Cơ sở khoa học và ứng dụng của sinh học phân tử trong chẩn đoán ung thư

Định nghĩa► Ung thư hay u ác tính là một nhóm bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào một cách vô tổ chức và những tế bào đó có khả năng xâm lấn những mô khác bằng cách phát triển trực

Nội dung

1 Định nghĩa

► Ung thư (hay u ác tính) là một nhóm bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào một cách vô

tổ chức và những tế bào đó có khả năng xâm lấn những mô khác bằng cách phát triển trực tiếp vào mô lân cận hoặc di chuyển đến nơi xa và được gọi là di căn

► Nếu không chữa trị sớm có thể dẫn đến tử vong Đây là một trong những nguyên nhân gây

tử vong hàng đầu ở các nước phát triển

► Hầu hết các bệnh ung thư có thể chữa trị hoặc chữa lành nếu được phát hiện và điều trị sớm

2 Nguyên nhân và cơ chế

2.1 Nguyên nhân ngoại sinh

a Các chất gây ung thư công nghiệp

► Con người chịu tác động ô nhiễm môi trường bởi hóa chất sinh thư công nghiệp, đặc

biệt là công nhân nhà máy

Ví dụ:

► Asbestos ở các nhà máy đóng tàu gây tỷ lệ ung thư phổi cao

► Naphthylamine trong phẩm nhuộm là nguyên nhân gây ung thư bàng quang ở những

người làm nghề nhuộm

► Công nhân ở các mỏ niken thường ung thư mũi , công nhân sử dụng thuốc trừ sâu nhiều

dễ bị ung thư da

b Thuốc

► Có nhiều loại thuốc dùng cho điều trị có thể là tác nhân gây ung thư Nhưng nguy cơ

phát triển thành ung thư của các thuốc này thường chậm , cho nên vẫn dùng chúng để điều trị cho các bệnh ung thư

Ví dụ:

► Các ung thư thứ phát phát triển ở bệnh nhân được điều trị bằng các tác nhân alkyl hoá

như nitrogen mustard hoặc cyclophosphomid

► Trong bệnh Hodgkin các thuốc hoá học có thể cứu được bệnh nhân cho dù ung thư thứ phát có thể xảy ra từ 1-3 % bệnh nhân được điều trị

c Chất hóa học

► Các chất hoá học gây ung thư có thể kể rất nhiều trong môi trường sống

► Các chất hoá học gây ung thư có thể phân loại theo nguồn gốc, thành phần hoá học hoặc

cách tác động của chúng

Ví dụ:

► Alfatoxin B1 là chất có khả năng gây ung thư gan cao , chúng được sinh ra từ nấm

Aspergillus flavus

► Nhóm hay gây ung thư là polycyclic aromatic hydrocarbon:

▪ Chất polycyclic hydrocarbon như benzpyrenne 1 là thành phần quan trọng trong khói thuốc lá, nhựa đường, và các sản phẩm đốt của than đá dùng trong công nghiệp cũng chứa nhiều hydrocarbon vòng

▪ Cấu trúc hydrocarbon vòng còn thấy trong steroide và các hormone sinh dục đặc biệt là

ostrogen chúng có thể sinh khối u trong một số tổ chức nhạy cảm với hormone estrogen Khi có sự chế tiết quá mức ở buồng trứng và thượng thận sẽ là nguyên nhân ung thư vú

và tử cung

► Trong cơ quan chuyển hóa: Gan là cơ quan đầu tiên liên quan đến việc là hoá giáng và biến đổi các tác nhân gây ung thư, biến đổi chúng thành các thành phần khác như alfatoxin là chất

có khả năng gây ung thư gan cao.

► Ở cơ quan bài xuất: Aromatic amine từ thuốc nhuộm azo chuyển hoá trong cơ thể bài tiết qua

thận và thường gây ung thư bàng quang.

Cơ chế sinh học phân tử:

► Các chất hóa học (hay chất gây đột biến, mutagen) gắn vào DNA gây gãy chuỗi DNA hoặc

can thiệp vào sự sao chép DNA, gây đột biến DNA.

d Tác nhân vật lý

► Tác nhân chủ yếu là tia xạ, tia xạ có nguồn gốc từ tia sáng cực tím , tia XQ , chất đồng

vị phóng xạ và bom nguyên tử Tia cực tím thường gây ung thư da , hay gặp ở những người làm việc ngoài ánh sáng mặt trời nhiều như ngư dân , nông dân

► Các chất có hoạt tính phóng xạ trong môi trường được sử dụng nhiều trong nghiên cứu

là các tia anpha, beta và gama thì tia gama có hại nhất vì tiềm năng gây ung cao nhất

► Cơ chế sinh học phân tử: Các bức xạ ion hóa phá hủy các cấu trúc phân tử gây tổn

thương tế bào Phản ứng ion hoá DNA tuỳ vào năng lượng của tia xạ , liều lượng và loại bức xạ Tổn thương quan trọng nhất của DNA là gãy chuỗi xoắn đôi và gây ra các đột biến

e Vi sinh vật gây ung thư

► Các tác nhân này thường hiếm gặp.

Ví dụ:

► Một số loại nấm như Aspecgillus flavus , các ký sinh trùng như Schistosoma

haematobium có thể gây ra ung thư bàng quang

► Clonorchis sinensis gây ung thư gan.

f Virus gây ung thư

► Virus là một vật thể nhỏ xâm nhiễm vào cơ thể sống Virus có tính kí sinh nội bào bắt buộc; chúng chỉ

có thể sinh sản bằng cách xâm chiếm tế bào khác vì chúng thiếu bộ máy ở mức tế bào để tự sinh sản.

► Trong tự nhiên ta thường gặp ba loại virus: virus của vi khuẩn còn gọi là thực khuẩn thể; virus của động vật; và retrovirus (virus phiên mã ngược).

► Bộ gen của virus không chỉ mã hoá cho các protein cần để bao bọc vật liệu di truyền của nó mà còn

mã hoá cho các protein cần cho virus sinh sản trong chu kì xâm nhiễm của nó Một số loại virus có thể gây ra đột biến Chúng đóng vai trò trong khoảng 15% các trường hợp ung thư.

► Virus khối u, chẳng hạn như retrovirus, herpesvirus và papillomavirus, thường mang một gen ung thư hoặc một gen kìm hãm quá trình ức chế khối u trong bộ gen của chúng Ví dụ như HPV có vai trò trong ung thư cổ tử cung là do phản ứng của protein HPV E6 và E7 với RB1 và p53 (gen ức chế u) làm cho virus sinh sôi trong tế bào.

Cơ chế sinh ung:

► Các virus làm tổn thương gen của tế bào bởi cơ chế di truyền hơn là sự thay đổi cấu trúc chuỗi DNA.

2 Nguyên nhân và cơ chế

2.2 Nguyên nhân nội sinh

a Gen sinh ung

► Gen sinh ung là một gen kiểm soát sự phát triển tế bào, khi nó bị đột biến làm một tế bào bình thường chuyển dạng thành u

► Dạng bình thường của gen sinh ung là tiền - gen sinh ung (proto-oncogene) Gen này là một gen có chức năng sinh lý trong tế bào

► Chức năng sinh lý của tiền-gen sinh ung là điều hòa đường dẫn truyền tín hiệu tế bào

để tế bào nhận các kích thích cho sự phân bào và chết theo lập trình Khi nó bị đột biến thì gây ra sự tăng sinh tế bào không kiểm soát được

b Gen ức chế u ( tumor suppressor genes )

► Là gen có vai trò làm chậm lại sự phân chia tế bào Gen ức chế u hoạt động với hệ

thống sửa chữa DNA cần thiết cho việc duy trì vốn liếng di truyền Khi gen ức chế u bị đột biến , các khiếm khuyết DNA có thể được di truyền qua tế bào mầm Chúng là nguyên nhân của các hội chứng di truyền dễ bị ung thư Đa số các ung thư có sự đột biến trong gen ức chế u , tuy nhiên hầu hết ung thư không xuất phát từ các hội chứng di truyền dễ mắc phải ung thư

c Vấn đề di truyền trong ung thư

► Giáo sư F.Jacob người đã nhận giải thưởng Nobel về sinh lý và y học đã khẳng

định: Ung thư không di truyền.

► Hầu hết các dạng ung thư là tự phát đơn lẻ do nhiều nguyên nhân khác nhau Ung thư

là hiện tượng bệnh lý của các tế bào thân thể , các tế bào này phân chia một cách vô tổ chức mà không ảnh hưởng gì tới tế bào sinh dục ( tinh trùng và noãn ) là các tế bào có khả năng di truyền Mà chủ yếu là khuynh hướng có thể bị ung thư này hoặc ung thư khác được gọi là một số loại ung thư có mang yếu tố di truyền

► Một số đột biến ở gene BRCA1 và BRCA2 liên quan đến tăng nguy cơ ung thư vú

và ung thư buồng trứng

► Các khối u của các cơ quan nội tiết trong bệnh đa u tuyến nội tiết(multiple endocrine neoplasia - MEN thể 1, 2a, 2b)

2 Nguyên nhân và cơ chế

2.3 Cơ chế chung gây ung thư

► Cơ chế gây bệnh ung thư do đột biến gen làm mất kiểm soát chu kì tế bào Cơ thể có 2

nhóm gen kiểm soát chu kì tế bào là gene tiền ung thư và nhóm gen ức chế khối u Ở các tế bào bình thường, 2 nhóm gen này hoạt động nhịp nhàng và hài hòa với nhau Tuy nhiên, khi có đột biến, cơ chế hoạt động này bị phá hủy Tạo ra quá nhiều sản phẩm làm tăng tốc độ phân bào dẫn đến khối u tăng sinh quá mức mà cơ thể không kiểm soát được và Mất khả năng kiểm soát khối u và tế bào ung thư xuất hiện

► U lành

• Khối u lành tính là các tăng trưởng không phải ung thư trong cơ thể Không giống như

các khối u ung thư (ác tính), chúng không lây lan (di căn) đến các bộ phận khác của cơ thể.Các khối u lành tính có thể hình thành ở bất cứ đâu Các loại khối u lành tính thường phát triển chậm và không nguy hiểm tính mạng, tuy nhiên, với một xác suất nhỏ, chúng có thể trở thành ác tính, do đó cần được theo dõi nếu không làm phẫu thuật cắt bỏ

► U ác tính (Ung thư )

• Khối u ác tính là một khối u ung thư tăng trưởng bất thường Nó phát triển không kiểm

soát được và xâm lấn sang các bộ phận khác của cơ thể Xâm nhập các mô khỏe mạnh

và di căn (lan truyền) hoặc xâm lấn từ nơi bắt đầu sang các bộ phận khác của cơ thể Nếu bệnh không được điều trị và tiếp tục lan rộng, một khối u ác tính có thể gây trở ngại cho các chức năng của cơ quan khác và đe dọa đến tính mạng

3 Chẩn đoán

3.1 Đại cương

Chẩn đoán bệnh ung thư bao gồm: Chẩn đoán xác định, chẩn đoán giai đoạn và chẩn đoán sớm ung thư Để đạt được mục tiêu của chẩn đoán ung thư cần phải tiến hành 3 bước

► Chẩn đoán ban đầu: Chẩn đoán sơ bộ hướng đến một bệnh ung thư

► Chẩn đoán xác định: Dựa vào mô bệnh học - tiêu chuẩn vàng

► Chẩn đoán giai đoạn bệnh ung thư theo TNM

3 Chẩn đoán

3.2 Chẩn đoán lâm sàng bệnh ung thư

► Hai nhóm triệu chứng chính sau đây: Triệu chứng sớm và triệu chứng lâm sàng rõ rệt

a Chẩn đoán sàng lọc

► Là những dấu hiệu lâm sàng xuất hiện tương đối sớm, giúp ta có thể chẩn đoán sớm

được một số bệnh ung thư Các triệu chứng này thường rất nghèo nàn, không đặc hiệu,

và ít ảnh hưởng tới chức năng nên người bệnh và bác sĩ thường dễ bỏ qua

► Ung thư được phát hiện ở giai đoạn càng sớm thì tỷ lệ chữa khỏi càng cao Sàng lọc và

phát hiện sớm luôn là một trong 4 ưu tiên của chương trình phòng chống ung thư các nước đặc biệt là các nước phát triển Sàng lọc là cách đánh giá mỗi cá thể hay cộng đồng khoẻ mạnh về mặt lâm sàng, nhằm phát hiện ung thư tiềm ẩn hay thương tổn tiền ung thư để điều trị khỏi Mục tiêu của sàng lọc nhằm giảm tỷ lệ tử vong do ung thư

b Một số triệu chứng lâm sàng sớm bệnh ung thư

► Ho kéo dài là triệu chứng sớm của ung thư phế quản.

► Xuất huyết, tiết dịch bất thường (khí hư) báo hiệu nhiều bệnh ung thư như : chảy máu bất thường âm đạo báo hiệu ung thư cổ tử cung; đi ngoài ra máu, nhầy báo ung thư đại trực tràng; chảy dịch bất thường đầu núm vú báo động ung thư vú

► Rối lọan tiêu hóa kéo dài có thể là triệu chứng sớm của ung thư đường tiêu hóa: đau

bụng âm ỉ kéo dài, đại tiện phân nhầy máu

► Đau đầu, ù tai 1 bên là dấu hiệu sớm của ung thư vòm mũi họng

c Triệu chứng lâm sàng rõ rệt

► Gầy sút cân: bệnh nhân gầy sút nhanh 5 - 10 kg/tháng

► Đau: Đau là do tổ chức ung thư xâm lấn, phá hủy tổ chức xung quanh, chèn ép dây, rễ thần kinh, cho bít tắc, bệnh

nhân có thể chết vì đau, vì suy kiệt do đau gây ra, đây cũng là vấn đề khó giải quyêt trong điêu trị bệnh ung thư

► Hội chứng bít tắc: Thường là do ung thư các tạng rỗng phát triển trở nên bít tắc đường ống tiêu hóa, bít tắc đường

tiểu và bít tắc đường hô hấp

► Triệu chứng chèn ép và xâm lấn: Do tổ chức ung thư xâm lấn và chèn ép vào tổ chức cơ quan lân cận.VD: UT phế

quản gây hội chứng phù áo khoác do chèn ép tĩnh mạch chủ trên, UT cổ tử cung gây chèn ép niệu quản gây đau quăn thận, phù, vô niệu, tăng urê huyết.

► Các triệu chứng di căn: Di căn ung thư thường phổ biến theo hai con đường: Mạch bạch huyết và đường máu VD:

Di căn theo đường mạch bạch huyết đến các hạch bạch huyết lân cận (hạch vùng), di căn theo đường máu đến các

cơ quan như gan, phổi, xương

► Hội chứng cận u: Bao gồm các triệu chứng lâm sàng, hóa sinh gây nên bởi hoạt động của các khối u tiết ra các chất

sinh học mang tính chất nội tiết của một số khối u như: Sốt kéo dài không rõ nguyên nhân là hội chứng cận ung thư gặp trong bệnh lý hạch ác tính: Hogdkin, non hogdkin.

3 Chẩn đoán

3.4 Chẩn đoán giai đoạn

► Chẩn đoán giai đoạn là chẩn đoán sự xâm lấm của khối ung thư nguyên phát: Xâm lấn

tai chỗ, tại vựng và lan tràn đi xa - di căn nhằm mục đính:

• Giúp đánh giá tiên lượng bệnh và lựa chọn phương pháp điều trị thích hợp

• Giúp cho việc thống kê nghiên cứu thuận lợi và thống nhất cho các cơ sở điều trị từ đó

đánh giá kết quả của các phác đồ điều trị

4 Chẩn đoán phân tử

4.1 Các yếu tố “Phân tử” trong chẩn đoán phân tử.

Gen -> DNA -> RNA -> Protein

4 Chẩn đoán phân tử

4.2 Giới thiệu.

► Chẩn đoán phân tử là dựa vào những phân tích phân tử trong cơ thể người để dự đoán,

xác định bệnh lý của bệnh nhân

► Qua đó, với những bệnh nhân ung thư, chẩn đoán phân tử có thể cá nhân hóa phác đồ

điều trị ung thư, chọn ra hướng điều trị tốt nhất cho bệnh nhân

Chẩn đoán phân tử sẽ được sử dụng ra sao?

► Với những người có nguy cơ bị ung thư: như là có gen tiền ung thư qua đó giúp người đó quyết định biện pháp tránh ung thư Ví dụ: Thử máu để đánh giá gên BRCA1 và BRCA2 Sự thay đổi của 2 gen này có thể tăng nguy cơ dẫn đến ung thư vú, buồng trứng, cổ tử cung và một số loại ung thư khác.

► Chẩn đoán ung thư: Chẩn đoán có khối u không? Là khối u lành hay là các tế bào ung thư? Thậm chí xác định những mô mà ung thư bắt đầu.

► Tiên lượng bệnh

► Dự đoán phản hồi điều trị: Dựa vào kết quả phân tích phân tử như những protein được sản xuất từ những tế bào không bình thường, hay những gen gây ung thư để đưa ra phương hướng điều trị thích hợp (Ví dụ: người ung thư vú có kết quả dương tính với HER2 sẽ có các hướng sử dụng thuốc chữa bệnh đặc hiệu)

► Điều trị: dựa vào các chẩn đoán phân tử để định hướng điều trị (Uống thuốc, xạ trị, hóa trị, ) theo từng bệnh nhân.

► Điều chỉnh phù hợp với cơ thể: Sẽ sử dụng chẩn đoán phân tử lặp lại nhiều lần (chủ yếu là xét nghiệm máu) để điều chỉnh liệu trình điều trị.

► Tiếp tục dùng chẩn đoán phân tử để xác nhận ung thư có thể quay lại hay không.

4 Chẩn đoán phân tử

4.3 Dấu ấn sinh học (Biomarker) trong chẩn đoán ung thư.

► Dấu ấn sinh học phân tử là gì: Là những sự thay đổi nhất định trong NST, DNA, RNA,

protein mà có những dấu hiệu tiềm tàng dẫn đến ung thư và một số loại bệnh khác

• Qua nghiên cứu, dấu ấn sinh học có một liên kết với những vấn đề sức khỏe và một số

bệnh – mà không phải ung thư Ví dụ: hàm lượng protein HCG cao trong nước tiểu chính là dấu ấn sinh học cho thấy người đó đã mang thai

• Thêm vào đó, dấu ấn sinh học không phải lúc nào cũng thuộc về những dấu hiệu phân

tử Chẳng hạn: huyết áp cao cũng được coi như một dấu ấn sinh học thông báo những bệnh về tim mạch hoặc nguy cơ đột quỵ

► Những sự thay đổi trong thành phần “phân tử” có thể di truyền?

• Những đột biến xuất hiện ở tế bào sinh dục (trứng và tinh trùng) có thể truyền cho thế hệ tiếp

theo Qua đó có thể giải thích trường hợp ung thư có tính di truyền do sự xuất hiện những đột biến ở tế bào sinh dục của cha mẹ có thể truyền cho đứa con bộ gen có khả năng ung thư tiềm tàng.

• Những đột biến xuất hiện ở tế bào sinh dường, hầu hết xảy ra do quá trình tiếp xúc với môi

trường gây đột biến như các chất hóa học, các tia năng lượng, hoặc những đột biến tự phát trong quá trình phân bào Những đột biến này có thể được sửa chữa bởi những cơ chế sửa chữa gen trong cơ thể, những vẫn có khả năng phát triển thành những tế bào ung thư.

• Đột biến gen ở tế bào sinh dục và sinh dường có thể tạo ra những hậu quả về sức khỏe khác nhau, kể cả là đột biến cùng một gen Ví dụ: Gen P53 – 1 gen ức chế khối u, khi đột biến ở tế bào sinh dục gây hội chứng Li-Fraumeni là một hội chứng dối loạn di truyền gây rất nhiều đột biến dẫn đến ung thư ở rất nhiều mô như ung thư vú, ung thư xương, ung thư não, Trong khi

đó, nếu Gen P53 bị đột biến ở tế bào sinh dưỡng, nó chỉ có nguy cơ tạo nên ung thư ở vùng

mô mà gen này bị mất chức năng.