Phương pháp truyền tin của tế bào mới được Nhà khoa học của Weill Cornell Medicine phát hiện, có thể tiết lộ phương thức mà tế bào ung thư "lợi dụng" hệ thống vận chuyển liên tế bào trong cơ thể, để phát tán tế bào ung thư đến vị trí mới trong cơ thể. Và các nhà khoa học cũng lợi dụng cách thức này để gắn thuốc đến đích tác dụng mong muốn.
Exosome là những cấu trúc nội sinh có thể di chuyển đi khắp các tế bào, mô và các cơ quan trong cơ thể như những “con thuyền” để trao đổi thông tin giữa các tế bào, vì vậy những “con thuyền” exosome đã được nghiên cứu nhằm mang thuốc đến đích tác dụng. Năm 2011, tiến sĩ Matthew Wood, Đại học Oxford, Anh cùng cộng sự công bố khả năng ứng dụng exosome để mang RNA can thiệp [small interfering RNA, siRNA] gây bất hoạt enzyme BACE1-một protein quan trọng trong quá trình phát sinh bệnh Alzheimer’s .Nghiên cứu này thực sự đã mở ra một quan niệm mới trong Y học nano, đó là dùng exosome để vận chuyển thuốc đến đích tác dụng.
Phương pháp để tạo ra các tiểu phân này đó là các mô tế bào ung thư được phân lập và tách thành những phần nhỏ, sau đó được nuôi cấy 24 giờ trong môi trường huyết thanh có bổ sung thêm penicillin/streptomycin. Môi trường được xử lý để phân lập exosome và phương pháp phân đoạn dòng trường thủy lưu bất đối xứng [Asymmetric Flow Field-Flow Fractionation - AF4] được sử dụng để tạo exomere từ exosome.
Hình 1: Hình ảnh Exosomes [cấu trúc giống quả bóng trắng] và Exomeres [tím và vàng] được chụp
bởi kính hiển vi lực nguyên tử AFM [Atomic Force Microscope]
Vào năm 2016, một nhóm nghiên cứu ở Mỹ đã thành công trong việc bao gói các phân tử thuốc paclitaxel, hiện đang được sử dụng để điều trị ung thư vú, phổi và tuyến tụy vào trong các exosome, rồi giải phóng thuốc từ từ .Nhóm nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả điều trị của phương pháp này trên khối u ở chuột. Thậm chí, hiệu quả điều trị đối với một dòng tế bào kháng thuốc còn đạt được với liều nhỏ hơn liều thông thường 50 lần. Đây là kết quả rất triển vọng, vì thực tế có rất nhiều thuốc diệt tế bào ung thư tác dụng tốt nhưng không thể tới được đích tác dụng hoặc gây ra nhiều tác dụng phụ do phải dùng liều lượng lớn.
Hình 2: Mô tả quá trình phân lập exosome từ đại thực bào và quá trình gắn paclitaxel [PTX] vào các exosome
để mang thuốc tới tế bào ung thư MDR [Multiple Drug Resistance]
Trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Cell Biology, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng một kỹ thuật tiên tiến được gọi là phân đoạn dòng trường thủy lưu bất đối xứng có thể sắp xếp các hạt nano, được gọi là exosome được tiết ra bởi các tế bào ung thư và chứa DNA, RNA, chất béo và protein. Kỹ thuật này cho phép các nhà nghiên cứu phân tách hai phân nhóm exosome khác nhau và để tạo ra một hạt nano mới, mà họ gọi là các exomere.
Exomere là hạt quan trọng nhất được tiết ra bởi các tế bào ung thư. Chúng nhỏ hơn , có cấu trúc và chức năng khác biệt với exosome. Exomere chủ yếu kết hợp với các tế bào trong tủy xương và gan, nơi chúng có thể làm thay đổi chức năng miễn dịch và sự trao đổi chất của thuốc. Exomere có đường kính nhỏ hơn 50 nanomét, so với các exosome nhỏ [Exo-S] có đường kính từ 60 đến 80 nanomet và các exosome lớn [Exo-L] có đường kính từ 90 đến 120 nanomet. Exosome và exomere cũng có các đặc tính sinh lý khác nhau, chẳng hạn như độ cứng và điện tích có thể ảnh hưởng đến vận chuyển của chúng trong cơ thể. Exosome và exomere cũng khác nhau trong cách ảnh hưởng đến ung thư. Exomere mang enzyme trao đổi chất vào gan, cơ quan này là trung tâm của việc chuyển hóa các thuốc thành các dạng không độc hại. Phát hiện này gợi ý rằng các tế bào ngoại lai tập trung vào gan để "tái lập trình" chức năng trao đổi chất của nó để thúc đẩy phát triển của khối u. Ngoài ra, exosome và exomere cũng có thể phát hiện được trong dịch sinh học của cơ thể như dịch bạch huyết có thể cho phép phát triển các chất chỉ điểm sinh học để phát hiện sớm ung thư hoặc các bệnh lý khác. Điều này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sinh bệnh học của ung thư, hướng dẫn các quyết định điều trị và phát triển các liệu pháp mới.
Kỹ thuật mới này có thể sẽ là một công cụ có giá trị cho các nhà khoa học và các nhà lâm sàng nghiên cứu khả năng vận chuyển sinh học của các hạt nano phức tạp và có thể hỗ trợ các xét nghiệm chẩn đoán bằng cách sử dụng chúng như những công cụ đánh giá sinh học.
Tổng hợp
Lê Hoàng Hảo
Tài liệu tham khảo:
1. //www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180221152358.htm
2. Kim MS et al, Development of exosome-encapsulated paclitaxel to overcome MDR in cancer cells. Nanomedicine, 2016. 12[3]: p. 655-64
3. Zhang H et al, Identification of distinct nanoparticles and subsets of extracellular vesicles by asymmetric flow field-flow fractionation, Nature Cell Biology, 2018, //doi.org/10.1038/s41556-018-0040-4.
Skip to content
Các tế bào trong cơ thể chúng ta sinh ra để thực hiện một chức năng nhất định mà không thể thay thế được. Trong đó, có một loại tế bào ưu việt hơn cả, đó là tế bào gốc với khả năng biệt hóa – đã trở thành nền móng của mọi tế bào, mô và cơ quan trong cơ thể. Nhờ đó mà tế bào gốc đã được ứng dụng hiệu quả trong điều trị nhiều bệnh lý ở người. Tiếp nối những thành tựu của tế bào gốc trung mô, các nhà khoa học đã tìm ra một “gương mặt sáng giá” với tiềm năng ứng dụng không thua kém gì mang tên exosome, phát hiện này đã giúp mở thêm một cánh cửa mới trong y học tái sinh. Exosome là những túi ngoại bào được tế bào sống trong cơ thể tiết ra, và được lưu hành trong các dịch cơ thể như máu, nước tiểu, nước bọt… Mỗi phân tử exosome có kích thước từ 40 đến 150 nanomet [nm], cấu tạo bên trong chứa các DNA, mRNA, miRNA, các loại protein, cytokines và các nhân tố sinh trưởng. Mang những đặc tính tương tự tế bào mẹ, các exosome khi đi vào cơ thể sẽ giúp tái tạo và sửa chữa các tế bào bị tổn thương và suy yếu thông qua các chức năng sinh học bao gồm biệt hóa đa dòng, giải phóng cytokine và tăng sinh tế bào.
► Cầu nối giữa các tế bào
Một trong những vai trò rất quan trọng của exosome đó là khả năng di chuyển đến phần lớn các mô của cơ thể và truyền tải thông tin giữa các tế bào.
Trên bề mặt các tế bào luôn có các protein đảm nhận nhiệm vụ nhận tín hiệu từ môi trường ngoại bào và sau đó giải phóng exosome. Exosome thường có các đặc tính giống với tế bào bố mẹ của chúng. Tế bào bố mẹ truyền cho exosome các phân tử di truyền như DNA, RNA, protein, vật chất chuyển hóa và bài xuất chúng vào cơ thể. Khi ấy, exosome sẽ được lưu hành trong dịch thể và gặp các tế bào đích, chúng sẽ tiết ra các tín hiệu để trao đổi thông tin với tế bào đích.
Đa phần các tế bào có thể sản sinh exosomes, chúng chỉ đạo có chọn lọc thay vì tương tác ngẫu nhiên với các tế bào xảy ra gần đó.
Kích thước tế bào thông thường là khoảng 10,000-30,000 nanomet [nm] nhưng exosomes chỉ khoảng từ 40-150 nanomet [nm], tức là khoảng 1/200 kích thước của tế bào. Exosomes có cấu trúc màng lipid kép mà có thể dễ dàng đi qua khoảng trống của tế bào nội mô để tới tế bào đích, vì thế chúng có thể được sử dụng tốt trong cơ thể người. Hơn nữa, một vài nghiên cứu đã chỉ ra rằng exosomes có thể dễ dàng đi qua hàng rào máu não [BBB] để tới tế bào đích.
* Ít rủi ro bị hệ miễn dịch đào thải
Exosomes không phải là tế bào, chỉ đóng vai trò như là chất mang, xuất hiện ít kháng nguyên trên bề mặt màng ngoài, hệ thống miễn dịch khó nhận biết và hiện diện rủi ro thấp hơn khi truyền vào cơ thể người.
Exosome tế bào gốc trung mô [MSC – EXOSOME]
Exosome tế bào gốc trung mô là chất tiết từ tế bào gốc trung mô, chứa chủ yếu là miRNA và các loại protein. Ngoài ra còn chứa cytokine và các nhân tố sinh trưởng. Vì là chất tiết của tế bào gốc trung mô nên MSC-exosome được chứng minh an toàn, thậm chí có thể sử dụng trong điều trị GvHD trong cấy ghép.
Các exsome có nguồn gốc từ MSC thực hiện các chức năng sinh học khác nhau bao gồm biệt hóa đa dòng, giải phóng cytokine, tăng sinh tế bào và điều hòa miễn dịch. Do đó các MSC-exosome rất hấp dẫn giới khoa học vì tiềm năng của chúng trong ứng dụng điều trị bệnh.
• Exosome không tự phân chia, có thể được phân tách một cách an toàn.
• Quá trình điều trị đơn giản hơn so với liệu pháp tế bào gốc.
• Ít nguy cơ gây phản ứng miễn dịch hơn.
• Có thể biển đổi theo mục đích sử dụng, mục tiêu đích, có khả năng vận chuyển các loại hoạt chất hiệu quả hơn.
• Do có kích thước nhỏ nên MSC – Exosome có thể tiếp cận đến cả những vị trí mà tế bào gốc không đến được, giúp tăng hiệu quả sau trị liệu.
Ứng dụng Exosomes trong chẩn đoán ung thư
CN. Nguyễn Bảo Ngọc, PGS. TS. Phạm Cẩm Phương [sưu tầm và lược dịch]
Đơn vị Gen – Tế bào gốc, Trung tâm Y học hạt nhân và Ung bướu, Bệnh viện Bạch Mai
Tại Hội nghị Ung thư Y khoa Châu Âu thường niên năm 2018 [ESMO - European Society for Medical Oncology], Tiến sỹ Raghu Kalluri – Chủ tịch Khoa sinh học ung thư tại Trung tâm Ung thư MD Anderson thuộc Đại học Texas đã có cuộc trao đổi ngắn liên quan đến Exosomes trong ung thư.
Giới thiệu về Exosomes
Exosomes là các túi ngoại bào được các tế bào sống trong cơ thể tiết ra và được lưu hành trong các dịch cơ thể như máu, nước tiểu, nước bọt… Mỗi phân tử exosome có kích thước từ 30 đến 100 nanomet, cấu tạo bên trong chứa DNA, RNA, miRNA [microRNA] và được bao bọc bởi lớp lipid kép và lớp protein bề mặt.
Hình 1: Quá trình tế bào giải phóng các phân tử Exosomes [phân tử màu cam] và cấu tạo phân tử Exosomes
Vai trò của Exosome trong cơ thể
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các tế bào trao đổi thông tin với nhau qua các exosomes. Tế bào truyền cho Exosome các phân tử di truyền DNA, RNA, protein, vật chất chuyển hóa và bài xuất chúng vào cơ thể. Exosome lưu hành trong các dịch gặp được các tế bào đích, chúng sẽ tiết ra các tín hiệu để trao đổi thông tin với tế bào đích.
Hình 2: Tế bào trao đổi thông tin thông qua phân tử Exosomes
Ứng dụng Exosomes trong chẩn đoán và điều trị ung thư
Dựa trên những nghiên cứu ban đầu về vai trò của Exosomes trong ung thư, nhóm nghiên cứu của Tiến sỹ Kalluri nhận thấy các exosomes được tiết ra từ tế bào ung thư có chứa duy nhất microRNA liên quan đến tính chất gây ung thư. Điều này cho thấy có thể exosomes ảnh hưởng đến sự phát triển và di căn của tế bào ung thư.
Đối với những nghiên cứu sâu hơn về cấu tạo exosomes, Tiến sỹ Kalluri cho biết nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra trên bề mặt exosomes có một số protein nguồn gốc từ tế bào ung thư. Những công bố nghiên cứu của Tiến sỹ Kalluri đã thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển các sản phẩm thương mại sử dụng exsome chẩn đoán ung thư. Năm 2016, sản phẩm thương mại đầu tiên trên thế giới sử dụng Exosome trong máu chẩn đoán Ung thư phổi có tên ExoLung của công ty Exosome diagnostics đã được lưu hành.
Ngoài ra, Exosome dễ dàng xâm nhập và truyền thông tin vào các tế bào. Dựa trên khả năng này, Tiến sĩ. Kalluri đã thiết kế các exosome mang theo các loại thuốc đích điều trị đột biến gây bệnh ung thư họ Ras bằng cách can thiệp đến RNA và đích mục tiêu Ras. Sau đó nghiên cứu này được thử nghiệm trên mô hình chuột có khối u ở tuyến tụy và kết quả cho thấy có sự kiểm soát đáng kể. Từ những kết quả bước đầu của nghiên cứu, Exosome hứa hẹn sẽ là lĩnh vực tiềm năng trong điều trị cho bệnh nhân ung thư.
Bài viết được lược dịch từ bài báo “Using Exosomes to Help Cancer Diagnosis”, Anna Azvolinsky đăng trên Cancernetwork ngày 19 tháng 10 năm 2018.
Tài liệu tham khảo
Nguồn: ungthubachmai.com.vn