Cyclosporin a là gì? Nghiên cứu khoa học về Cyclosporin a

Định nghĩa Cyclosporin A

Cyclosporin A (CsA) là một cyclopeptide vòng gồm 11 amino acid, được biết đến như một tác nhân ức chế miễn dịch mạnh mẽ. CsA được phân lập lần đầu từ nấm Tolypocladium inflatum vào năm 1971, và nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn vàng trong phòng ngừa thải ghép cơ quan nhờ khả năng ngăn chặn hoạt hóa tế bào T mà không gây ức chế miễn dịch toàn thân nghiêm trọng.

Về dược lý, CsA chủ yếu giảm đáp ứng miễn dịch qua việc ngăn cản tín hiệu của interleukin-2 (IL-2), từ đó ức chế sự tăng sinh và biệt hóa của tế bào T CD4⁺. Tính chọn lọc này giúp CsA duy trì được rào cản miễn dịch cơ bản, giảm nguy cơ nhiễm trùng nặng so với các thuốc ức chế miễn dịch không đặc hiệu trước đó.

Trong lâm sàng, CsA không chỉ được sử dụng trong ghép thận, gan, tim mà còn được ứng dụng rộng rãi để điều trị các bệnh tự miễn như vảy nến thể nặng, viêm khớp dạng thấp kháng trị, và hội chứng thận hư kháng steroid. Các hướng dẫn điều trị hiện nay khuyến cáo theo dõi liều CsA qua Therapeutic Drug Monitoring (TDM) để tối ưu hiệu quả và giảm độc tính.

Cấu trúc hóa học và tính chất

Cyclosporin A là peptide vòng có công thức phân tử $C_{62}H_{111}N_{11}O_{12}$, khối lượng phân tử khoảng 1202 Da. Vòng cyclopeptide này bao gồm 11 residue với tính chất kỵ nước cao, cho phép CsA dễ dàng phân bố trong màng tế bào và liên kết vào các protein mang thuốc.

CsA không hòa tan tốt trong nước (<0.01 mg/mL) nhưng tan trong các dung môi hữu cơ phân cực như ethanol, methanol và DMSO. Tính chất phân bố kỵ nước góp phần vào khả năng tích lũy trong mô mỡ và gan, đồng thời tạo ra thời gian bán thải dài (t½ ≈ 8–27 giờ) ở người trưởng thành [PubChem].

Thông số	Giá trị
Khối lượng phân tử	1202 Da
Độ hòa tan trong nước	<0.01 mg/mL
pKa	–
Thời gian bán thải	8–27 giờ
Phân bố huyết tương	Gắn protein ~95%

Tính ổn định hóa học của CsA đạt cao ở pH trung tính nhưng giảm dần khi pH <4 hoặc >8 do thủy phân liên kết peptide. Dưới tác động của enzym peptidase và CYP3A4 gan, CsA bị oxy hóa và thủy phân tại nhiều vị trí, tạo ra hơn 20 chất chuyển hóa với độ ức chế miễn dịch giảm.

Nguồn gốc và sản xuất

Cyclosporin A được phát hiện trong quá trình sàng lọc các hợp chất kháng nấm từ mẫu đất thu thập tại Na Uy. Vi nấm Tolypocladium inflatum nuôi cấy trong môi trường lỏng giàu carbon và nguồn nitơ để tăng sản lượng CsA, sau đó chiết xuất bằng dung môi hữu cơ và tinh sạch qua sắc ký cột silica gel và gel dextran.

• Nuôi cấy lên men: bồn chứa 5000–10000 L, nhiệt độ 25–30 °C, pH 6.5–7.5, thời gian 7–10 ngày.
• Chiết xuất dung môi: sử dụng methylene chloride hoặc ethyl acetate để tách CsA khỏi dịch lên men.
• Tinh chế: sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và sắc ký trao đổi ion, đạt độ tinh khiết >99% cho mục đích dược phẩm.

Trong những năm gần đây, quy trình bán tổng hợp cải thiện độ thu hồi và giảm thiểu phụ phẩm, đồng thời mở ra hướng tổng hợp toàn phần CsA và các analog vòng để điều chỉnh hoạt tính và độc tính. Nghiên cứu tổng hợp hóa học toàn phần vẫn gặp thách thức do tính kỵ nước cao và vòng peptide phức tạp.

Cơ chế tác dụng

CsA thực hiện tác dụng ức chế miễn dịch thông qua cơ chế “CsA–cyclophilin”: CsA gắn chặt vào cyclophilin A (CypA), một peptidyl-prolyl isomerase nội bào, hình thành phức hợp CsA–CypA. Phức hợp này ức chế phosphatase calcineurin, ngăn cản quá trình dephosphoryl hóa yếu tố phiên dịch NFAT (nuclear factor of activated T-cells).

• Ức chế calcineurin dẫn đến giảm biểu hiện gen IL-2 và các cytokine khác quan trọng cho hoạt hóa và tăng sinh tế bào T.
• Giảm biệt hóa tế bào T CD4⁺ thành tế bào hiệu ứng và giảm hỗ trợ tế bào B, từ đó hạn chế sản xuất kháng thể thứ phát.
• Tác dụng phụ trên tế bào NK và tác động chống viêm gián tiếp qua ức chế các cytokine pro-inflammatory.

Phức hợp CsA–CypA còn có khả năng gắn vào calcineurin ở tế bào biểu mô ống thận, đóng góp vào cơ chế thận độc của CsA thông qua tăng sinh nguyên bào sợi, co mạch và stress oxy hóa. Điều này giải thích tại sao việc theo dõi nồng độ CsA trong huyết tương (TDM) và chức năng thận là bắt buộc trong điều trị lâu dài [FDA Guidance].

Dược động học

Cyclosporin A hấp thu kém qua đường uống với sinh khả dụng trung bình khoảng 25–35 %, phụ thuộc mạnh vào thực phẩm giàu chất béo làm tăng độ hòa tan và hấp thu [PubChem]. Thời gian đạt nồng độ đỉnh (T_max) dao động 1,5–3 giờ sau uống, với nồng độ đỉnh (C_max) thay đổi lớn giữa các cá thể.

Phân bố rộng khắp giữa các mô, thể tích phân bố (V_d) khoảng 4–6 L/kg, gắn protein huyết tương cao (~90–95 %). CsA dễ tích lũy trong mô mỡ, gan và thận do tính kỵ nước và tương tác mạnh với cyclophilin nội bào [FDA Label].

Cyclosporin A được chuyển hóa chủ yếu ở gan qua CYP3A4 và P-glycoprotein, tạo ra trên 15 chất chuyển hóa thiếu hoạt tính miễn dịch đáng kể. Thải trừ qua mật chiếm >90 % liều; chỉ <6 % được bài tiết qua thận dưới dạng nguyên dạng hoặc chất chuyển hóa [PMC Review].

Thông số	Giá trị
Sinh khả dụng	25–35 %
Tmax	1,5–3 giờ
Cmax	— (dao động cá thể)
Thời gian bán thải	8–27 giờ
Thải trừ	90 % mật, <6 % thận

Chỉ định lâm sàng

Cyclosporin A được chỉ định chủ yếu để ngăn ngừa thải ghép thận, gan, tim và phổi. Liều khởi đầu thường 5–10 mg/kg/ngày chia 2 lần, điều chỉnh dựa trên nồng độ CsA trong máu và chức năng cơ quan ghép [KDIGO Guidelines].

Trong các bệnh tự miễn, CsA được sử dụng ở liều thấp hơn (2,5–5 mg/kg/ngày) cho các trường hợp vảy nến nặng, viêm khớp dạng thấp kháng trị corticosteroid, và các bệnh viêm đường mật tiên phát. Hiệu quả trên cơ chế giảm hoạt hóa tế bào T giúp cải thiện lâm sàng sau vài tuần điều trị.

Hội chứng thận hư kháng steroid, đặc biệt ở trẻ em, cũng hưởng lợi từ CsA với tỷ lệ đáp ứng tổng hợp protein niệu giảm và cải thiện chức năng lọc cầu thận. Theo hiệp hội nhi khoa Hoa Kỳ, theo dõi chức năng thận và nồng độ CsA huyết thanh là bắt buộc trong quá trình điều trị.

Tác dụng phụ và độc tính

Thận độc là tác dụng phụ quan trọng nhất của CsA, biểu hiện qua tăng creatinine huyết thanh, giảm tốc độ lọc cầu thận và tăng huyết áp. Mức độ độc tính tỷ lệ thuận với nồng độ CsA >250 ng/mL và thời gian điều trị lâu dài.

Neurotoxicity bao gồm run rẩy (tremor), co giật và rối loạn tâm thần trong các trường hợp nặng; cơ chế có thể liên quan đến tích lũy CsA trong dịch não tủy và tương tác với kênh ion thần kinh. Giảm magnesium huyết thanh và tăng kali huyết thường gặp.

Rối loạn chuyển hóa như tăng lipid máu và glucose, tăng nguy cơ mắc đái tháo đường sau cấy ghép; nguy cơ nhiễm trùng và u lympho do ức chế miễn dịch cũng cần lưu ý. Việc theo dõi định kỳ xét nghiệm sinh hóa máu và siêu âm thận được khuyến cáo.

Tương tác thuốc

CsA là cơ chất của CYP3A4 và P-glycoprotein nên dễ tương tác với nhiều thuốc:

• Inhibitor CYP3A4 (ketoconazole, itraconazole) tăng nồng độ CsA, tăng nguy cơ độc tính.
• Inducer CYP3A4 (rifampicin, phenobarbital) giảm nồng độ CsA, giảm hiệu quả ngăn thải ghép.
• NSAIDs cộng hưởng thận độc; statins tăng nguy cơ cơ trương lực cơ (myopathy).

Theo dõi tương tác và hiệu chỉnh liều khi kết hợp là bắt buộc để duy trì nồng độ CsA mục tiêu và giảm biến cố bất lợi [Drugs.com].

Phương pháp định lượng và phân tích

LC-MS/MS được xem là tiêu chuẩn vàng cho định lượng CsA trong huyết thanh nhờ độ nhạy cao (ng/mL) và độ đặc hiệu vượt trội, cho phép tách CsA khỏi các chất chuyển hóa và nội chất gây nhiễu [Anal. Chem.].

Immunoassay (ELISA, FPIA) vẫn được sử dụng rộng rãi trong lâm sàng do chi phí thấp và thao tác nhanh, tuy độ phân giải và độ đặc hiệu kém hơn LC-MS/MS. Chuẩn hóa mẫu qua chiết xuất rắn pha rắn (SPE) giúp loại tạp chất và cải thiện độ chính xác.

Phương pháp HPLC-UV cũng được áp dụng để giám sát CsA, nhưng hạn chế về giới hạn phát hiện (~50 ng/mL) và khả năng tách các chất đồng elute. Sự phát triển phương pháp vi sắc ký lỏng UPLC-MS/MS đang mở rộng vai trò trong TDM.

Ứng dụng nghiên cứu và hướng phát triển

Nghiên cứu analog CsA nhằm giảm độc tính thận và tăng tính chọn lọc miễn dịch, ví dụ voclosporin (ISA247) đang thử nghiệm lâm sàng cho lupus ban đỏ hệ thống. Các nghiên cứu tiền lâm sàng trên cyclophilin inhibitor mới như sanglifehrin A cho thấy tiềm năng tương tự với cơ chế khác biệt [PubMed].

Cá thể hóa liều CsA qua dược động học (PK) và dược lực học (PD) kết hợp phân tích gen CYP3A5 và ABCB1 giúp tối ưu hóa liều, giảm biến động nồng độ và cải thiện kết quả ghép [PMC Study].

Công nghệ nano mang thuốc (liposome, nanoparticle) được phát triển để tăng sinh khả dụng, hướng đích mô miễn dịch và giảm tần suất liều. Các nghiên cứu giai đoạn đầu cho thấy hệ nano CsA cải thiện phân bố và giảm độc tính so với dạng dung dịch truyền thông thường.

Tài liệu tham khảo

• Food and Drug Administration. “Cyclosporine Capsules and Oral Solution Label.” FDA, 2018. FDA Label
• PubChem. “Cyclosporin A.” U.S. National Library of Medicine. PubChem CID 5284373
• Tran, T. H.; et al. “Population pharmacokinetics of cyclosporine in renal transplant recipients.” Ther. Drug Monit. 2016, 38(2), 145–153.
• Meibohm, B.; Derendorf, H. “Basic concepts of pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) modelling.” Int. J. Clin. Pharmacol. Ther. 1997, 35(10), 401–413.
• Yukihira, M.; et al. “Nanoformulation of cyclosporine A for immunosuppression.” J. Controlled Release 2020, 324, 367–378.