ĐẠI CƯƠNG DI TRUYỀN HUYẾT học

Hoạt hóa proto- oncogen- Bình thường, tiền gen sinh ung thư kiểm soát đáp ứng của tế bào đối với các tín hiệu phân bào các thông tin nội bào khác, chi phối sự nhân đôi ADN, quá trình phâ

ĐẠI CƯƠNG

DI TRUYỀN HUYẾT HỌC

I SƠ LƯỢC VỀ GEN

1 Gen

1.1 Chức năng

Gen kiểm soát các đặc tính của tế bào, tổ chức và

cơ thể bằng cách kiểm soát cấu trúc các protein, thời điểm và số lượng protein được sản xuất ra cũng như mối tương tác với sự tổng hợp các protein khác Thông tin di truyền được dự trữ ở dạng ADN, được biểu thị bằng sự tổng hợp protein qua trung gian ARN, theo hướng cơ bản ADN  ARN  protein

VỊ TRÍ 1 VỊ TRÍ 2 VỊ TRÍ 3

(đầu 5’) U C A G (đầu 3’)

U Phe Ser Tyr Cys U

U Phe Ser Tyr Cys C

U Leu Ser STOP STOP A

U Leu Ser STOP Trp G

C Leu Pro His Arg U

C Leu Pro His Arg C

C Leu Pro Gln Arg A

C Leu Pro Gln Arg G

A Ile Thr Asn Ser U

A Ile Thr Asn Ser C

A Ile Thr Lys Arg A

A Met Thr Lys Arg G

G Val Ala Asp Gly U

G Val Ala Asp Gly C

G Val Ala Glu Gly A

G Val Ala Glu Gly G

3 codon kết thúc (stop codon) UAA , UAG và UGA

1.2 Cơ sở phân tử của gen

- ADN là một chuỗi polymer dài, gồm rất nhiều đơn

vị nucleotide Mỗi nucleotide chứa:

+ 1 phân tử đường deoxyribose

+ 1 nhóm phosphat gắn vào C số 5 của phân tử đường, đồng thời gắn vào C số 3 của phân tử đường của nucleotide tiếp theo

+ 1 base nitơ purin hoặc pyrimidin gắn vào C số 1 của phân tử đường

- Liên kết các nucleotide trong chuỗi là do các cầu nối phosphodiester 3’  5’ tạo liên kết đường- phosphat Hai chuỗi nucleotide kết hợp với nhau tạo chuỗi xoắn kép, nhờ liên kết hydro giữa 2 base nitơ đối lập nhau từng đôi 1

NUCLEIC ACID: DNA - RNA

DNA TRONG TẾ BÀO

1.3 Thông tin di truyền

- Theo nguyên tắc bổ sung từng đôi base của Watson và Crick Sau khi nhân đôi, từng chuỗi base nitơ sẽ tạo thành một bản sao nucleotide mới, có trật tự hoàn toàn giống chuỗi xoắn kép ban đầu Thông tin di truyền được lưu giữ ở dạng chuỗi nucleotide của những base nitơ bổ sung nhau và được truyền từ thế hệ này sang thế hệ sau

- Thông tin di truyền trong AND sẽ chi phối cấu trúc, số lượng và thời điểm tổng hợp protein trong tế bào, từ đó chi phối cấu tạo, chức năng

và đặc điểm của cơ thể

2 Điều hòa hoạt động của gen

- Mọi tế bào trong cơ thể đều có cùng toàn bộ gen giống nhau Khác biệt cơ bản giữa tế bào ở các

mô khác nhau là cách biểu lộ gen, gen nào được bộc lộ, bộc lộ mức độ nào, vào thời điểm nào

Ví dụ, từ một tế bào gốc vạn năng, trong từng thời điểm sẽ tăng sinh thành những dòng tế bào máu cụ thể tùy theo tín hiệu kích thích

- Các gen được điều hòa hoạt động thông qua hệ thống các tín hiệu xuất phát từ các gen điều hòa, và được thực hiện nhờ hệ thống các protein truyền tín hiệu rất phức tạp, qua các kênh thông tin giữa màng tế bào - nội bào và nhân

II TỔN THƯƠNG DI TRUYỀN TRONG BỆNH

- Cơ chế tổn thương di truyền trong các bệnh máu lành tính là đột biến điểm ở các base nitơ riêng

lẻ Các đột biến này dẫn đến biến đổi gen chi phối sản xuất các protein đích Hậu quả là giảm lượng protein đích hoặc tạo ra các protein đích bất thường

2 Phân loại bệnh lý về máu do di truyền

2.1 Đột biến di truyền liên kết nhiễm sắc thể X

- Bệnh tan máu do thiếu G6PD

- Bệnh u hạt mạn tính

- Bệnh không có gammaglobulin máu Bruton

- Bệnh hemophilia

2.2 Đột biến di truyền trội nhiễm sắc thể

thường

- Bệnh hồng cầu hình cầu di truyền

- Bệnh tan máu do thiếu men pyruvate kinase (PK)

III TỔN THƯƠNG DI TRUYỀN TRONG UNG THƯ TẠO MÁU

1 Cơ chế điều hòa chu trình sống của tế bào

1.1 Chu trình sống của tế bào

- Trong q/trình sống, các TB tạo máu trải qua các

gđ tăng sinh, biệt hóa, già đi và chết tự nhiên Các h/tượng này được điều hòa nhờ các tín hiệu

từ môi trường sống bên ngoài

- Các gđ trên là những q/trình sinh lý quan trọng

để duy trì cuộc sống bình thường của tế bào và

cơ thể Nếu cơ chế điều hòa các quá trình này bị rối loạn, sẽ dẫn đến những hậu quả, như tế bào

bị mất chức năng hoặc bị ung thư hóa

1.2 Hoạt động phân bào

Chia làm các giai đoạn cơ bản là S- G2- M- G1

- Giai đoạn S: tổng hợp ADN

- Giai đoạn G2: tế bào có 4n nhiễm sắc thể, sẵn sàng phân bào; thời gian thường ngắn

- Giai đoạn M: phân bào

- Giai đoạn G1: sau phân bào, thời gian dài ngắn tùy tín hiệu tăng sinh

- Giai đoạn Go là thời gian tế bào “nghỉ ngơi”, không tham gia vào hoạt động phân bào Trong

tổ chức tạo máu, luôn có nhiều tế bào gốc thường xuyên tồn tại ở trạng thái này

S Phase: Nhân đôi DNA

Gap 2 (G2): Khoảng giữa

gđoạn nhân đôi DNA và

phân bào, TB tiếp tục phát

triển và sản xuất các

protein mới và RNA

Phân bào (M Phase): Sự phát triển tế bào và sản xuất

protein ngừng lại Tất cả năng lượng của tế bào được tập trung vào việc hoàn thiện

và phân chia từ 1 tế bào thành 2 tế bào con giống nhau

1.3 Hiện tượng tự tiêu (apoptosis)

- Hoại tử là tình trạng tế bào chết bệnh Về mặt

hình thái, tế bào và ty thể bị sưng phồng, phá

vỡ cả cấu trúc tế bào, màng tế bào lẫn màng các bào quan, cấu trúc nhân còn nguyên vẹn

- Tự tiêu là một quá trình chết của TB đơn thuần

về phương diện hình thái Tổn thương có tính tuần tự Đầu tiên, nhiễm sắc chất bị đông đặc

và tế bào co rút Sau đó màng tế bào tơi ra, nhân và nguyên sinh chất bị phân thành những khối tự tiêu, ty thể giữ nguyên hình dạng

- Tự tiêu là một hiện tượng sinh lý cần thiết, là cơ

sở để loại bỏ dòng lympho T tự phản ứng (phản ứng với tự kháng nguyên) hay cái chết của bạch cầu đoạn có đời sống ngắn Tự tiêu giúp duy trì cân bằng giữa tế bào sinh ra và mất đi

1.4 Cái chết của tế bào được lập trình trước (programed cell death)

- Cái chết của tế bào được lập trình trước chính là

cơ chế phân tử của hiện tượng tự tiêu Trong bộ máy di truyền tế bào, có một số gen kiểm soát hiện tượng tự tiêu thông qua tác dụng của protein do nó mã hóa tổng hợp Gen bcl-2 ức chế hiện tượng tự tiêu Ngược lại, các gen p53

và c-myc thúc đẩy hiện tượng tự tiêu Fas/APO-1

là một protein màng tế bào, có thể cảm ứng tự tiêu nếu liên kết chéo với anti-Fas/APO-1

- Cái chết của tế bào được lập trình trước là cơ chế điều hòa quan trọng của tế bào Nếu không có

sự kiểm soát này, tế bào không già và chết đi, sẽ tồn đọng dẫn đến ung thư

2 Hệ thống gen kiểm soát ung thư

2.1 Tiền gen ung thư (proto-oncogen)

Có 3 con đường biến thành oncogen

- Gen bị loại khỏi vị trí liên hệ với yếu tố kiểm soát bộc lộ gen thông thường

- Gen của virus có thể được lồng ghép vào loại TB vốn bình thường không có các chuỗi tương tự

- Trong phần lớn trường hợp, chuỗi mã hóa của gen tế bào bị biến đổi do tái tổ hợp với gen virus Biến đổi này có thể bộc lộ những protein bị rút ngắn hoặc protein tiếp hợp chứa 1 phần đặc hiệu của oncogen TB và 1 phần đặc hiệu của gen virus

2.2 Hoạt hóa proto- oncogen

- Bình thường, tiền gen sinh ung thư kiểm soát đáp ứng của tế bào đối với các tín hiệu phân bào các thông tin nội bào khác, chi phối sự nhân đôi ADN, quá trình phân bào và biệt hóa tế bào

- Có ba cơ chế tác động gây tổn thương oncogen, “hoạt hóa” thành oncogen

proto-+ Đột biến gen

+ Khuếch đại gen

+ Sắp xếp lại gen

- Oncogen có thể gây biến đổi protein sản phẩm

về chức năng hoặc làm thay đổi mức độ điều hòa bộc lộ gen về lượng

2.3 Gen kháng ung thư (anti-oncogen)

Một số gen có vai trò điều hòa quá trình tăng sinh

tế bào một cách bình thường khi ở trạng thái nguyên vẹn Nếu xuất hiện hiện tượng đột biến gen hoặc sắp xếp lại gen , gen sẽ bị bất hoạt

và không còn kiểm soát được quá trình tăng sinh

tế bào (tế bào sẽ tăng sinh không kiểm soát được, tức là trạng thái ung thư) Các allen

“nguyên vẹn” này ở trạng thái lặn

2.4 Phân loại chức năng gen sinh ung thư

- Gen của tyrosine kinase (TK): có hai nhóm là receptor TK (gen erbB1, kit, neu ) và tyrosine kinase nội bào (gen Lck, abl, src )

- Gen của serine/threonine kinase (SK) (gen mos, raf/mil )

- Gen của protein G (gen Ha-ras, Ki-ras, N-ras):

mã hóa các protein ở mặt trong màng tế bào

- Gen của yếu tố tăng trưởng (gen sis, hst, int-2 )

- Gen của protein nhân (các gen fos, myb, myc )

c-erbB neu kit mas Membrane associated

gsp gip ras src

abl fps raf mos Vav AKT

myc myb fos jun rel

PHÂN LOẠI THEO CHỨC NĂNG

1.Các yếu tố tăng trưởng:

Là các yếu tố kích thích tế bào tăng trưởng Nó có thể là một tín hiệu làm cho tế bào tổng hợp một loại thụ thể nào đó, để tăng nhạy cảm và tăng đáp ứng với những yếu tố làm tế bào đẩy mạnh hoạt động phân bào, tổng hợp DNA (ví dụ làm

tế bào tuyến vú tăng nhạy cảm và đáp ứng với estrogen)

2.Thụ thể của yếu tố tăng trưởng:

Gồm phần ngoài màng TB, phần trong màng và phần trong bào tương Phần bên ngoài tạo ra một vị trí đặc hiệu để chỉ gắn với một yếu tố tăng trưởng tương thích Phần bên trong bào tưong là một phân tử có chức năng và hoạt động thay đổi khi phần ngoài màng gắn với YTTT Thường phân

tử bên trong là 1 kinaz (1 loại men) Khi đột biến

1 tiền gen sinh ung thư, thành gen sinh ung thư,

có thể làm chức năng kinaz tăng mạnh, gửi tín hiệu liên tục vào trong bào tương liên tục mọi lúc ngay cả khi không có yếu tố tăng trưởng gắn vào phần ngoài màng của thụ thể, và nguy cơ ung

3.Các thành phần trong bào tương của đường dẫn truyền tín hiệu tế bào :

Là đường dẫn truyền trung gian giữa thụ thể yếu

tố tăng trưởng và nhân tế bào là nơi nhận tín hiệu tăng trưởng Các gen dẫn truyền tín hiệu cũng giống như các thụ thể yếu tố tăng trưởng nghĩa là có thể "đóng" hay "mở" Khi có đột biến của tiền - gen sinh ung, trở thành gen sinh ung, thì các thành phần này chuyển từ dạng không hoạt động thành dạng hoạt động

4.Các yếu tố sao chép :

Là các phân tử cuối cùng trong đường dẫn truyền tế bào Kết quả của quá trình dẫn truyền tế bào là tác động lên DNA trong nhân tế bào, và việc này

do các yếu tố sao chép này đảm nhiệm Chúng sẽ đến và gắn lên DNA và kích thích DNA sao chép,

tế bào phân chia.

dụ như p53 vốn có vai trò làm chậm lại sự phân bào Khi myc bị đột biến thành gen sinh ung thư

sẽ gia tăng biểu hiện và kích thích tế bào phân chia Đột biến này hay gặp ở các ung thư trẻ em như bướu nguyên bào thần kinh.

5.Các yếu tố điều hòa tế bào chết theo lập trình:

Không phải tất cả các gen sinh ung thư đều có liên

hệ đến đường dẫn truyền tín hiệu tế bào Có một nhóm gen mã hóa cho các protein tác động đến chu trình tế bào và làm tế bào hoặc ngừng chu trình tế bào hoặc chết theo lập trình nếu phát hiện thấy tế bào đó bất thường Khi bị đột biến gene, các protein này mất chức năng, và các tế bào bất thường có cơ hội để phát triển quá mức trở thành ung thư

Proteins that control cell growth (proto-oncogenes and cell cycle checkpoints)

1 Growth factors and receptors:

(EGF/EGFR, IGF/IGFR, PDGF/PDGFR)

2 Intracellular transducers:

GTP binding proteins: Ras Protein kinases: Src, Raf

mutation that results in

increased intrinsic activity of the

2.5 Cơ chế phối hợp hoạt động của oncogen trong tiến triển của ung thư tạo máu

- Các dòng tế bào ổn định về hình thái và tốc độ tăng sinh có thể chuyển thành tế bào ung thư nếu một gen tiền ung thư nào đó được hoạt hóa

- Ngược lại, các tế bào không ổn định lâu dài trong nuôi cấy sẽ không bị biến đổi đáng kể khi có 1 oncogen được hoạt hóa Các tế bào này chỉ chuyển dạng ác tính hóa khi có 2 oncogen được hoạt hóa - một gen tạo protein ở nguyên sinh chất, 1 gen tạo protein trong nhân

- Nếu tế bào ung thư được tiếp hợp vào tế bào bình thường, tổ hợp gen mới sẽ không thể hiện thành phenotype ung thư Lấy tế bào lai này ghép vào vật chủ khác, tế bào sẽ vẫn biệt hóa bình thường và ở trạng thái im lặng.

- Gen ức chế khối u được chia thành các nhóm khác nhau, có vai trò bảo vệ tế bào không bị ung thư hóa Khi các gen này bị biến mất hoặc bất hoạt (do dột biến hoặc sắp xếp lại ) tình trạng ung thư xuất hiện

- Chuyển dạng ác tính cần có tác động tương hỗ giữa oncogen và kháng oncogen Tiến triển của ung thư và khả năng di căn cũng cần có sự tác động của một số gen không phải oncogen Các chất này làm cho tế bào đang có biến đổi di truyền xâm nhập được vào máu hoặc bạch

Initiation Progression

Aggressive, rapidly growing tumor

Primary neoplasm neovascularization Invasion

extravasation

Angiogenesis

and proliferation

3 Biến loạn di truyền trong ung thư tạo máu

3.1 Hậu quả của sắp xếp lại nhiễm sắc thể

- Sự sắp xếp lại nst, làm thay đổi bộc lộ gen hoặc tính chất của protein do gen chi phối chính là cơ chế nội tại của quá trình chuyển dạng ung thư + Các gen chuyển dạng ung thư xuất hiện trong chuyển đoạn nst đều thuộc những nhóm chức năng như tyrosine kinase, serine kinase, receptor màng tế bào, yếu tố tăng trưởng, protein màng

ty thể, và đặc biệt là các yếu tố điều hòa sao chép

+ Yếu tố sao chép là những protein liên quan đến khởi đầu của sao chép gen; nhận diện và gắn đặc hiệu với các chuỗi đích ở vị trí điều hòa trên gen; giữ vai trò mấu chốt trong quá trình biệt hóa, phát triển và duy trì chức năng của tế bào

đã biệt hóa

+ Các gen lquan đến bệnh sinh của leukemia đã phát hiện được đều là gen của yếu tố sao chép.

- Chuyển đoạn nst, làm thay đổi ch/năng gen qua:+ Mất điều hòa bộc lộ gen Ig trong ung thư dòng lympho B, gen receptor lympho T trong ung thư dòng lympho T Biến loạn này làm thay đổi mức

độ bộc lộ gen nhưng không ảnh hưởng đến cấu trúc của protein do gen chi phối

+ Xuất hiện một protein tiếp hợp mới Hai gen này trước đây thuộc 2 nhiễm sắc thể khác nhau Các protein/ gen tiếp hợp có tính đặc hiệu ung thư này vốn không có ở tế bào bình thường

+ Biến mất 1 protein do 1 gen được hoạt hóa Gen này bình thường có chức năng ức chế khối u, hạn chế tăng sinh tế bào Vật liệu di truyền bị mất, do mất/ đứt gãy nhiễm sắc thể hoặc do tái

3.2 Biến loạn di truyền trong các bệnh lý tạo máu

- Hội chứng RLST: Biến loạn nst thường gặp, nhưng không đặc hiệu theo thể bệnh, phổ biến

là -7, +8, 5q-,

- AML: Khoảng 85% bệnh nhân phát hiện được biến loạn nst Biến loạn rất đa dạng như thay đổi số lượng bộ nhiễm sắc thể đơn bộ, thay đổi

số lượng nhiễm sắc thể, nhưng phổ biến và có ý nghĩa bệnh học nhất vẫn là biến loạn cấu trúc nhiễm sắc thể Một số biến loạn nhiễm sắc thể đặc hiệu theo thể bệnh như t(15; 17) đặc hiệu cho thể M3, t(8; 21) khá đặc hiệu cho thể M2 Giá trị lớn nhất của phân tích biến loạn là đối với theo dõi điều trị và tiên lượng Dù biến loạn kiểu

gì, thì tiên lượng cũng xấu hơn là không có biến loạn Các biến loạn tiên lượng xấu nhất là -5, -7, 5q-, 7q-

- ALL: Khoảng 65% bệnh nhân phát hiện được biến loạn nhiễm sắc thể, nhiều nhất là tình trạng giả lưỡng bội và tăng bội, rất ít khi giảm bội Các chuyển đoạn t(4; 11), t(9; 22) và không có tăng bội tiên lượng xấu nhất.

- CML: Biến loạn đặc trưng (95% bệnh nhân) là nhiễm sắc thể Ph, tức chuyển đoạn t(9; 22) Bệnh nhân có nhiễm sắc thể Ph tiên lượng tốt hơn là không có Khi xuất hiện thêm biến loạn nhiễm sắc thể mới, thường là báo hiệu bệnh chuyển sang giai đoạn tăng tốc và cơn blast hóa Tiên lượng khi này rất xấu, tử vong trong khoảng 6- 12 tháng