Khóa luận Dược sĩ: Tổng quan túi ngoại bào (EV) và ứng dụng trị liệu ung thư

Tìm hiểu về túi ngoại bào EV và vai trò trong điều trị ung thư hiện đại. Khám phá cơ chế tác động, tiềm năng ứng dụng lâm sàng của công nghệ sinh học tiên tiến.

• Tác giả: Dương Thị Hậu
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Lập
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược
• Đề tài: Tổng quan về túi ngoại bào (EV) và ứng dụng trong trị liệu ung thư
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Túi ngoại bào EV và đặc điểm cơ bản

Túi ngoại bào (EV) là các cấu trúc nhỏ được bao bọc bởi màng lipid, được giải phóng từ các tế bào sống. Chúng đóng vai trò quan trọng trong giao tiếp giữa các tế bào và vận chuyển các thành phần sinh học. Lịch sử phát hiện EV kéo dài hơn 50 năm, bắt đầu từ những quan sát ban đầu cho đến những phát triển mạnh mẽ trong thập kỷ gần đây. Các đặc điểm của túi ngoại bào bao gồm kích thước nhỏ (30-1000 nm), chứa protein, lipid, RNA và DNA từ tế bào gốc. EV tồn tại ở nhiều loại dịch sinh học khác nhau như máu, dịch não tủy và dịch tiết từ khối u. Những phát hiện này mở ra những khả năng mới trong ứng dụng của EV trong trị liệu ung thư và các bệnh lý khác.

1.1. Định nghĩa và phân loại túi ngoại bào

Túi ngoại bào là những cấu trúc màng lipid kích thước nanomet được tiết từ tế bào. Chúng bao gồm exosome (kích thước 30-150 nm), microvesicle (100-1000 nm) và apoptotic bodies. Mỗi loại EV có nguồn gốc và chức năng khác nhau, nhưng đều chứa thông tin sinh học quan trọng từ tế bào gốc.

1.2. Phương pháp phân lập và xác định đặc tính EV

Các phương pháp phân lập EV bao gồm siêu ly tâm, lọc gel, sắc ký ái lực và cách ly miễn dịch. Phương pháp xác định đặc tính như Nanoparticle Tracking Analysis (NTA), Transmission Electron Microscopy (TEM) và Flow Cytometry giúp đánh giá kích thước, mật độ và thành phần EV một cách chính xác.

II. Mối quan hệ giữa EV và sự phát triển di căn của ung thư

EV và ung thư có mối liên hệ chặt chẽ trong quá trình phát triển bệnh. Các túi ngoại bào từ tế bào ung thư tham gia tích cực vào sự tiến triển của khối u nguyên phát thông qua việc cung cấp các nhân tố tăng trưởng và chất được hấp thụ bởi các tế bào ung thư xung quanh. EV đặc biệt quan trọng trong quá trình di căn - chúng giúp hình thành hốc tiền di căn ở các cơ quan xa, tạo điều kiện thuận lợi cho các tế bào ung thư lan rộng. Các thành phần trong EV từ khối u bao gồm các protein ung thư, miRNA và DNA, kích hoạt các tế bào miễn dịch và tạo môi trường sẹo hỗ trợ sự bám dính của tế bào ung thư. Hiểu biết về cơ chế hoạt động của EV trong ung thư là nền tảng cho việc phát triển các chiến lược điều trị mới.

2.1. EV trong sự phát triển của khối u nguyên phát

EV tiết từ khối u cung cấp các yếu tố tăng trưởng như EGFR và các cytokine, thúc đẩy sự phân chia và sống sót của tế bào ung thư. Chúng cũng điều chỉnh hệ thống miễn dịch địa phương, giảm khả năng miễn dịch chống lại khối u. EV còn tạo điều kiện cho tái tạo mạch máu, cung cấp chất dinh dưỡng cho khối u phát triển nhanh.

2.2. EV trong quá trình di căn ung thư

EV thúc đẩy di căn bằng cách hình thành hốc tiền di căn - những vùng trong các cơ quan xa được chuẩn bị bởi EV từ khối u chính. Chúng tái lập mô và tăng tính thẩm thấu của các mạch máu, cho phép tế bào ung thư dễ dàng xâm nhập. EV cũng giúp che giấu tế bào ung thư khỏi hệ thống miễn dịch.

III. Ứng dụng của EV trong chẩn đoán tiên lượng và liệu pháp miễn dịch ung thư

EV là sinh chỉ điểm quý báu cho chẩn đoán sớm ung thư vì chúng có thể được phát hiện trong máu và các dịch sinh học khác. Thành phần của EV từ tế bào ung thư - bao gồm protein đặc hiệu, miRNA và DNA đột biến - cung cấp thông tin về loại ung thư và tiên lượng bệnh. Ức chế EV có thể giúp ngăn chặn sự lan rộng của ung thư: ức chế sinh tổng hợp EV làm giảm khối lượng u, trong khi chặn giải phóng EV ngăn sự tương tác giữa tế bào ung thư. EV trong liệu pháp miễn dịch giúp kích hoạt tế bào NK và tế bào T để tấn công ung thư. EV được tẩm thuốc có thể đưa hóa chất độc hại trực tiếp đến khối u, tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ.

3.1. Ứng dụng EV trong chẩn đoán và tiên lượng

EV trong máu chứa loci ung thư đặc hiệu như miRNA ung thư và DNA khối u. Phát hiện những EV từ tế bào ung thư giúp phát hiện sớm bệnh trước khi triệu chứng xuất hiện. Thành phần EV cũng cho biết khả năng di căn và dự đoán đáp ứng điều trị, giúp lập kế hoạch điều trị cá nhân hóa.

3.2. Ứng dụng EV trong liệu pháp miễn dịch và vận chuyển thuốc

EV từ tế bào tua DC kích hoạt tế bào miễn dịch chống lại ung thư. EV tẩm thuốc hóa trị đem thuốc trực tiếp đến khối u, tăng nồng độ địa phương và hiệu quả. EV mang siRNA có thể im lặng gen ung thư, cải thiện kết quả điều trị và giảm tác dụng phụ toàn thân.

IV. Thách thức hiện tại và triển vọng phát triển ứng dụng EV

Dù EV có tiềm năng lớn trong ung thư, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua. Hiểu biết về EV vẫn chưa đầy đủ - cơ chế chi tiết của cách EV ảnh hưởng đến từng giai đoạn ung thư chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn. Sự đa dạng và không đồng nhất của EV khiến việc chuẩn hóa các phương pháp phân lập và đặc tính hóa trở nên phức tạp - các EV từ cùng một khối u có thể có thành phần và chức năng khác nhau đáng kể. Thiếu dữ liệu về tính an toàn của EV dài hạn - chúng ta chưa biết đầy đủ về ảnh hưởng lâu dài của việc tiêm hay sử dụng EV. Những tiêu chuẩn quốc tế như MISEV giúp chuẩn hóa, nhưng vẫn cần thêm nghiên cứu lâm sàng rộng rãi.

4.1. Thách thức trong hiểu biết và đặc tính hóa EV

EV rất đa dạng và không đồng nhất, gây khó khăn cho chuẩn hóa và so sánh giữa các nghiên cứu. Phương pháp MISEV cố gắng thống nhất, nhưng công nghệ phân tích vẫn còn hạn chế. Cần phát triển công cụ mới để hiểu rõ hơn về chức năng từng loại EV cụ thể.

4.2. Vấn đề an toàn và các bước tiếp theo

Dữ liệu an toàn EV còn hạn chế, đặc biệt về tác dụng phụ dài hạn. Cần thực hiện thử nghiệm lâm sàng mở rộng để đánh giá tính an toàn toàn diện. Quy định từ các cơ quan y tế cần được phát triển để kiểm soát chất lượng các sản phẩm EV.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÚI NGOẠI BÀO (EV). MỐI QUAN HỆ GIỮA EV VÀ SỰ PHÁT TRIỂN, DI CĂN CỦA UNG THƯ 1. Tổng quan về túi ngoại bào (EV) 1. Định nghĩa về EV MISEV2023 do ISEV phát hành đã đưa ra định nghĩa về EV: ‘‘Thuật ngữ 'túi ngoại bào' (EV) đề cập đến các hạt vật chất được giải phóng khỏi tế bào, được bao bọc bởi lớp lipid kép và không thể tự sao chép (tức là không chứa nhân chức năng).

Định nghĩa hiện tại của EV được giữ nguyên từ MISEV2018, ngoại trừ việc sử dụng từ 'tự nhiên' (như trong 'giải phóng tự nhiên') năm 2018 đã bị xóa để tránh loại trừ ngoài ý muốn các EV được thiết kế hoặc EV được tạo ra trong các điều kiện nuôi cấy tế bào phức tạp’’. ISEV khuyến cáo sử dụng thuật ngữ chung EV và các thuật ngữ mở rộng hoạt động của thuật ngữ này (Bảng 1) thay vì các thuật ngữ được định nghĩa không thống nhất và có thể gây hiểu lầm như exosome và ectosome [1]. Định nghĩa EV và các thuật ngữ liên quan [1] Khuyến cáo Thuật ngữ Định nghĩa sử dụng Các túi ngoại bào Các hạt vật chất được tiết ra từ tế bào, được bao bọc Được khuyến (EVs) bởi màng lipid kép, và không thể tự nhân đôi cáo sử dụng Các hạt ngoại bào Các cấu trúc đa phân tử được tiết ra từ tế bào và Được khuyến không có túi không có màng lipid kép (phân đoạn ngoại bào cáo sử dụng (Non-vesicular không chứa túi) extracellular particles, NVEPs) Các hạt ngoại bào Thuật ngữ bao quát chỉ tất cả các hạt nằm bên ngoài Được khuyến (Extracellular tế bào, bao gồm EVs và NVEPs. cáo sử dụng particles, EPs) EV nhân tạo Các hạt giống EV được tạo ra thông qua can thiệp Được khuyến (EV mimetic) nhân tạo trực tiếp.

Thuật ngữ này được ưu tiên hơn cáo sử dụng các thuật ngữ như “exosome-like vesicles” vì tránh ngụ ý về nguồn gốc sinh học cụ thể. Các túi có nguồn Các EV mimetic được tạo trong phòng thí nghiệm Được khuyến gốc từ tế bào nhân bằng cách làm gián đoạn tế bào một cách có điều cáo sử dụng tạo (Artificial cell- kiện, ví dụ như đùn ép. derived vesicles, ACDVs) 2 Các túi tổng hợp Các EV mimetic được tổng hợp từ đầu từ các thành Được khuyến (Synthetic vesicles, phần phân tử hoặc được tạo thành từ các cấu trúc cáo sử dụng SVs) lai, ví dụ: kết hợp giữa liposome và EVs tự nhiên. Túi ngoại bào nhỏ Dựa vào đường kính của các hạt được tách ra, EV Được khuyến (thuật ngữ hoạt nhỏ thường được mô tả có đường kính <200 nm.

cáo, nhưng động) Tuy nhiên, đường kính đo được phụ thuộc vào cần thận phương pháp xác định đặc tính cụ thể. trọng Túi ngoại bào lớn Dựa vào đường kính của các hạt được tách ra, EV Được khuyến (thuật ngữ hoạt lớn thường được mô tả có đường kính >200 nm. cáo, nhưng động) Tuy nhiên, đường kính đo được phụ thuộc vào cần thận phương pháp xác định đặc tính cụ thể. trọng “Thuật ngữ hoạt Đặc điểm vật lý: ví dụ, đường kính: EV nhỏ, EV Được khuyến động” khác lớn; mật độ: thấp, trung bình, cao (theo khoảng xác cáo, nhưng định).

Thành phần sinh hóa: ví dụ, chứa một phân cần thận tử (macro) cụ thể như protein. Nguồn gốc tế bào trọng và/hoặc điều kiện tạo ra EV: các thuật ngữ làm rõ những khía cạnh cụ thể của quá trình sinh tổng hợp (biogenesis) như: cơ chế phân tử, phụ thuộc năng lượng (hoặc không), trạng thái chức năng của tế bào mẹ liên quan đến căng thẳng hay chết tế bào. Exosome Thuật ngữ liên quan đến quá trình sinh tổng hợp, Không chỉ các EV có nguồn gốc từ hệ thống nội thể khuyến khích (endosomal system). Trừ khi có thể chứng minh rõ sử dụng, trừ nguồn gốc nội bào (subcellular origin), nếu không khi có thể thì có khả năng đang nghiên cứu một quần thể EV chứng minh rộng, chứ không riêng exosome.

Exosome là một được nguồn phân nhóm của EV nhỏ, có đường kính của các túi gốc nội bào nội lòng (intraluminal vesicles) trong endosome thường nhỏ hơn 200 nm. Ectosome Thuật ngữ liên quan đến quá trình sinh tổng hợp, Không chỉ các hạt có nguồn gốc từ màng sinh chất (plasma khuyến khích membrane). Trừ khi có thể chứng minh rõ nguồn sử dụng, trừ gốc nội bào, nếu không thì có khả năng đang nghiên khi có thể cứu toàn bộ quần thể EV, chứ không riêng chứng minh ectosome. Ectosome có thể có nhiều kích thước, được nguồn bao gồm cả kích thước tương tự với exosome.

gốc nội bào 3 Túi vi thể Thuật ngữ liên quan đến quá trình sinh tổng hợp có Không được (Microvesicle) nguồn gốc từ màng sinh chất. Tuy nhiên, trong lịch khuyến cáo sử, thuật ngữ này thường được dùng để chỉ EV lớn sử dụng hoặc tất cả EV, bất kể nguồn gốc nội bào. Do đó, thuật ngữ này có thể gây nhầm lẫn. Các túi giống như Vì “exosome” là một thuật ngữ liên quan đến quá Không được exosome trình sinh tổng hợp, chỉ nguồn gốc từ hệ thống nội khuyến cáo (Exosome-like thể, nên các thuật ngữ tương tự như “exosome-like” sử dụng vesicles) không nên dùng cho các EV nhân tạo.

Lịch sử phát hiện EV Năm 1946, Chargaff và West đã phát hiện sự tồn tại của một ‘‘protein gây đông máu (thromboplastic protein)’’ khác các protein được phân lập từ các tế bào mô xuất hiện trong máu bình thường khi thoát mạch và có góp phần rút ngắn thời gian đông máu. ‘‘Phần hạt’’ được phát hiện này lắng đọng ở lực ly tâm 31.000 xg và có thể bao gồm nhiều sản phẩm phân hủy nhỏ của các tế bào máu ngoài các tác nhân huyết khối [2]. Hơn 20 năm sau, năm 1967, Peter Wolf đã mô tả về một vật liệu dạng hạt nhỏ, có thể lắng đọng bằng phương pháp ly tâm tốc độ cao và có nguồn gốc từ tiểu cầu, có thể phân biệt được với tiểu cầu nguyên vẹn và ông cũng đưa ra hình ảnh kính hiển vi điện tử của chúng [3]. Năm 1971, Crawford công bố hình ảnh về các “hạt vi mô”, thu được từ huyết tương không có tiểu cầu của người và động vật.

Ông cho rằng các hạt này có thể có nguồn gốc từ bề mặt màng hoặc bên trong các cấu trúc màng bên trong tế bào của tiểu cầu máu [4]. Từ giữa những năm 1960 đến đầu những năm 1980, nhiều nghiên cứu đã đưa ra mô tả về EV. Nunez và cộng sự, và Gershon (1974) báo cáo về sự hiện diện của các túi ngoại bào nhỏ trong tuyến giáp của dơi ngay trước khi thức dậy sau kỳ ngủ đông [7]. Các nghiên cứu sau đó [8-11] đã xác nhận thêm rằng chúng không phải là các hạt giống virus.

Năm 1975, Dalton đã công bố rằng không nên nhầm lẫn các túi của các thể đa túi và các vi nang liên kết với các tế bào biểu mô tiết và các tế bào lymphoblastoid của người trong nuôi cấy huyền phù với virus. Chúng là các thành phần tế bào bình thường hoặc đại diện cho các sản phẩm phân hủy của các thành phần tế bào bình thường [12]. Giai đoạn 1971 đến 1979, các nghiên cứu trên nhiều loại sinh vật khác nhau đã chỉ ra rằng các cấu trúc túi nảy chồi từ tế bào không chỉ có ở động vật có vú mà có thể quan sát cả ở trong một số loài như: Ochromonas danica [13], 4 Candida tropicalis [14], Corynebacterium [15], Acinetobacter, Escherichia coli [16],. Năm 1981, Trams và cộng sự đề xuất một thuật ngữ mới là “exosome’’ để chỉ các túi vi thể tách ra từ màng tế bào chất [17].

Hai bài báo khác được công bố năm 1983 [18- 19] đã đưa ra thêm cơ sở lý luận chặt chẽ và khẳng định rõ hơn rằng các túi ngoại bào được giải phóng từ tế bào, đồng thời định nghĩa chúng là exosome. Dù vậy, phải đến năm 1986, 1987, sau khi Rose Johnstone và các đồng nghiệp dùng tên này để gọi những túi được giải phóng sau khi thể đa túi (Multivesicular Bodies) hợp nhất với màng huyết tương thì cái tên này mới dần phổ biến [20-21]. Những năm 1990, số lượng ấn phẩm về lĩnh vực EV xuất hiện nhiều và gia tăng nhanh chóng (Hình 1. Tuy nhiên, do chưa có sự thống nhất về tên gọi, EV được gọi bằng nhiều cái tên như exosome hoặc microvesicle, ectosome, hạt màng, túi giống exosome, các túi apoptotic (apoptotic bodies).

Điều này gây khó khăn trong tổng hợp thông tin và sàng lọc các nghiên cứu về EV đã có từ trước đó đến nay. Theo thống kê của Yvonne Couch và cộng sự năm 2021, trong số hơn 4000 bài báo được công bố từ năm 2000-2010, thuật ngữ tìm kiếm phổ biến nhất là “hạt vi mô’’ [23]. Exosome Túi vi thể (MV) Túi ngoại bào (EV) Bode đã mô tả “các hạt Tiêu chuẩn hóa của ISEV vi màng” trong huyết về thu thập mẫu, phân tương bằng phương pháp lập và phân tích EV đo lưu lượng tế bào Giới thiệu phương Chargaff (1946) pháp phân tích theo công bố nghiên cứu dõi hạt nano đầu tiên về EV Hội nghị Trams (1981) thường niên là người đầu đầu tiên của tiên dùng thuật ISEV ngữ “exosome” để chỉ EV Thời gian (năm) Thành lập ISEV Lần đầu tiên sử dụng Johnstone định nghĩa cơ Yêu cầu tối thiểu MISEV 2018 tuyên bố thuật ngữ EV; bằng chế hình thành khác trong thí nghiệm để rằng "EV" là thuật ngữ chứng EM cho thấy nhau giữa exosomes và định nghĩa EVs chuyên môn chung được sự hình thành EV microvesicles bằng cách đồng thuận trong tảo có roi sử dụng phương pháp siêu ly tâm và sắc ký Hình 1. Tổng số ấn phẩm tích lũy.

So sánh sự thay đổi của việc sử dụng các thuật ngữ khác nhau cho EV trong tài liệu từ năm 1946 đến năm 2021 [22] ISEV: hiệp hội quốc tế vào túi ngoại bào 5 Năm 2011, Gyorgy đề xuất thuật ngữ “túi ngoại bào” để chỉ số lượng lớn các túi có màng bao bọc và di chuyển trong không gian ngoại bào (mobile membrane- limited vesicles) có trong môi trường ngoại bào. Theo ông, EV sẽ bao gồm exosome, các túi vi thể/vi hạt do hoạt hóa hoặc chết tế bào theo chương trình và các túi apoptotic [24]. Cũng trong năm 2011, Hiệp hội quốc tế về túi ngoại bào (ISEV) được thành lập. Năm 2013, để hỗ trợ trong việc nghiên cứu, giúp giải quyết sự nhầm lẫn và phân biệt giữa exosome và túi vi thể (microvesicle), ISEV đã đề xuất một loạt các tiêu chí đại diện cho đặc điểm tối thiểu của EV mà các nhà nghiên cứu nên báo cáo trong “Minimal information for studies of EVs”, xuất bản lần đầu tiên năm 2014 với tên gọi MISEV2014 [22].

Sau đó là MISEV2018 năm 2018 và MISEV2023 năm 2023 [1].