Untitled 70 Soá 5 naêm 2019 KH&CN nước ngoài Đặt vấn đề Các liệu pháp điều trị ung thư thường thành công khi bệnh được phát hiện và điều trị sớm Sàng lọc ung thư nhằm mục đích phát hiện ung thư ở giai[.]
KH&CN nước ngồi Cơng nghệ sinh thiết lỏng sàng lọc phát sớm loại ung thư Hồ Hữu Thọ, Triệu Thị Nguyệt Phịng cơng nghệ gen Di truyền tế bào, Viện nghiên cứu y dược học quân sự, học viện quân y Phát sớm ung thư mối quan tâm hàng đầu nay, giúp tăng hiệu điều trị giảm tỷ lệ tử vong Sinh thiết lỏng công nghệ đầy tiềm nhà khoa học giới hướng đến ứng dụng phát sớm nhiều loại ung thư Bài viết đề cập đến tiến liên quan đến kỹ thuật sinh thiết lỏng sàng lọc phát sớm loại ung thư phổ biến Đặt vấn đề Các liệu pháp điều trị ung thư thường thành công bệnh phát điều trị sớm Sàng lọc ung thư nhằm mục đích phát ung thư giai đoạn đầu, trước triệu chứng xuất hiện, điều trị có khả đạt hiệu cao Sinh thiết khối u coi tiêu chuẩn “vàng” bộc lộ nhiều hạn chế Sinh thiết truyền thống thủ thuật phẫu thuật phương pháp xâm lấn, người bệnh có khả chịu biến chứng tiềm ẩn, phương pháp lặp lại khơng thể thực tình trạng lâm sàng xấu khối u tiếp cận [1] Thêm vào đó, khối u phát qua sinh thiết truyền thống thường giai đoạn trung muộn Ngồi ra, mơ hình gen mơ sinh thiết cung cấp hình ảnh khối u giới hạn thời điểm cho thấy khơng đồng di truyền nhiều phân nhóm khối u [2] Do đó, yêu cầu cần thiết đặt thiết lập phát triển công nghệ khắc phục hạn chế “Sinh thiết lỏng” 70 công nghệ đáp ứng yêu cầu nguyên liệu cho công nghệ chất lỏng (mẫu máu dịch thể) Các dấu ấn sinh học công nghệ sinh thiết lỏng Công nghệ sinh thiết lỏng phát sớm loại ung thư dựa việc xác định diện dấu ấn khối u lưu hành máu ngoại vi dịch thể Mỗi loại ung thư đặc trưng dấu ấn sinh học riêng; việc lựa chọn dấu ấn sinh học để phát sớm ung thư quan trọng Các loại nhóm dấu ấn khối u thường sử dụng là: Dấu ấn DNA tự Dấu ấn DNA tự (Cell-free DNA, viết tắt cfDNA) lần đầu xác định máu người khỏe mạnh Mandel Me´tais [3] Gần đây, cfDNA lên dấu ấn sinh học tiềm năng, đặc biệt nghiên cứu ung thư sử dụng rộng rãi nghiên cứu lâm sàng Nó mang lại lợi ích chẩn đốn, theo dõi tái phát đánh giá đáp ứng điều trị cách Số năm 2019 lấy máu khơng xâm lấn Cho đến nay, số nhóm nghiên cứu phát triển xét nghiệm sàng lọc phát sớm loại ung thư khác sử dụng cfDNA Ví dụ, ung thư đại trực tràng, nhiều báo cáo tập trung vào việc phát gen Septin9 bị methyl hóa (mSeptin9) huyết tương phát bệnh nhân mắc ung thư đại trực tràng cao đáng kể so với bệnh nhân chứng bệnh, mSeptin9 trở thành dấu ấn sinh học tiềm cho loại ung thư Ngoài ra, định lượng cfDNA lên cơng cụ khả thi để chẩn đốn sớm ung thư, xác nhận ung thư gan ung thư phổi không tế bào nhỏ Nhiều nghiên cứu lâm sàng nhấn mạnh rằng, nồng độ cfDNA sử dụng để phân biệt ung thư vú ác tính lành tính Dấu ấn tế bào u lưu hành Dấu ấn tế bào u lưu hành (circulating tumor cells - CTC) có nguồn gốc khối u giải phóng máu ngoại vi dịch thể có tầm quan trọng hàng đầu KH&CN nước đối tượng đặc biệt quan tâm nghiên cứu 20 năm qua Kể từ mô tả vào năm 1869 tế bào khối u máu ngoại vi, tiến kỹ thuật công nghệ sinh học năm gần cho phép phân lập CTC khỏi thành phần máu CTC tách từ vị trí khối u nguyên phát thứ phát; chúng di chuyển vào hệ thống tuần hoàn chịu trách nhiệm phát triển di xa CTC gặp, xảy với tần suất thấp CTC 106-107 bạch cầu, với số lượng thấp ung thư giai đoạn đầu Thách thức phát CTC liên quan đến yêu cầu độ nhạy cao kết hợp với độ đặc hiệu cao, số yếu tố cản trở ứng dụng lâm sàng đạt tiêu chuẩn này, bao gồm nồng độ thấp CTC máu ngoại vi, khó khăn việc xác định công cụ đáng tin cậy hiệu để phân biệt CTC với tế bào khác có máu Mặc dù cơng nghệ tách chiết phân tích CTC phát triển nhanh chóng, phức tạp tín hiệu phân tích yếu hạn chế tiện ích lâm sàng so với phương pháp dựa cfDNA [4] Các dấu ấn khác Các dấu ấn sinh học lưu hành khác nghiên cứu để phát sớm ung thư, dấu ấn RNA tự bao gồm miRNA, lncRNA mRNA, cung cấp thêm giá trị lâm sàng việc đánh giá biến đổi đặc hiệu khối u Sự diện mRNA có nguồn gốc từ khối u lưu hành cho phép xác định hồ sơ biểu gen đặc hiệu khối u Tuy nhiên, mRNA ngoại bào khó phát máu, chúng dễ bị phân hủy hoạt động RNase Ngược lại, miRNA ổn định máu thường lưu hành dạng có bảo vệ exosome, vi hạt mang phân tử sinh học chức có khả di chuyển đến tế bào nhận [5] Các kỹ thuật sinh học phân tử sử dụng công nghệ sinh thiết lỏng Sinh thiết lỏng liên quan đến việc phân tích acid nucleic tự do, chủ yếu DNA tự (cfDNA) máu dịch thể Việc lấy bệnh phẩm dễ dàng cho bệnh nhân xâm lấn so với sinh thiết mô, phương pháp có hạn chế định nồng độ cfDNA huyết tương 0,001% Nồng độ cfDNA dấu ấn sinh học quan trọng phát sớm ung thư, nhiên để sử dụng dấu ấn số vấn đề cần quan tâm Như bàn luận, ung thư liên quan đến phân chia tế bào không kiểm sốt xâm lấn mơ (di căn) gây loạt đột biến gen protein điều chỉnh chu kỳ tế bào Dựa sở này, kỹ thuật sinh thiết lỏng phát sớm loại ung thư thường dựa vào nguyên lý chung phát đột biến gen quan trọng liên quan đến ung thư Để phát đột biến điểm soma, kỹ thuật dựa PCR BEAMing (beads, emulsion, amplification, and magnetic) droplet digital PCR (ddPCR) áp dụng cho độ nhạy cao (từ 1-0,001%) BEAMing trình xây dựng phương pháp PCR nhũ tương bao gồm hạt ngăn đảm bảo sợi sản phẩm PCR gắn vào hạt cho phép xác định trình tự đột biến kiểu hoang dại chúng có tỷ lệ nhỏ 1:10.000 Droplet digital PCR (ddPCR) với đặc trưng phân vùng phản ứng PCR thành hàng nghìn giọt phản ứng riêng lẻ trước khuếch đại không sử dụng đường chuẩn [6] sử dụng để định lượng mục tiêu có tỷ lệ thấp CAPP-Seq (Cancer Personalized Profiling by deep Sequencing) [7] phương pháp dựa bắt giữ để phát ctDNA (DNA tự có nguồn gốc từ khối u) cách sử dụng mẫu dị chọn lọc DNA oligonucleotide biotatin hóa để gắn đặc hiệu vào trình tự DNA đích vùng bị đột biến thường xuyên loại ung thư cụ thể; cho phép xác định nhiều loại ung thư lần chạy Tuy nhiên, nhược điểm tỷ lệ lỗi trình khuếch đại cơng nghệ giải trình tự cịn cao; cơng nghệ giải trình tự gen Safe-SeqS Kinde cộng mô tả vào năm 2011 [8], phương pháp giúp giảm tỷ lệ lỗi giải trình tự hệ (NGS) xuống nhiều lần, góp phần tăng độ nhạy NGS với đột biến Hướng tiếp cận sử dụng dấu ấn cfDNA phát sớm ung thư Dấu ấn cfDNA liên quan biến đổi di truyền gen liên quan đến ung thư Hầu hết biến đổi di truyền ung thư thuộc đường tín hiệu kiểm sốt chu kỳ tế bào, q trình tăng sinh, biệt hóa, lão hóa, apotosis số gen tiền ung thư proto-oncogens Một số đường tín hiệu quan trọng như: 1) APC/WNT/β-catenin, bao gồm gen quan trọng APC, TP53, CTNNB1 đóng vai trị quan trọng q trình sinh ung thư đường kiểm soát lỗi chu kỳ tế bào; 2) RAS/RAF/MAPK, bao gồm gen BRAF, KRAS, NRAS, HRAS điều khiển tăng sinh tế bào, biệt hóa, lão hóa apoptosis, đột biến Số năm 2019 71 KH&CN nước gen thuộc đường yếu tố dự báo ung thư; 3) PI3K/ AKT, PTEN, TGFβRII bao gồm gen quan trọng PIK3A, AKT1, PTEN, TGFβRII mã hóa cho oncogenes đường thiếu chế gây ung thư Sự siêu methyl hóa đảo CpG tìm thấy ung thư, xác định methyl hóa gen liên quan đến ung thư công cụ đầy tiềm [9, 10] Dấu ấn cfDNA liên quan đến hệ gen virus Gần đây, nhóm Dennis Lo xuất nghiên cứu phát sớm ung thư vịm mũi họng (UTVMH) gián tiếp thơng qua phát hệ gen virus EpsteinBarr UTVMH liên quan mật thiết với nhiễm virus Epstein Barr (EBV), hệ gen EBV xác định hầu hết tế bào khối u Triển vọng to lớn dấu ấn EBV DNA lưu hành máu ngoại vi sàng lọc phát sớm, tiên lượng đánh giá mức độ đáp ứng điều trị UTVMH khẳng định qua hàng loạt nghiên cứu giới 15 năm qua Công nghệ sinh thiết lỏng phát sớm khối u vòm họng tập trung vào tìm kiếm DNA virus mà khối u giải phóng vào máu với số lượng lớn, thay đoạn DNA ngắn tế bào ung thư [11] DNA virus tìm thấy 1.112 (hoặc 5,6%) nhóm 20.000 người Trong số đó, 309 trường hợp phát thấy DNA virus xét nghiệm tháng sau 34 trường hợp xác nhận ung thư sau nội soi kiểm tra MRI Nhiều trường hợp tìm thấy giai đoạn sớm [12] Dấu ấn cfDNA liên quan đến DNA ty thể DNA tự máu ngoại vi không bao gồm DNA nhân 72 mà DNA ty thể (mtDNA) Các nghiên cứu khác công bố ý nghĩa lâm sàng nồng độ mtDNA tính tồn vẹn máu ngoại vi loại ung thư khác phổi, vú, đại trực tràng, ung thư hạch non - Hodgkin số loại ung thư khác Lượng mtDNA yếu tố phân biệt đối tượng khỏe mạnh bệnh nhân có nguy ung thư [13], việc định lượng đánh giá hàm lượng mtDNA cho phép phân biệt đối tượng ung thư với người khỏe mạnh Kết luận Sinh thiết lỏng hoạt động cách phân tích dấu ấn từ khối u mẫu chất lỏng từ thể Trong sinh thiết lỏng, dấu ấn quan trọng cfDNA đặc biệt ctDNA Một dấu ấn có ý nghĩa quan trọng khác CTCs tách từ khối u nguyên phát Các đường sử dụng dấu ấn cfDNA phát sớm ung thư chủ yếu là: phát biến đổi di truyền gen liên quan đến ung thư; phát gen virus đường gián tiếp phát sớm số loại ung thư chun biệt; tính tồn vẹn cfDNA Sự tiến phương pháp dựa PCR qPCR, dPCR, BEAMing hay giải trình tự hệ công cụ đắc lực cho công nghệ sinh thiết lỏng ? TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S Perakis, and M.R Speicher (2017), “Emerging concepts in liquid biopsies”, B.M.C Med., 15(1), p.75 [2] G Siravegna, et al (2017), “Integrating liquid biopsies into the management of cancer”, Nat Rev Clin Oncol., 14(9), pp.531-548 [3] R Young, et al (2012), “Circulating tumor cells in lung cancer”, Acta Cytol., 56(6), pp.655-660 Số năm 2019 [4] N Krishnamurthy, et al., “Liquid biopsies for cancer: coming to a patient near you”, J Clin Med., 6(1) [5] H Peinado, S Lavotshkin, and D Lyden (2011), “The secreted factors responsible for pre-metastatic niche formation: old sayings and new thoughts”, Semin Cancer Biol., 21(2), pp.139-146 [6] S.C Taylor, G Laperriere, and H Germain (2017), “Droplet digital PCR versus qPCR for gene expression analysis with low abundant targets: from variable nonsense to publication quality data”, Sci Rep., 7(1), p.2409 [7] A.M Newman, et al (2014), "An ultrasensitive method for quantitating circulating tumor DNA with broad patient coverage", Nat Med., 20(5), pp.548-554 [8] I Kinde, et al (2011), “Detection and quantification of rare mutations with massively parallel sequencing”, Proc Natl Acad Sci USA, 108(23), pp.9530-9535 [9] N Cancer Genome Atlas (2012), “Comprehensive molecular characterization of human colon and rectal cancer”, Nature, 487(7407), pp.330-337 [10] T Armaghany, et al (2012), “Genetic alterations in colorectal cancer”, Gastrointest Cancer Res., 5(1), pp.19-27 [11] K.C.A Chan, et al (2017), “Analysis of plasma epstein-Barr virus DNA to screen for nasopharyngeal cancer”, N Engl J Med., 377(6), pp.513-522 [12] F Mouliere, et al (2013), “Circulating cell-free DNA from colorectal cancer patients may reveal high KRAS or BRAF mutation load”, Transl Oncol., 6(3), pp.319-328 [13] F Mouliere, et al (2014), “Multimarker analysis of circulating cell-free DNA toward personalized medicine for colorectal cancer”, Mol Oncol., 8(5), pp.927-941 ... ngoại vi sàng lọc phát sớm, tiên lượng đánh giá mức độ đáp ứng điều trị UTVMH khẳng định qua hàng loạt nghiên cứu giới 15 năm qua Công nghệ sinh thiết lỏng phát sớm khối u vịm họng tập trung vào... khối u nguyên phát Các đường sử dụng dấu ấn cfDNA phát sớm ung thư chủ yếu là: phát biến đổi di truyền gen liên quan đến ung thư; phát gen virus đường gián tiếp phát sớm số loại ung thư chuyên... cho phép phân biệt đối tượng ung thư với người khỏe mạnh Kết luận Sinh thiết lỏng hoạt động cách phân tích dấu ấn từ khối u mẫu chất lỏng từ thể Trong sinh thiết lỏng, dấu ấn quan trọng cfDNA