủy xương tự thân với mảnh ghép xương đồng loại có thể là một phương pháp hiệu quả trong điều trị khớp giả xương dài bằng cách tận dụng các đặc tính tốt của xương ghép tự thân và giảm thiểu được những nhược điểm của nó”. Vì vậy, tế bào gốc có khả năng kích thích sự lành xương trong các trường hợp không lành xương khi dùng đơn độc hoặc kết hợp.
 

Điều trị hoại tử chỏm xương đùi
Hoại tử chỏm xương đùi thường xảy ra ở những người trẻ sau chấn thương hoặc sử dụng thuốc steroid, uống nhiều rượu… Tổn thương mạch máu dẫn đến mất các tế bào tạo xương nằm trong vùng xương dưới sụn và gây biến dạng chỏm xương đùi, làm thay đổi hình dạng chỏm xương đùi và gây đau, đi khập khiễng, giới hạn vận động. Phương pháp điều trị trước đây chủ yếu tập trung vào việc làm giảm áp lực trong xương bằng cách tạo các đường hầm vào chỏm và cổ xương đùi trong giai đoạn sớm. Khi bệnh tiến triển nặng thì thường phải thay khớp. Kích thích điện, cắt lọc xương và điều trị bằng thuốc cũng đã được nghiên cứu với kết quả đạt được không đồng nhất. TBGTM cũng đã được sử dụng để phát triển lại vùng xương chết của chỏm xương đùi. Phương pháp thường được dùng là tiêm tủy xương cô đặc đã được một số tác giả nghiên cứu cho thấy có kết quả khả quan.
 

Hình 5. Hình ảnh hoại tử chỏm xương đùi.
 

Điều trị tổn thương sụn khớp
Mô sụn khớp không có mạch máu nên khi bị tổn thương sẽ rất khó phục hồi. Ghép sụn xương tự thân và ghép tế bào sụn tự thân đã được sử dụng cho những trường hợp tổn thương lớn của sụn khớp, đã có những thành công bước đầu tuy kết quả chưa đồng nhất. Phương pháp khoan vào vùng sụn tổn thương để tủy xương dưới sụn đi vào khớp và phủ lên lớp sụn khuyết cũng đạt được những kết quả khả quan. Nhưng phương pháp này chỉ tạo được lớp sụn sợi phủ lên chứ không phải dạng sụn hyaline tự nhiên.
 

Kết quả đáng khích lệ của việc phục hồi khuyết sụn bằng TBGTM trên thỏ đã đưa đến việc ứng dụng tương tự trên con người. TBGTM tủy xương lấy từ mào chậu được nuôi cấy nhân lên trong phòng thí nghiệm 4 tuần, sau đó được bơm vào vị trí tổn thương sụn và cố định bởi lớp màng xương. Kết quả đạt được rất khả quan cả trên lâm sàng và trên đại thể. Các nghiên cứu khác cũng cho thấy kết quả tốt khi điều trị tổn thương sụn lồi cầu xương đùi và sụn xương sên bằng TBGTM lấy từ tủy xương, mô mỡ hay từ các loại mô khác của cơ thể. Vì vậy, việc sử dụng TBGTM trong điều trị tổn thương sụn đã không còn chỉ là thử nghiệm mà đã bước sang giai đoạn ứng dụng trên lâm sàng với kết quả đáng khích lệ.
 

Điều trị tế bào gốc để khôi phục sụn có nhiều ưu điểm như: có thể thay thế cho việc thay khớp; sử dụng TBGTM có thể là giải pháp tốt, thay cho ghép xương-sụn hay ghép tế bào sụn tự thân mà thường chỉ có kết quả hạn chế; TBGTM có thể tạo ra các tế bào sụn, cơ chế “trở về nhà” sẽ đưa chúng đến các nơi tổn thương, và vì có nguồn gốc tự thân nên không bị thải loại; có thể tái sinh sụn, đặc biệt là sụn khớp – một mô bền chắc bao phủ các đầu xương; TBGTM có thể khởi đầu các hoạt động tái sinh tại khớp trong các trường hợp viêm xương-khớp hay viêm khớp dạng thấp và thoái hóa khớp tuổi già.
 

Các TBGTM sử dụng thường là tự thân, lấy từ nhiều loại mô khác nhau của chính người bệnh. Trường hợp người bệnh già yếu bệnh tật, có thể lấy từ người khác có HLA phù hợp (ghép đồng loại). Nhiều khi TBGTM được dùng phối hợp với huyết tương giàu tiểu cầu trong có chứa các yếu tố tăng trưởng, cung cấp các tín hiệu và nuôi dưỡng các tế bào gốc.
 

Hình 6. Điều trị tổn thương sụn gối bằng TBGTM.
 

Điều trị tổn thương gân
Gân, với thành phần chính là collagen, là một trong những cấu trúc có ít mạch máu của cơ thể nên khi bị tổn thương thì khả năng phục hồi chậm. Xu hướng chậm phục hồi này tạo ra một tình trạng gọi là viêm gân. Các nhà khoa học đã thử nghiệm nhiều phương pháp để cải thiện khả năng phục hồi của gân như sử dụng các chất kích thích tăng trưởng (như tiểu cầu đậm đặc). Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm trên động vật sử dụng TBGTM gắn trên các bộ giàn khác nhau đã mang lại kết quả khích lệ nhưng kết quả không đồng nhất. Gần đây người ta thấy các tế bào gốc tìm thấy trong mô gân có những đặc điểm chung của tế bào gốc như khả năng biệt hóa đơn dòng, khả năng tăng sinh mạnh, khả năng biệt hóa đa dạng, không gây phản ứng miễn dịch hoặc suy giảm miễn dịch. Vì vậy, đây là một triển vọng mới trong điều trị tổn thương gân một khi hiệu quả của nó được chứng minh trên thí nghiệm và lâm sàng.
 

Những ứng dụng điều trị khác của tế bào gốc trong chấn thương chỉnh hình
Ngoài những ứng dụng trên của tế bào gốc, một số tình trạng bệnh lý khác cũng đang được nghiên cứu về khả năng điều trị bằng tế bào gốc như tăng khả năng gắn kết xương trong hàn xương đốt sống, phục hồi tổn thương thần kinh… Tế bào thần kinh từ lâu được xem là tế bào ít có khả năng tái sinh. Khi bị tổn thương thì khả năng phục hồi rất thấp và đến nay gần như chưa có phương pháp nào hiệu nghiệm cho các tổn thương thần kinh. Tế bào gốc với khả năng biệt hóa của nó thành nhiều dạng tế bào khác nhau nên rất có tiềm năng trong việc tái tạo lại mô thần kinh. Các nghiên cứu trên mô hình động vật của tác giả Yasuda và cộng sự đã đạt được kết quả khả quan. Loại tế bào gốc có thể mang lại kết quả tốt nhất cũng như cơ chế hoạt động thực sự của chúng vẫn còn đang được nghiên cứu, người ta hy vọng là trong một tương lai không xa sẽ có các tế bào gốc thích hợp để điều trị cho các trường hợp tổn thương tủy sống.
 

Tóm lại, những bằng chứng hiện nay đã cho thấy đang có nhiều hướng đi mới trong điều trị bệnh lý cơ-xương-khớp với sự hỗ trợ của tế bào gốc. Mặc dù còn nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu để biết được chức năng, sự biệt hóa của tế bào gốc cũng như sự tái tạo tự nhiên của các mô gân, cơ, xương… Nhưng trong một tương lai gần, khi có sự kết hợp của các nhà sinh học, kỹ sư sinh học cũng như các bác sĩ lâm sàng thì chắc chắn sẽ có được những bước phát triển vượt bậc trong điều trị sử dụng tế bào gốc.
 

Hình 7. Khả năng biệt hóa thành nhiều dòng tế bào, tái sinh mô và các khả năng ứng dụng trong điều trị lâm sàng của các TBGTM người.

TS BS Bùi Hồng Thiên Khanh
ThS BS Mai Thanh Việt

Nguồn tin: Benhvienbaichay.vn