Tế bào gốc ung thư: Phần 1. Nguồn gốc và đặc điểm sinh học của tế bào gốc ung thư
1. Nguồn gốc của CSCs
Hiện tại, các nhà khoa học đã đề ra 3 giả thuyết chính về nguồn gốc của CSCs.
1.1. Từ tế bào đã biệt hóa
Một tế bào đã biệt hóa có thể quay ngược về trạng thái giống tế bào gốc thông qua sự tái lập trình. Các tế bào ung thư đã biệt hóa dưới tác động của môi trường vi mô khối u hoặc các yếu tố áp lực (thiếu oxy, hóa trị, xạ trị) có thể trải qua quá trình tái lập trình để trở thành CSCs, với những đặc tính như khả năng tự đổi mới, biệt hóa, khởi phát khối u. Điều này thể hiện CSC là một trạng thái động chứ không phải một nhóm tế bào nhất định, một tế bào ung thư thông thường cũng có thể chuyển sang trạng thái CSC. Giả thuyết này giải thích tại sao trong quá trình điều trị, dù đã tiêu diệt hầu hết CSCs ban đầu, nhưng khối u vẫn có thể phát sinh các CSCs mới từ những tế bào ác tính còn sót lại.
1.2. Từ những tế bào gốc/tế bào tiền thân bình thường
Những tế bào gốc/tế bào tiền thân (stem/progenitor cells) vốn tồn tại lâu dài trong cơ thể, có đủ thời gian tích lũy các biến đổi di truyền và những biến đổi biểu sinh (methyl hóa, acetyl hóa,…). Điều này làm chúng mất khả năng kiểm soát cơ chế phân bào thông thường, nhưng vẫn duy trì khả năng tự làm mới, biến tế bào gốc bình thường thành tế bào gốc ung thư.
Ví dụ điển hình là ở bệnh bạch cầu mạn dòng tủy (Chronic Myeloid Leukemia – CML), đột biến nhiễm sắc thể Philadelphia (tạo ra gen dung hợp BCR-ABL1, trước đây thường được biết đến với tên gọi BCR-ABL) được hình thành trực tiếp ở tế bào gốc tạo máu, từ đó kích hoạt tạo nên tế bào gốc tạo máu ác tính. Hoặc trong một số thể bệnh bạch cầu cấp dòng tủy (Acute Myeloid Leukemia – AML), gen dung hợp MLL-AF9 được hình thành ở các tế bào tiền thân dòng hạt – đại thực bào (Granulocyte-Macrophage Progenitors – GMPs) và kích hoạt chúng trở thành CSCs.
.png)
1.3. Sự dung hợp tế bào
Trong khối u, tế bào ung thư có thể hợp nhất với một hay nhiều tế bào khác (như tế bào gốc/tế bào tiền thân, tế bào đệm, tế bào miễn dịch, tế bào ung thư khác) tạo ra các tế bào lai, mang đặc tính di truyền kết hợp: vừa có tính ác tính của tế bào ung thư, vừa có khả năng tự đổi mới và di căn của tế bào còn lại. Ví dụ sự dung hợp giữa tế bào gốc trung mô tủy xương và tế bào ung thư có thể làm tăng các dấu ấn phân tử thể hiện tính gốc và khả năng tạo u ở một số mô hình ung thư. Tuy nhiên, hiện tượng dung hợp tế bào không phải lúc nào cũng tạo ra CSCs.
2. Các đặc tính sinh học của CSCs
2.1. Khả năng tự đổi mới
Tương tự tế bào gốc, CSCs có đặc tính tự đổi mới, là khả năng phân chia tế bào để tạo ra ít nhất một tế bào con giữ nguyên đặc tính gốc và tiềm năng phát triển giống như tế bào mẹ. Cơ chế này được kiểm soát chặt chẽ bởi các con đường tín hiệu phôi sinh học như Wnt/
Khả năng tự đổi mới được thể hiện qua hai kiểu phân chia. Phân chia đối xứng giúp từ một CSC tạo ra hai tế bào con giống hệt nhau và giống tế bào mẹ, giúp mở rộng quần thể CSCs khi khối u phát triển mạnh hoặc tái phát sau điều trị. Phân chia bất đối xứng là hiện tượng từ một CSC tạo ra một CSC mới để duy trì nguồn tế bào gốc, và một tế bào khác biệt hóa hình thành tế bào ung thư.
2.2. Biệt hóa đa tiềm năng
Tương tự tế bào gốc bình thường có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể, CSCs cũng có thể biệt hóa thành nhiều loại tế bào ung thư khác nhau, mang các đặc điểm di truyền đa dạng. Đặc tính này giải thích cho tính không đồng nhất của khối u: trong cùng một khối u có những tế bào nhạy cảm và những tế bào kháng trị, các tế bào di căn, các tế bào có tốc độ sinh trưởng khác nhau.
2.3. Trạng thái nghỉ
Trong phần lớn thời gian, CSCs không ở trạng thái hoạt động mà nằm ở pha G0 của chu kỳ tế bào (là giai đoạn mà tế bào ngừng phân chia, nhưng vẫn thực hiện các hoạt động trao đổi chất và chức năng sinh lý bình thường). Đặc tính này có ý nghĩa sống còn với khối u, khi hầu hết các thuốc hóa trị truyền thống (paclitaxel, 5-FU, cisplatin) và xạ trị hoạt động dựa trên cơ chế tiêu diệt các tế bào đang nhân lên (pha S hoặc pha M), do đó CSCs hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi các liệu pháp này. Khi quá trình điều trị ngừng lại, CSCs tái hoạt động, phân chia tế bào mạnh và kích hoạt sự tái phát ung thư.
2.4. Tính linh hoạt kiểu hình
CSCs không duy trì trạng thái cố định, mà có khả năng chuyển đổi qua lại giữa dạng gốc và dạng chuyên hóa tùy thuộc tín hiệu môi trường. Sự chuyển đổi kiểu hình của chúng trong quá trình di căn là một trong những minh chứng rõ nhất cho điều này. Tế bào ung thư có thể trải qua quá trình chuyển đổi biểu mô – trung mô (Epithelial-Mesenchymal Transition – EMT) để có kiểu hình trung mô, giảm liên kết tế bào, có khả năng di động, dễ dàng xâm lấn vào mạch máu và di căn xa. Khi đến vị trí mới, chúng trải qua quá trình ngược lại là chuyển đổi trung mô – biểu mô (Mesenchymal-Epithelial Transition – MET), khôi phục các đặc tính của tế bào biểu mô, bám dính và liên kết chặt chẽ, phát triển thành khối u thứ phát.
2.5. Khả năng trốn tránh miễn dịch
CSCs có nhiều cách thức để vượt qua sự giám sát của hệ thống miễn dịch của cơ thể:
- Giảm biểu hiện các phân tử phức hợp tương thích mô chính (major histocompatibility complex – MHC) lớp I trên bề mặt tế bào, làm tế bào T CD8+ không nhận diện được
- Biểu hiện cao các điểm kiểm soát miễn dịch như PD-L1, CD47 để trốn tránh sự nhận diện của đại thực bào
- Tăng tiết các cytokine ức chế miễn dịch như TGF-
2.6. Khả năng kháng áp lực oxy hóa và kháng chết theo chương trình
CSCs duy trì mức độ các gốc oxy hóa hoạt tính (Reactive Oxygen Species – ROS) nội bào rất thấp nhờ tăng cường hệ thống enzyme chống oxy hóa (như Glutathione, Superoxide Dismutase) và nồng độ enzyme Aldehyde Dehydrogenase (ALDH) cao, điều này bảo vệ DNA của CSCs tránh bị tổn thương bởi xạ trị hay hóa trị.
CSCs biểu hiện vượt mức các gen kháng sự chết theo chương trình (apoptosis) thuộc họ Bcl-2 như Bcl-2, Bcl-xL, và giảm biểu hiện các gen thúc đẩy apoptosis như Bax, Bak, giúp chúng sống sót trước các tín hiệu gây tổn thương tế bào.
.png)
Xem thêm: Phần 2. CSCs và khả năng kháng các liệu pháp điều trị, Phần 3. Các chiến lược điều trị nhắm mục tiêu tế bào gốc ung thư
Tài liệu tham khảo:
Chu X., et al. (2024). Cancer stem cells: advances in knowledge and implications for cancer therapy. Signal Transduction and Targeted Therapy 9, 170. https://doi.org/10.1038/s41392-024-01851-y