Kịch tính tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPS cells)

Tế bào gốc đa năng cảm ứng (induced pluripotent stem cells – iPS cells) là loại tế bào gốc (TBG) đã mang lại huy hòang cho nước Nhật với giải Nobel 2012 dành cho Shinya Yamanaka, người tìm ra nó cùng với John Gurdon, Anh quốc; nhưng iPS cũng mang lại thảm hoạ làm đảo điên khoa học Nhật Bản từ kết quả về iPS của Haruko Obokata giả tạo STAP (stimulus-triggered acquisition of pluripotency) iPS với hậu quả những người liên quan như giáo sư Charles Vacanti, Đại Học Harvard phải từ chức, và giáo sư Yoshiki Sasai, Viện truởng RIKEN CDB (Center for Developmental Biology) quyên sinh để bảo tồn uy tín cho viện. Mới đây lại thêm chuyện đình đám giả tạo nghiên cứu iPS để tạo Blood-Brain Barrier (BBB), rất quan trọng cho chức năng não và các trị liệu bệnh thần kinh. Điều tai tiếng là báo cáo này từ Kohei Yamamizu, nằm trong trung tâm iPS Cell Research and Application (CiRA), Đại Học Kyoto do giáo sư Shinya Yamanaka lãnh đạo. Ông đã có lời xin lỗi cộng đồng khoa học thế giới và hứa sẽ kỷ luật và kiểm soát chặt chẽ.

Như chúng ta biết, mục tiêu đầu tiên của iPS là thay thế cho TBG lấy từ phôi người, vì TBG phôi bị nhiều chỉ trích về vấn đề đạo đức cũng như những nguy cơ vế an toàn trong ứng dụng. Không dùng phôi người, iPS có thể được lấy từ da, tóc, máu hay bất cứ tế bào nào khác của cơ thể để tạo thành TBG gốc toàn năng như TBG gốc phôi. Từ đó iPS có thể biệt hoá thành 200 loại tế bào tạo nên cơ thể chúng ta để chữa trị các bệnh từ ung thư máu, tim mạch, thần kinh, xương khớp cho đến ngoài da dùng trong thẩm mỹ. Như vậy, iPS kỳ vọng sẽ mang lại giải đáp quan trọng về kỹ thuật cho trị liệu TBG và đó cũng là nguồn cung cấp vô hạn TBG rất cần cho trị liệu toàn thể hay lâu dài; ngoài ra iPS lấy từ bệnh nhân sẽ an toàn, không bị phản ứng đào thải như trị liệu TBG dị dạng hay dùng các hoá, dược chất.

iPS đuợc tạo ra dựa trên cơ chế xoá bỏ yếu tố biệt hoá và môi trường, thời gian trên hệ gene (epigenetics) của các tế bào trưởng thành và mở hệ gene toàn năng (pluripotency) của TBG; đó cũng chính là phép màu biến các tế bào già nua của chúng ta trở thành TBG trẻ trung, bất tử. Sau nhiều năm triền miên nghiên cứu, Yamanaka và cộng sự đã tìm được 4 chìa khoá sinh học (Oct4, Sox2, cMyc, and Klf4) mở được cánh cửa trường sinh này. Tuy nhiên giải pháp đó còn những vấn đề về kỹ thuật vì có khả năng gây ung thư của cMyc. Đã có rất nhiều nỗ lực và thành tựu tìm giải pháp an toàn và tốt hơn cho iPS. Trong đó có thành công tạo iPS không dùng gene cMyc, hoặc dùng các protein, mRNA, adenovirus, plasmid vì sẽ không để lại di tích như các retrovirus gây hệ luỵ sau khi tạo thành iPS; đi xa hơn nữa là thành tựu dùng các hoá chất có tác dụng trên yếu tố ngoại di truyền (epigenetic) để ức chế histone deacetylase (HDAC) như valproic acid hoặc ức chế histone methyl transferase (HMT) như BIX-01294. Gần đây, thành công tạo iPS rất ấn tượng dùng CRISPR để hoạt hoá 2 hệ gene Oct4 và Sox2 có thể chuyển hoá các gene toàn năng của TBG, và đây là phương pháp trực tiếp can thiệp điều hoà gene tạo TBG. Các phương pháp tạo iPS trên đơn giản và ít tốn phí hơn so với việc dùng kỹ thuật chuyển nhân (somatic cell nuclear transfer – SCNT) trong nhân bản vô tính. Tuy nhiên, cho tới nay các phưởng pháp tạo iPS đó còn có những giới hạn về hiệu năng và mức độ an toàn, đặc biệt cho ứng dụng trị liêu. Sẽ cần rất nhiều trí tuệ và động lực khám phá để tạo những bước tiến mới.

Những thành quả của iPS có được từ những nỗ lực sáng tạo và hy sinh bền bỉ của những người làm khoa học chân chính. Kết quả đó có tầm quan trọng lớn lao cho mục tiêu mang iPS gần hơn đến những ứng dụng cho cộng đồng y tế thế giới. Càng nghiên cứu, chúng ta càng thầy nhiều tiềm năng và ứng dụng quan trọng của iPS như dùng làm đích để sàng lọc thuốc mới, đánh giá hiệu quả trị liêu cho bệnh nhân, tạo tạng phủ, tạo máu, biệt hoá thành tế bào T, NK, DC cho liệu pháp miễn dịch, hay TBG trung mô MSC (mesenchymal stem cell), lập ngân hàng iPS cho bảo tồn, nhân bản động vật và các liệu pháp tương lai và vân vân. Nhưng cũng như TBG phôi, ứng dụng iPS hiện còn rất nhiều giới hạn vì tiềm năng gây ung thư và những thay đổi bản chất khác chưa đựợc kiểm soát. Hiện iPS chỉ được dùng thử nghiệm lâm sàng ở mắt vì số lượng cần rất ít, không sợ bị lẫn iPS (carry over) và không bị đào thải trong trường hợp dị dạng. Một nỗ lực tạo dòng iPS cho dân số có cùng hệ HLA sẽ mang ứng dụng iPS đến tập thể, giảm thiểu chi phí thường quá lớn trong trị liêu cá thể.

Giá trị của iPS rất lớn lao cho y học tái tạo và sẽ mang lại những ứng dụng đột phá cho y tế tương lai của thế giới. Chính phủ Nhật để riêng tài khoản 1 tỷ đôla cho việc phát triển iPS. Như đã nói trên, iPS còn rất nhiều khó khăn về kỹ thuật mà hiện trạng khoa học Việt Nam cần nhiều đầu tư về nhân sự, khoa học và tài chánh để trỉển khai. Mong rằng trên con đường thử thách này, các nhà nghiên cứu Việt Nam sẽ kiên định khám phá những giá trị mới mẻ và thực sự của iPS, tạo ra tính nhân văn, uy danh cho khoa học Việt Nam như U23 Việt Nam đã làm cho thể thao bóng đá vừa qua.

Với số luợng lạm phát về báo cáo khoa học trên thế giới ngày nay, một khám phá mới sẽ có tầm quan trọng và ý nghĩa hơn hàng trăm báo cáo “me too” (làm theo người khác). Và trong thế giới tin giả (fake news) bây giờ, một kỹ thuật viên trung thực có giá trị hơn một giáo sư gian lận nghiên cứu.

Tiến sĩ Nguyễn D. Thái

(Bài viết của Tiến sĩ Nguyễn D. Thái được đăng lần đầu trên Facebook cá nhân của tác giả. Tác giả đồng ý cho phép IBSG đăng lại trên website của Nhóm)

Hình cover: Tiến sĩ Shinya Yamanaka. Nguồn: Science In Public

Một số tham khảo:

1. Lo, B; Parham, L (2009). “Ethical issues in stem cell research”. Endocrine Reviews. 30 (3): 204–13. doi:10.1210/er.2008-0031. PMC 2726839 Freely accessible. PMID 19366754.
2. Yamamizu, Kohei, et al. “In vitro modeling of blood-brain barrier with human iPSC-derived endothelial cells, pericytes, neurons, and astrocytes via notch signaling.” Stem Cell Reports 8.3 (2017): 634-647.
3. Zhang, Mingliang, et al. “Pharmacological reprogramming of fibroblasts into neural stem cells by signaling-directed transcriptional activation.” Cell Stem Cell 18.5 (2016): 653-667.
4. Cao, Nan, et al. “Conversion of human fibroblasts into functional cardiomyocytes by small molecules.” Science352.6290 (2016): 1216-1220.
5. Liu, Peng, et al. “CRISPR-Based Chromatin Remodeling of the Endogenous Oct4 or Sox2 Locus Enables Reprogramming to Pluripotency.” Cell Stem Cell (2018).
6. STAP paper co-author Sasai commits suicide. Japan Times. 5 Aug 2014.
7. Hockemeyer, D; Jaenisch, R (5 May 2016). “Induced Pluripotent Stem Cells Meet Genome Editing”. Cell stem cell. 18 (5): 573–86.
8. Takahashi K, et al. (2007). “Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors”. Cell. 131 (5): 861–872. doi:10.1016/j.cell.2007.11.019. PMID 18035408.
9. Yamanaka, S (2 July 2010). “Patient-specific pluripotent stem cells become even more accessible”. Cell stem cell. 7 (1): 1–2. doi:10.1016/j.stem.2010.06.009. PMID 20621038.
10. Tachibana M (2013). “Human Embryonic Stem Cells Derived by Somatic Cell Nuclear Transfer”. Cell. 153: 1228–38. doi:10.1016/j.cell.2013.05.006. PMC 3772789 Freely accessible. PMID 23683578.