Tế bào gốc khác với các loại tế bào khác trong cơ thể. Tất cả các tế bào gốc, bất kể nguồn gốc từ đâu, đều có ba đặc tính là (1) khả năng tự phân chia và tự làm mới trong thời gian dài; (2) chưa biệt hóa và (3) có khả năng biệt hóa để tạo ra các loại tế bào chuyên biệt.

Tế bào gốc có khả năng phân chia và tự làm mới trong thời gian dài. Không giống như tế bào cơ, tế bào máu hoặc tế bào thần kinh—thường không tự tái tạo—tế bào gốc có thể tái tạo nhiều lần hoặc sinh sôi nảy nở. Một quần thể tế bào gốc ban đầu sinh sôi nảy nở trong nhiều tháng trong phòng thí nghiệm có thể tạo ra hàng triệu tế bào. Nếu các tế bào thu được tiếp tục không chuyên biệt, giống như tế bào gốc bố mẹ, thì các tế bào này được cho là có khả năng tự đổi mới lâu dài.

Các nhà khoa học đang cố gắng tìm hiểu hai đặc tính cơ bản của tế bào gốc liên quan đến khả năng tự đổi mới lâu dài của chúng:

Tại sao tế bào gốc phôi có thể sinh sôi nảy nở từ một năm trở lên trong phòng thí nghiệm mà không biệt hóa, nhưng hầu hết tế bào gốc trưởng thành lại không thể; Và
Các yếu tố nào trong cơ thể sống thường điều hòa sự tăng sinh và tự đổi mới của tế bào gốc?
Việc trả lời những câu hỏi này giúp hiểu được sự tăng sinh tế bào được thực hiện như thế nào trong quá trình phát triển phôi bình thường hoặc trong quá trình phân chia tế bào bất thường dẫn đến ung thư. Thông tin như vậy cũng sẽ cho phép các nhà khoa học phát triển tế bào gốc phôi và không phôi hiệu quả hơn trong phòng thí nghiệm.

Những yếu tố và điều kiện cho phép tế bào gốc không bị chuyên biệt hóa đang được các nhà khoa học rất quan tâm. Các nhà khoa học đã mất nhiều năm thử nghiệm để tìm ra cách tạo ra và duy trì tế bào gốc trong phòng thí nghiệm mà không khiến chúng chuyên biệt một cách tự nhiên thành các loại tế bào cụ thể. Ví dụ, phải mất hai thập kỷ để tìm ra cách phát triển tế bào gốc phôi người trong phòng thí nghiệm sau khi phát hiện các điều kiện để phát triển tế bào gốc chuột. Tương tự như vậy, trước tiên các nhà khoa học phải hiểu các tín hiệu cho phép quần thể tế bào gốc không phôi (trưởng thành) sinh sôi nảy nở và duy trì trạng thái không chuyên biệt trước khi chúng có thể phát triển số lượng lớn tế bào gốc trưởng thành không chuyên biệt trong phòng thí nghiệm.

Tế bào gốc không chuyên biệt. Một trong những đặc tính cơ bản của tế bào gốc là nó không có bất kỳ cấu trúc mô cụ thể nào cho phép nó thực hiện các chức năng chuyên biệt. Ví dụ, một tế bào gốc không thể làm việc với các tế bào lân cận để bơm máu đi khắp cơ thể (như tế bào cơ tim) và nó không thể vận chuyển các phân tử oxy qua dòng máu (như tế bào hồng cầu). Tuy nhiên, tế bào gốc không chuyên biệt có thể tạo ra các tế bào chuyên biệt, bao gồm tế bào cơ tim, tế bào máu hoặc tế bào thần kinh.

Tế bào gốc có thể tạo ra các tế bào chuyên biệt. Khi các tế bào gốc không chuyên biệt tạo ra các tế bào chuyên biệt, quá trình này được gọi là biệt hóa. Trong quá trình biệt hóa, tế bào thường trải qua nhiều giai đoạn và trở nên chuyên biệt hơn ở mỗi bước. Các nhà khoa học mới bắt đầu hiểu được các tín hiệu bên trong và bên ngoài tế bào kích hoạt từng bước của quá trình biệt hóa. Các tín hiệu bên trong được điều khiển bởi các gen của tế bào, được xen kẽ trên các chuỗi DNA dài và mang các hướng dẫn được mã hóa cho tất cả các cấu trúc và chức năng của tế bào. Các tín hiệu bên ngoài để biệt hóa tế bào bao gồm các hóa chất do các tế bào khác tiết ra, tiếp xúc vật lý với các tế bào lân cận và một số phân tử nhất định trong môi trường vi mô. Sự tương tác của các tín hiệu trong quá trình biệt hóa làm cho DNA của tế bào thu được các dấu hiệu biểu sinh nhằm hạn chế sự biểu hiện DNA trong tế bào và có thể được truyền qua quá trình phân chia tế bào.

Vẫn còn nhiều câu hỏi về sự biệt hóa tế bào gốc. Ví dụ, các tín hiệu bên trong và bên ngoài để phân biệt tế bào có giống nhau đối với tất cả các loại tế bào gốc không? Có thể xác định được các bộ tín hiệu cụ thể để thúc đẩy sự biệt hóa thành các loại tế bào cụ thể không? Trả lời những câu hỏi này giúp các nhà khoa học tìm ra những cách mới để kiểm soát sự biệt hóa tế bào gốc trong phòng thí nghiệm, từ đó phát triển các tế bào hoặc mô có thể được sử dụng cho các mục đích cụ thể như liệu pháp dựa trên tế bào hoặc sàng lọc thuốc.

Tế bào gốc trưởng thành thường tạo ra các loại tế bào của mô nơi chúng cư trú. Ví dụ, một tế bào gốc tạo máu trưởng thành trong tủy xương thường tạo ra nhiều loại tế bào máu. Người ta thường chấp nhận rằng tế bào tạo máu trong tủy xương—được gọi là tế bào gốc tạo máu—không thể tạo ra các tế bào của một mô rất khác, chẳng hạn như tế bào thần kinh trong não. Các thí nghiệm trong nhiều năm qua đã cho thấy rằng tế bào gốc từ một mô có thể tạo ra các loại tế bào của một mô hoàn toàn khác. Đây vẫn là một lĩnh vực gây tranh cãi lớn trong cộng đồng nghiên cứu. Cuộc tranh cãi này cho thấy những thách thức trong việc nghiên cứu tế bào gốc trưởng thành và cho thấy cần có nghiên cứu bổ sung sử dụng tế bào gốc trưởng thành để hiểu hết tiềm năng để trở thành liệu pháp điều trị trong tương lai.

Fonte: http://stemcells.nih.gov/infocenter/stemCellBasics.asp#4