Exosome – Liệu pháp tiềm năng điều trị tự kỷ

08:48 - 20.11.2024

Bài viết có sự tham vấn chuyên môn của Tiến sĩ Trịnh Như Thùy – Giám đốc Ngân hàng mô – tế bào gốc DNA

Liệu pháp exosome được xem là liệu pháp tiềm năng điều trị tự kỷ với các kết quả mong đợi như khả năng duy trì giao tiếp bằng mắt nhiều hơn, nâng cao khả năng học tập,…

1. Tìm hiểu về tự kỷ

Tự kỷ là một hội chứng phát triển suốt đời được xác định về mặt hành vi với cơ sở thần kinh học bao gồm các bất thường về tế bào và cấu trúc ở các vùng não khác nhau.[1]

Rối loạn này ảnh hưởng đến khoảng một trong số một trăm trẻ em trên toàn thế giới, hay nói cách khác thì có khoảng 1% trẻ em trên thế giới có thể mắc bệnh này. [2]. Với tỷ lệ mắc bệnh ngày càng tăng và tỷ lệ giới tính là 3 bé trai :1 bé gái. Số ca mắc tự kỷ đã tăng lên đáng kể trong vài thập kỷ qua, có thể do sự phát triển trong việc chẩn đoán và nhận thức về tự kỷ, gây khó khăn trong đời sống, tương tác xã hội và gánh nặng kinh tế.

Người mắc tự kỷ gặp khó khăn trong giao tiếp, thường bị cô lập và hạn chế cơ hội học tập, việc làm, dẫn đến tỷ lệ thất nghiệp cao. Họ cũng dễ gặp các vấn đề tâm lý như lo âu, trầm cảm, chịu kỳ thị xã hội. Về kinh tế, chi phí chăm sóc suốt đời là gánh nặng lớn với gia đình và y tế. Gia đình người bệnh chịu áp lực về thời gian, tài chính và tinh thần, gây nhiều khó khăn trong cuộc sống hàng ngày.

2. Cơ chế hình thành bệnh tự kỷ

Bệnh tự kỷ được gây ra từ nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng có một số cơ chế hình thành bệnh tự kỷ được nghiên cứu và phát hiện như sau:

– Những khiếm khuyết của việc giảm biểu hiện của các tiểu đơn vị thụ thể GABAa, GABAb và các vị trí liên kết benzodiazepine. Sự biệt hóa và di chuyển bị suy yếu của các tế bào thần kinh GABAergic ở vỏ não trán, vỏ não đỉnh, hồi hải mã và tiểu não, số lượng các vị trí liên kết thụ thể GABA giảm. Bệnh lý này dẫn đến những bất thường về hành vi xã hội, khiếm khuyết về nhận thức, vận động và co giật.

– Đột biến ở miền phụ MeCP2: gây ra suy giảm đáng kể chức năng của nó làm bất thường ở các khớp thần kinh và mạch não, dẫn đến rối loạn chức năng nhận thức liên quan đến tự kỉ.

– Con đường truyền tín hiệu PI3K-AKT/mTOR: là một cơ chế quan trọng đối với các thụ thể liên quan đến enzyme ở động vật có vú. Con đường này liên quan đến các chức năng khác nhau của tế bào thần kinh, chủ yếu là quá trình tạo synap, quá trình hình thành vỏ não và các quá trình não liên quan đến tế bào thần kinh. Sự tăng điều hòa của con đường truyền tín hiệu PI3K-AKT/mTOR được phát hiện liên quan đến các rối loạn thần kinh bao gồm chứng tự kỷ.

– Con đường truyền tín hiệu Wnt: có vai trò then chốt trong bệnh tự kỷ, nó liên quan đến sự tăng sinh, biệt hoá và di cư của tế bào, đặc biệt là quá trình phát triển hệ thần kinh. Sự gián đoạn của con đường Wnt có tác động tiêu cực đến sự phát triển hệ thần kinh. Ngược lại, tăng tín hiệu Wnt thúc đẩy sự tăng sinh quá mức các tế bào tiền thân thần kinh trong não, điều này giải thích một số chứng đầu to ở người tự kỷ.

Con đường truyền tín hiệu của bệnh tự kỉ [3]

3. Cấu tạo và thành phần của exosome.

Lipid như sphingomyelin, phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, mono-sialo-dihexosyl-ganglioside (GM3) và phosphatidylinositol. Độ cứng và độ bám dính của exosome với các protein bên ngoài đều được điều chỉnh bởi lớp lipid kép.
Phân tử điều hoà biểu hiện gene và protein như miRNA, mRNA
Protein phổ biến nhất là integrin và tetraspanin. Integrin hỗ trợ sự kết dính tế bào bằng cách hỗ trợ exosome bám dính vào tế bào đích. Exosome cũng chứa các protein đánh dấu CD55, CD59, lactadherin, ALIX và TSG101, cũng như các protein vận chuyển màng, protein hợp màng, GTPase, Annexin và flotillin, tetraspanin, CD9, CD63, CD81 và CD82. Ngoài ra, các protein hoạt tính sinh học quan trọng giúp ức chế các con đường truyền tín hiệu liên quan đến tình trạng viêm thần kinh, stress oxy hóa và apoptosis. Cuối cùng, cải thiện các khiếm khuyết về hành vi và tương tác xã hội.

Các thành phần cấu tạo của exosome [8]

4. Chức năng của exosome trong điều trị bệnh tự kỷ:

– Thúc đẩy sự biệt hoá của các tế bào tiền thân thần kinh thành các tế bào thần kinh có chức năng giúp thay thế các tế bào bị khiếm khuyết

– Điều hoà miễn dịch

– Kích thích tăng sinh mạch máu mới

– Phục hồi những tổn thương

Chức năng của exosome có nguồn gốc từ tế bào gốc trung mô [3]

5. Cơ chế hoạt động của exosome với tự kỷ

Liệu pháp exosome có nguồn gốc từ tế bào gốc trung mô đã chứng minh những tác dụng tích cực có giá trị trong nhiều hướng điều trị khác nhau bao gồm y học tái tạo, điều trị chống lão hóa, bệnh tim mạch và có khả năng kiểm soát các rối loạn thần kinh. Nghiên cứu cho thấy exosome có đặc tính điều hòa miễn dịch, chống apoptosis và sinh mạch.

Khả năng can thiệp vào các con đường truyền tín hiệu:

– Ức chế quá trình chết rụng tế bào thần kinh và tăng cường phục hồi bằng cách kích hoạt con đường truyền tín hiệu Wnt/β-catenin.

– Ức chế tín hiệu TGF-β/Smad2/3 và làm giảm khả năng tăng sinh và gây độc tế bào của tế bào NK.

– Liên quan đến nhiều quá trình sinh lý khác nhau bao gồm cả sự hình thành tế bào thần kinh.

Các exosome có nguồn gốc từ mô mỡ mang một phân lớp miRNA (miR-126, miR-130a, miR-132, miR-191, miR-222, miR-21).

– Góp phần vào quá trình hình thành mạch máu mới bằng cách tăng một số yếu tố tăng trưởng trong tế bào nội mô, bao gồm VEGF, EGF, FGF.

– Nhiều miRNA có hàm lượng cao trong exosome (miR-191, miR-222, miR-21) điều chỉnh sự tiến triển, tăng sinh chu kỳ tế bào và điều chỉnh quá trình hình thành mạch máu mới.

Các exosome từ tế bào gốc có tác dụng chống viêm và điều hòa miễn dịch: bằng cách ngăn chặn hoặc ức chế hoạt động của con đường mTOR, do đó ngăn chặn hoạt động của NFκB, dẫn đến giảm sản xuất các cytokine và chemokine gây viêm.

– Exosome làm giảm các tín hiệu gây viêm như TNF-α và IL-6. Đồng thời, làm tăng các interleukin chống viêm như IL-10, TGF-β. Từ đó, thúc đẩy quá trình điều hoà kiểu hình đại thực bào viêm M1 sang kiểu chống viêm và điều hoà miễn dịch M2.

– Exosome có thể kích thích sự biểu hiện các tiểu đơn vị thụ thể GABA, giúp điều hoà GABA.

Cơ chế điều trị bệnh tự kỷ của exosome [3]

6. Hiệu quả trị liệu mong đợi của exosome tác động lên bệnh tự kỷ.

Exosome có nguồn gốc từ tế bào gốc được chứng minh khả năng điều trị thông qua các cơ chế tác động như trên. Một số kết quả mong đợi của liệu pháp exosome trong điều trị tự kỷ có thể như sau:

Trẻ em có khả năng duy trì giao tiếp bằng mắt nhiều hơn.
Chú ý nhiều hơn, đặc biệt là các chỉ dẫn, quy tắc và kỳ vọng từ cha mẹ; giảm tăng động; ít hành vi lặp đi lặp lại hơn và hành vi phù hợp hơn ở nhà và bên ngoài.
Cải thiện giao tiếp bằng lời nói: Ngay cả trẻ chưa biết nói cũng có xu hướng bắt đầu khám phá âm thanh và cụm từ.
Nâng cao khả năng học tập, khả năng tập trung và khoảng chú ý. Kỹ năng viết của trẻ được cải thiện hoặc phát triển.

Chủ đề:Điều trị bệnh tự kỷ, Exosome, Tự kỷ

[1] A. Genovese and M. G. Butler, “The Autism Spectrum: Behavioral, Psychiatric and Genetic Associations,” Genes (Basel), vol. 14, no. 3, p. 677, Mar. 2023, doi: 10.3390/genes14030677.

[2] J. Zeidan et al., “Global prevalence of autism: A systematic review update,” Autism Research, vol. 15, no. 5, pp. 778–790, May 2022, doi: 10.1002/aur.2696.

[3] M. Darwish, R. El Hajj, L. Khayat, and N. Alaaeddine, “Stem Cell Secretions as a Potential Therapeutic Agent for Autism Spectrum Disorder: A Narrative Review,” Stem Cell Rev Rep, vol. 20, no. 5, pp. 1252–1272, Jul. 2024, doi: 10.1007/s12015-024-10724-4.

[4] S. Muthu, A. Bapat, R. Jain, N. Jeyaraman, and M. Jeyaraman, “Exosomal therapy—a new frontier in regenerative medicine,” Stem Cell Investig, vol. 8, pp. 7–7, Apr. 2021, doi: 10.21037/sci-2020-037.

[5] Q. Si, L. Wu, D. Pang, and P. Jiang, “Exosomes in brain diseases: Pathogenesis and therapeutic targets,” MedComm (Beijing), vol. 4, no. 3, Jun. 2023, doi: 10.1002/mco2.287.

[6] S. Mani, N. Gurusamy, T. Ulaganathan, A. J. Paluck, S. Ramalingam, and J. Rajasingh, “Therapeutic potentials of stem cell–derived exosomes in cardiovascular diseases,” Exp Biol Med, vol. 248, no. 5, pp. 434–444, Mar. 2023, doi: 10.1177/15353702231151960.

[7] A. Shabbir, A. Cox, L. Rodriguez-Menocal, M. Salgado, and E. Van Badiavas, “Mesenchymal Stem Cell Exosomes Induce Proliferation and Migration of Normal and Chronic Wound Fibroblasts, and Enhance Angiogenesis In Vitro,” Stem Cells Dev, vol. 24, no. 14, pp. 1635–1647, Jul. 2015, doi: 10.1089/scd.2014.0316.

[8] V. Sharma and C. Das Mukhopadhyay, “Exosome as drug delivery system: Current advancements,” Extracellular Vesicle, vol. 3, p. 100032, Jun. 2024, doi: 10.1016/j.vesic.2023.100032.