Exosome và tế bào gốc: Sự khác biệt và tiềm năng ứng dụng

Tác giả: Ngô Thị Thúy An , bài viết được tư vấn chuyên môn bởi: TS.BS Takaaki Matsuoka Viện trưởng Trung tâm tế bào gốc Helene

Tầm quan trọng của exosome và tế bào gốc đã được quốc tế công nhận đạt giải Nobel Y sinh vào các năm 2012, 2013, 2014 và 2016. Vì vậy, tìm hiểu các đặc tính, cơ chế của chúng sẽ chọn chúng là nguồn tư liệu ứng dụng giá trị đáng chú ý trong các phương pháp điều trị mang lại hiệu quả cao.

Table of Contents

1. Exosome và tế bào gốc là gì?

Tế bào gốc và exosome đều là những ứng cử viên tiêu biểu của nền y học tái tạo. Tuy nhiên xét về đặc tính, chúng cung cấp những vai trò vô cùng riêng biệt. Tế bào gốc là những tế bào chưa biệt hóa và có khả năng biệt hoá, tăng sinh thành các loại tế bào chức năng khi gặp điều kiện thích hợp. Về exosome, đây là các túi ngoại bào nhỏ được giải phóng bởi các tế bào. Chúng có vai trò kết nối trong giao tiếp giữa tế bào với tế bào, đồng thời có thể chuyển protein, lipid và axit nucleic giữa các tế bào.

2. Sự khác biệt giữa exosome và tế bào gốc

• Vai trò và chức năng: Tế bào gốc tham gia vào quá trình phát triển và tái tạo mô, trong khi exosome tạo điều kiện cho giao tiếp giữa các tế bào.
• Đặc điểm vật lý:Tế bào gốc là tế bào có khả năng phân chia và biệt hóa; Exosome là những túi ngoại bào nhỏ.
• Ứng dụng trị liệu: Liệu pháp tế bào gốc tập trung vào việc thay thế tế bào khoẻ mạnh vào vị trí các tế bào tổn thương, điều này đặc biệt hữu ích trong điều trị bệnh Parkinson, tiểu đường, tim mạch; Liệu pháp exosome được khám phá để chẩn đoán và điều trị ung thư nhờ vai trò giao tiếp tế bào của chúng.

3. Vai trò của Exosome trong hệ thống sinh học

3.1 Chức năng của exosome trong giao tiếp giữa tế bào với tế bào

Exosome đóng vai trò vận chuyển phân tử (protein, lipid và axit nucleic) từ tế bào cho đến tế bào nhận, cho phép truyền thông tin và tín hiệu giữa các tế bào. Quá trình giao tiếp này cho phép tế bào phối hợp các hoạt động, phản ứng với kích thích bên ngoài và duy trì cân bằng nội mô. 
Exosome có thể cung cấp protein chức năng cho các tế bào mục tiêu, từ đó ảnh hưởng đến hành vi, khả năng biệt hóa và hoạt động trao đổi chất của chúng. Cụ thể, exosome được giải phóng từ tế bào gốc có thể vận chuyển các yếu tố tăng trưởng thúc đẩy quá trình tái tạo và sửa chữa mô. Ngoài ra, exosome còn có thể vận chuyển vật liệu di truyền, chẳng hạn như miRNA, điều chỉnh biểu hiện gen trong tế bào nhận và điều chỉnh thêm chức năng tế bào.

3.2 Góp phần sửa chữa và tái tạo mô

Exosome có nguồn gốc từ tế bào gốc đóng vai trò quan trọng trong quá trình sửa chữa và tái tạo mô. Chúng thúc đẩy quá trình lành mô bằng cách cung cấp các phân tử hoạt tính sinh học kích thích sự tăng sinh, di cư và biệt hóa tế bào. Ví dụ điển hình cho thấy các exosome có nguồn gốc từ tế bào gốc trung mô đã được chứng minh có tác dụng tăng cường tái tạo mô trong nhiều trường hợp khác nhau, bao gồm điều trị tim, chữa lành xương và chữa lành vết thương.

Không những vậy, exosome còn có thể điều chỉnh hành vi của các tế bào nhận, hướng chúng tới kiểu hình tái sinh. Thông qua việc chuyển các yếu tố tăng trưởng, cytokine và miRNA, exosome có thể thúc đẩy quá trình hình thành mạch, ngăn chặn tình trạng viêm và tăng cường khả năng tái tạo của các mô bị tổn thương. Khả năng điều hòa giao tiếp giữa các tế bào còn giúp cho exosome trở thành một công cụ đắc lực để các nhà khoa học can thiệp trị liệu trong y học tái tạo.

3.3 Vai trò điều hòa phản ứng miễn dịch

Exosome đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa phản ứng miễn dịch. Chúng tham gia vào cả phản ứng miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thích ứng, là sứ giả giữa các tế bào miễn dịch và ảnh hưởng đến hoạt động, chức năng của tế bào miễn dịch. Cụ thể, exosome có thể vận chuyển các phân tử điều hòa miễn dịch, bao gồm cytokine và miRNA, đến các tế bào miễn dịch của người nhận, từ đó điều chỉnh hoạt động của chúng. 
Mặt khác, exosome có thể ngăn chặn phản ứng miễn dịch bằng cách cung cấp các yếu tố ức chế hoặc can thiệp vào đường truyền tín hiệu trong tế bào miễn dịch của người nhận. Khả năng điều chỉnh các phản ứng miễn dịch này làm cho exosome trở thành mục tiêu tiềm năng cho liệu pháp miễn dịch và các bệnh liên quan đến miễn dịch.

4. Vai trò của tế bào gốc trong hệ thống sinh học

4.1 Vai trò của tế bào gốc trong tái tạo mô

Khi có bất kỳ tổn thương nào xuất hiện trong cơ thể, tế bào gốc sẽ được kích hoạt và huy động lực lượng đến vị trí tổn thương để tăng sinh, biệt hóa thành các loại tế bào chuyên biệt cho quá trình sửa chữa mô. Khả năng tái tạo này đặc biệt rõ ràng ở các mô có tốc độ thay thế cao, chẳng hạn như máu, da và biểu mô ruột.
Tế bào gốc tạo máu được tìm thấy trong tủy xương chịu trách nhiệm liên tục tạo ra các tế bào máu mới trong suốt cuộc đời của một con người. Chúng tạo ra các tế bào hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu để đảm bảo cơ thể luôn được cung cấp liên tục các thành phần quan trọng này. Tương tự, khả năng tái tạo của tế bào gốc thần kinh cho phép thay thế các tế bào thần kinh bị tổn thương hoặc bị mất trong hệ thần kinh trung ương.

4.2 Vai trò tế bào gốc trong điều trị bệnh

Khả năng biệt hóa của tế bào gốc khiến chúng trở thành nguồn tế bào thay thế tiềm năng ứng dụng trong cấy ghép mô. Đặc biệt, tiềm năng này vô cùng hữu ích trong điều trị các bệnh mà tế bào hoặc mô bị ảnh hưởng có khả năng tái tạo hạn chế. Ví dụ cụ thể trong bệnh Parkinson, nơi các tế bào thần kinh sản xuất dopamine bị mất, khi đó tế bào gốc sẽ biệt hoá thành loại tế bào thần kinh cần thiết để giúp người bệnh phục hồi chức năng não bộ. Tương tự, đối với chấn thương tủy sống, bệnh tim, tiểu đường và nhiều tình trạng bệnh lý khác cần tái tạo hoặc thay thế tế bào, tế bào gốc cũng phát huy vai trò tương tự.

4.3 Vai trò tế bào gốc trong sự phát triển và tăng trưởng của phôi

Tế bào gốc đóng vai trò nền tảng trong sự phát triển và tăng trưởng của phôi. Ở quá trình phát triển ban đầu, tế bào gốc phôi biệt hóa thành các dòng tế bào khác nhau tạo nên toàn bộ cơ thể. Sự điều hòa chính xác trong lúc biệt hóa và tăng sinh tế bào gốc đóng vai trò quan trọng cho sự hình thành cấu trúc và cơ quan phức tạp.
Ngoài sự phát triển của phôi, tế bào gốc còn tiếp tục đóng góp vào quá trình tăng trưởng và phát triển trong suốt cuộc đời. Khi các mô bị hao mòn, tế bào gốc đảm bảo sự đổi mới và bảo trì liên tục. Nhờ thế cơ thể con người luôn được chữa lành tự nhiên khỏi các tổn thương. 
Nhìn chung, sự tương tác giữa exosome và tế bào gốc đã tạo nên một mạng lưới giao tiếp tế bào vô cùng năng suất. Chúng có ý nghĩa quan trọng đối với sức khỏe con người trong việc điều trị bệnh tật và nâng cao thể chất. Vì vậy việc tiếp tục khám phá lĩnh vực nghiên cứu hấp dẫn này hứa hẹn sẽ giúp nhân loại nâng cao hiểu biết và khám phá ra nhiều phương pháp trị liệu triển vọng trong tương lai.

Tài liệu tham khảo: https://www.dvcstem.com/post/exosomes-vs-stem-cells