Di truyền tế bào soma và ung thư

MỞ ĐẦU Hiện nay, ung thư bệnh gây tử vong cao giới Theo thống kê Tổ chức Y tế Thế giới - WHO, tỷ lệ tử vong hàng năm giới bệnh ung thư tăng nhanh kể từ đầu kỉ: Năm 1909 4%, năm 1995 22% đến năm 2005 27% tổng số trường hợp tử vong Mỗi năm có khoảng triệu người bị ung thư khoảng triệu người tử vong, nhiều nguyên nhân khác quan trọng tình trạng công nghiệp hóa quốc gia ngày tạo nhiều yếu tố gây ô nhiễm môi trường tầm trọng, nhiều số tác nhân gây ung thư Những thập kỷ gần đây, việc nghiên cứu ung thư có tiến nhảy vọt nên giải thích phần chế gây bệnh, yếu tố phân tử, gen liên quan đến bệnh tìm số hướng dự phòng, chẩn đoán xác điều trị có hiệu cao Nghiên cứu di truyền tế bào soma lĩnh vực nghiên cứu mang lại nhiều triển vọng việc tìm giải thích nguyên nhân chế hình thành, tiến triển ung thư tìm hướng chẩn đoán điều trị bệnh tích cực Có thể nói: nhờ bắt hoạt động, chu kỳ tế bào chế điều hòa, kiểm soát chu kỳ tế bào mà người đạt tiến nhảy vọt nghiên cứu ung thư, mở nhiều triển vọng việc đấu tranh với bệnh tật người, đảm bảo cho tồn vào phát triển phồn thịnh nhân loại http://www.ebook.edu.vn Chương DI TRUYỀN TẾ BÀO SOMA 1.1 Tế bào soma 1.1.1 Định nghĩa Tế bào soma tế bào phát triển biệt hóa để tạo nên mô quan sinh dưỡng, thực chức trao đổi chất, trao đổi lượng, vận động…bảo đảm tồn thể hệ 1.1.2 Sự biệt hóa tế bào soma Quá trình phát triển phôi hình thành mô, quan bao gồm hai trình chủ yếu phân bào mitos biệt hóa tế bào (cell differentiation) Sự phân bào mitos bảo đảm cho tất tế bào chủng quần toàn thể nhiễm sắc ổn định 2n, xảy giai đoạn M chu kỳ tế bào Trong thể trưởng thành, tế bào soma phân bào mitos chủng quần đổi như: biểu mô da, biểu mô ruột, tế bào gốc tuỷ đỏ xương Trong chủng quần ổn định tế bào soma không phân bào có nhân tố kích thích chúng có khả phân bào mitos (khi hàn gắn vết thương) [2] 1.1.2.1 Sự biệt hóa hình thái chức Các tế bào soma khác biệt hình thái chức Có khoảng 200 dạng tế bào soma tập hợp thành 20 dạng mô khác thể người Ví dụ, tế bào hồng cầu không nhân có dạng cầu lõm hai mặt, có chức chuyên chở O2 CO2, tế bào biểu mô ruột có dạng hình khối trụ có nhiều vi nhung mao, có chức hấp thụ chất dinh dưỡng; bạch cầu có dạng cầu có chân giả có khả thực bào; tế bào có dạng hình thoi, chứa nhiều tơ có khả co rút; tế bào thần kinh có dạng hình sao, có nhiều sợi dài có chức dẫn truyền xung động [2] 1.1.2.2 Sự biệt hóa sinh hóa Các tế bào soma khác mặt sinh hóa, chúng tổng hợp protein đặc thù cho mình, ví dụ hồng cầu chứa hemoglobin, tế bào biểu mô da chứa keratin, tế bào chứa myoglobin, actin miozin, tế bào thần kinh chứa chất trung gian thần kinh v.v Chỉ có tế bào α β đảo tụy tổng hợp insulin http://www.ebook.edu.vn glucagon có tế bào tuyến giáp tổng hợp tyroxin Đó protein đặc thù tổng hợp qúa trình biệt hóa tế bào [2] 1.1.2.3 Sự biệt hóa- hoạt động biệt hóa hệ gen Hoạt động gen thể ba qúa trình: - Tự tái ADN nhân đôi thể nhiễm sắc giai đoạn S chu trình tế bào, sở cho phân bào, phương thức truyền thông tin di truyền qua hệ - Phiên mã ARN (mARN, rARN tARN) - Dịch mã - tổng hợp protein theo khuôn mẫu mARN riboxom lắp ráp axit amin nhờ tARN Sự phiên mã dịch mã xảy giai đoạn G1 tế bào vào tiến trình biệt hóa, tức tổng hợp protein đặc thù để tạo thành tổ hợp phân tử, siêu cấu trúc đặc thù cho hình thái chức tế bào biệt hóa [2] 1.2 Di truyền tế bào soma Trong thể đa bào, TV ĐV, tế bào biệt hóa cao khác để cấu tạo nên mô, quan thực chức khác Nhưng chúng có mô hình cấu tạo điển hình chung dạng tế bào nhân chuẩn (Eucaryota) Di truyền tế bào soma mang số đặc điểm sau: - Tế bào soma phân bào phương pháp nguyên nhiễm, khả phân bào giảm nhiễm - Di truyền tế bào soma nghiên cứu đặc tính tế bào soma đột biến soma, tái tổ hợp soma, lai soma - Di truyền tế bào soma có ý nghĩa di truyền học, tế bào học, sinh học phát triển, công nghệ gen,công nghệ tế bào nông nghiệp y học http://www.ebook.edu.vn Chương DI TRUYỀN TẾ BÀO SOMA VÀ UNG THƯ 2.1 Bệnh ung thư 2.1.1 Định nghĩa Ung thư nhóm bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào cách vô tổ chức tế bào có khả xâm lấn mô khác cách phát triển trực tiếp vào mô lân cận di chuyển đến nơi xa [6] Theo quan điểm R Virchow (1864) "bệnh học tế bào" bệnh ung thư bệnh tế bào Ngày bệnh ung thư xem nhóm bệnh thể biến đổi bất bình thường đặc tính tế bào di truyền, sinh lý, sinh hóa, miễn dịch sinh trưởng sinh sản không chịu kiểm soát chung thể dẫn tới tạo thành khối mô bệnh gọi u (tumor) Các u không thực chức có ích cho thể, trái lại chúng phá huỷ cấu trúc chức mô quan bình thường dẫn tới tử vong Người ta phân biệt loại u: u lành u ác: - U lành (benign tumor) chứa tế bào ung thư sinh sản chậm bám vào mô liên kết chỗ nên chưa gây nguy hiểm Nếu phát sớm điều trị phẫu thuật chiếu xạ có kết tốt - U ác (malignant tumor) chứa tế bào ung thư sinh sản nhanh đặc biệt chúng có khả giải phóng khỏi mô di chuyển đến phần khác thể gọi di (metastasis) Các tế bào ung thư di vào máu theo dòng máu xâm nhập vào mô khác chúng sinh sản phát triển thành khối u gây rối loạn phá huỷ tế bào mô phần [2] Hình 2.1 Tế bào ung thư http://www.ebook.edu.vn 2.1.2 Đặc điểm tế bào ung thư Đặc điểm chung tế bào ung thư khả kiểm soát chu kỳ tế bào, vậy, phân chia cách hỗn loạn, không ngừng Tính chất di truyền: từ tế bào ung thư khởi nguồn, hình thành sau trình chọn lọc, tế bào sinh từ tế bào mang gen đột biến Kết dòng tế bào có gen đột biến hình thành, tạo nên khối u Tính chuyển ghép: tế bào ung thư chuyển ghép vào tế bào động vật thí nghiệm thích hợp tạo nên khối u động vật Tính biệt hóa không biệt hóa: tế bào ung thư thường nét đặc trưng tế bào bình thường bao quanh khối u, ví dụ tế bào da ung thư không dẹt tế bào da bình thường Mất tính ức chế tiếp xúc: tế bào ung thư không phát triển thành lớp mà tế bào phát triển chồng nên tạo thành dạng khối Tính xâm lấn: tế bào ung thư có khả xâm lấn đến mô bên cạnh Tế bào u lành tính đặc điểm Tính di căn: từ mô này, phận thể, tế bào ung thư di chuyển đến mô khác, đến quan khác thể theo đường máu theo đường bạch huyết tạo khối u Tế bào u lành tính đặc điểm [1] 2.2 Chu kỳ tế bào phát sinh ung thư 2.2.1 Chu kỳ tế bào Ở trạng thái bình thường, phân chia, sinh trưởng, biệt hóa tế bào thể diễn theo chương trình xác định Tại vị trí có thương tổn, tế bào tăng cường phân chia để lấp đầy vết thương Ví dụ, thận bị cắt, thận kích thích tăng sinh kích thước tăng cường hoạt động chức để bù đắp cho bên thận Một chu kỳ tế bào bình thường gồm hai pha sinh trưởng (G1 G2) xen kẽ pha tổng hợp ADN (pha S) pha phân chia tế bào (pha M) http://www.ebook.edu.vn Hình 2.2 Chu kỳ tế bào Sau hoàn thành phân chia khu vực thứ nhất, tế bào bước vào pha G1 chu kỳ thứ hai Khi nội chất đạt đến điểm giới hạn (restriction point) chuyển sang giai đoạn S Tại pha S, ADN tổng hợp Đến cuối giai đoạn lượng vật chất di truyền tế bào tăng gấp đôi so với ban đầu tế bào chuyển sang pha G2 Kết thúc pha G2 protein thoi vô sắc tổng hợp, phục vụ cho trình phân chia tế bào Tế bào tiếp tục chuyển sang pha M Đây giai đoạn phân chia tế bào bao gồm phân chia nhân phân chia tế bào chất Sự chuyển đổi pha chu kỳ tế bào kiểm soát chặt chẽ phân tử tín hiệu đặc trưng tế bào Nếu sai sót xảy trình truyền tín hiệu dẫn tới sai sót chu kỳ tế bào mà hậu làm cho tế bào phân chia không giới hạn, tế bào chuyển sang trạng thái ung thư [3] Hình 2.3 Sự điều hòa tăng trưởng biệt hóa tế bào Như vậy, phân chia, sinh trưởng, biệt hóa chết tế bào điều kiện bình thường kiểm soát nghiêm ngặt chương http://www.ebook.edu.vn trình định sẵn tế bào Trong số trường hợp, tác động tác nhân khác nhau, tế bào vượt khỏi tầm kiểm soát, dẫn tới rối loạn tăng sinh từ hình thành nên khối u Khối u biểu quan, phận khác thể nguồn gốc khối u bắt nguồn từ tế bào gốc bình thường hay nói cách khác ung thư (khối u ác tính) nhóm bệnh bất thường biệt hóa rối loạn sinh sản tế bào Hình 2.4 Sự phân chia tế bào bình thường tế bào ung thư 2.2.2 Sự điều hòa chu kỳ tế bào Hệ thống kiểm soát phân chia sinh trưởng tế bào đảm nhiệm phức hệ nhiều protein khác nhiều gen quy định Thành phần phải kể đến yếu tố tăng trưởng (GF – Grow Factor) Các yếu tố tăng trưởng (như yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu, yếu tố tăng trưởng biểu bì, hoocmon steroid) có chất polypeptid đóng vai trò tín hiệu ngoại bào có chức thông tin từ tế bào đến tế bào khác thông qua chế tác động lên receptor đặc hiệu bề mặt tế bào Các yếu tố tăng trưởng sau gắn vào receptor đặc hiệu bề mặt tế bào hoạt hóa chúng, khởi động phân tử có nhiệm vụ truyền tín hiệu đến nhân tế bào Các phân tử truyền tín hiệu bao gồm protein kinase như: src tyrosine kinase, protein kinase hoạt hóa mitogen (MAPK) jun kinase (junK) Các enzyme làm thay đổi hoạt tính protein đích cách phosphorin hóa chúng Các protein đích đặc hiệu sau phosphorin hóa tương tác với yếu tố phiên mã nhân (MYC, FOS, JUN), điều hòa hoạt động gen http://www.ebook.edu.vn chuyên biệt mã hóa cho protein liên quan đến tăng trưởng sinh sản tế bào Mỗi tế bào liên tục bị tác động tín hiệu hóa học phải thích hợp, xử lý tất tín hiệu để định tiếp tục tăng trưởng phân chia hay ngừng tăng trưởng để biệt hóa thành tế bào chuyên biệt Hơn 100 gen khác xác định mã hóa protein tham gia vào điều hòa tăng trưởng biệt hóa tế bào Các đột biến xẩy bước liên quan đến trình điều hòa tăng trưởng biệt hóa tế bào Hình 2.5 Quá trình điều hòa tăng trưởng biệt hóa tế bào Một tế bào ung thư nên từ quần thể tế bào trươngt thành thông qua việc tích tụ đột biến gen điều hòa Tế bào đột biến khả đáp ứng với tín hiệu biệt hóa phân chia liên tiếp thay vào chương trình biệt hóa bình thường dẫn tới hậu hình thành nên khối u Mặt khác, chuyển dịch pha chu kỳ tế bào kiểm soát chặt chẽ hai loại protein cyclin kinase phụ thuộc cyclin (CDK – cyclin dependent kinase) với yếu tố ức chế Các CDK tồn tế bào trạng thái không hoạt động Chúng hoạt động dược tương tác với cyclin tổng hợp pha đặc hiệu chu kỳ tế bào Cyclin điều khiển chu kỳ tế bào thông qua phosphorin hóa protein đích Sự chuyển dịch pha khác chu kỳ tế bào đảm nhiệm phức hệ cyclin – CDK chuyên biệt: http://www.ebook.edu.vn - Phức hệ Cyclin D – CDK4/5 giúp tế bào chuyển từ trạng thái pha G1 sang pha S - Phức hệ Cyclin A – CDK2 làm tế bào chuyển từ pha S sang pha G2 - Phức hệ Cyclin B – CDC2 làm tế bào chuyển từ pha G2 sang pha M Hình 2.6 Vai trò cyclin kinase phụ thuộc cyclin điều hòa chu kỳ tế bào Trong trường hợp gen liên quan đến hệ thống kiểm soát chu kỳ tế bào bị đột biến dẫn tới rối loạn phân chia, sinh trưởng tế bào mà hậu hình thành nên khối u Sự hình thành khối u xẩy tế bào soma xảy tế bào sinh dục không di truyền di truyền cho hệ sau [3] 2.2.3 Sự chuyển hóa ung thư Để phân tích nghiên cứu tế bào ung thư người ta xem xét so sánh đặc tính tế bào ung thư so với tế bào lành invitro in vivo Trong thể tế bào mô khác chuyển hóa thành tế bào ung thư mang nhiều đặc tính cấu trúc, sinh lý di truyền khác với tế bào lành mô Trong nuôi cấy tế bào lành mô invitro với thời gian lâu dài có tác động tác nhân gây ung thư (hóa chất, xạ, virut) chuyển hóa thành tế bào ung thư [2] 2.2.3.1 Tế bào lành tế bào ung thư in vitro Trong điều kiện nuôi cấy invitro tế bào lắng xuống đáy bình, bám vào bề mặt đáy để sinh trưởng sinh sản phân bào, mặt tiếp xúc coi http://www.ebook.edu.vn điều kiện cần thiết cho tế bào sinh sản Chúng thường phát triển thành lớp tế bào trật tự bám hết giá thể chúng ngừng sinh sản không di động lực ức chế tiếp xúc bề mặt Trái lại tế bào ung thư phát triển sinh sản môi trường nuôi cấy dạng lỏng sệt dạng huyền phù tạo thành quần thể tế bào vô trật tự nhiều lớp chồng lên giá thể Điều đặc biệt tế bào ung thư không chịu tác động lực ức chế tiếp xúc, chúng di động chiếm không gian chúng ngừng sinh sản Hình 2.7 Sự chuyển hóa tế bào lành tế bào ung thư Như vậy, in vivo invitro tế bào lành mô chịu tác động lực ức chế tiếp xúc lực định vị, trái lại tế bào ung thư không chịu tác động lực Điều thay đổi chương trình di truyền cấu trúc tính chất màng sinh chất tế bào ung thư đặc biệt cấu trúc receptor màng đóng vai trò nhận biết đánh dấu Về máy di truyền có khác biệt tế bào lành tế bào ung thư: Tế bào lành thường giữ thể nhiễm sắc ổn định 2n, lúc tế bào ung thư thường nhiễm sắc dị bội (heteroploide) với sai lệch đa dạng số lượng cấu trúc Trong genom tế bào ung thư quan sát thấy gen đột biến mang tên "gen ung thư" http://www.ebook.edu.vn 10 Hình 2.10 Tác động phức tạp tác nhân hoạt hoá ức chế lên chu kỳ sinh sản tế bào để điều hoà hoạt động sinh sản tế bào pRb đóng vai trò "hãm" lên chu kỳ tế bào cách gắn với phức hợp phiên mã E2F làm ngừng tế bào trước vào pha S (giai đoạn nhân đôi DNA) Phức hợp cyclin D-CDK4 bất hoạt pRb cách phosphoryl hóa protein này, giải phóng phức hợp E2F cho phép tế bào thực việc tổng hợp DNA để chuẩn bị cho việc nguyên phân Các yếu tố ức chế CDK p16 p21 làm bất hoạt CDK, chúng xem phận hãm khác chu kỳ sinh sản tế bào p53 tác động thông qua p21, làm ngừng chu kỳ tế bào gây nên chết tế bào theo chương trình (apoptosis) đáp ứng với thương tổn DNA * Gene sinh ung thư (oncogene): Hầu hết gene sinh ung thư có nguồn gốc từ gene tiền ung thư (proto-oncogene) Đó gene liên quan đến bốn yếu tố điều hòa tăng trưởng tế bào (yếu tố tăng trưởng, receptor yếu tố tăng trưởng, phân tử dẫn truyền tín hiệu, yếu tố phiên mã nhân) Khi đột biến xảy gene tiền ung thư, gene trở thành gene sinh ung thư mà sản phẩm gây tình trạng không kiểm soát tăng trưởng biệt hóa tế http://www.ebook.edu.vn 20 bào Hiện tượng tế bào chuyển từ dạng kiểm soát sang trạng thái không kiểm soát gọi tượng chuyển dạng tế bào (transform) Bảng 2.2 Một số oncogen thường gặp Khác với gene ức chế sinh ung thư, gene sinh ung thư mang tính trội mức tế bào với kiểu đột biến tăng chức (gain of function), nghĩa cần gene bị đột biến (trạng thái dị hợp) gây nên hình thành khối u Các gene sinh ung thư thường thấy dạng ung thư tản phát đột biến xảy tế bào sinh dưỡng Dạng đột biến loại xảy tế bào sinh dục gây hội chứng ung thư di truyền gặp không phổ biến * Gene sửa chữa DNA: Cơ chế sửa chữa DNA đóng vai trò quan trọng việc đảm bảo cho tế bào thực chức cách bình thường chép DNA nhờ chế diễn cách xác Nhiều bệnh lý di truyền ghi nhận khiếm khuyết hệ thống sửa chữa DNA làm dẫn đến tính không ổn định gene (genomic instability), với biểu đột biến xảy diện rộng, kể đứt gãy nhiễm sắc thể, lệch bội Một số bệnh khô da nhiễm sắc tố, hội chứng Bloom, hội chứng Werner có đặc điểm gia tăng tỷ lệ nhiều loại ung thư Điều xảy tính không ổn định gene tế bào sinh dưỡng ảnh hưởng đến trình điều hòa hoạt động tế bào làm hình thành khối u http://www.ebook.edu.vn 21 Nhiều hội chứng ung thư có tính di truyền, bao gồm ung thư vú gia đình ung thư đại trực tràng không polyp, xảy liên quan đến khiếm khuyết chế sửa chữa DNA [4] 2.4.3 Virut - tác nhân gây ung thư Virut thể sống cấu tạo tế bào, chúng cấu tạo gồm lõi axit nucleic (ADN ARN) chứa thông tin di truyền virut vỏ bọc protein có vai trò bảo vệ tạo điều kiện cho virut xâm nhập vào tế bào vật chủ Virut tồn phát triển chúng sống ký sinh tế bào vật chủ Khi virut xâm nhập vào tế bào có hai khả năng: - Virut sinh sản phá huỷ tế bào - ADN virut (hoặc ARN virut phiên mã ngược cho ADN) biến nạp gắn vào ADN tế bào vật chủ chúng tái với ADN tế bào Chính trạng thái biến nạp mà gen virut biến thành gen gây ung thư tế bào mang gen bị chuyển hóa thành tế bào ung thư Các virut gây ung thư virut ADN virut SV40, virut polio, virut Epstein-Barr virut ARN Ví dụ virut B, virut C gây ung thư gan, virut papilloma gây ung thư cổ tử cung v.v Từ lâu người ta biết số lớn virut ARN (retrovirrut) nguyên nhân gây nên ung thư động vật người Từ năm 70 kỷ XX người ta biết rõ chế tác động virut tế bào chủ: chúng nhân lên thành nhiều virut phá hủy tế bào, chúng trạng thái tiềm tàng cách xâm nhập gắn vào thể nhiễm sắc tế bào chủ Hai nhà virut học Temmin Baltimore chứng minh retrovirut xâm nhập vào tế bào chủ ARN chúng phiên mã ngược thành ADN nhờ loại enzym gọi enzym revertaza, sau ADN chúng xâm nhập gắn vào thể nhiễm sắc tế bào chủ Các ADN lạ gây đột biến cho ADN chủ gen đột biến trở thành gen gây ung thư: voncogen Ngày người ta phát hàng chục loại adenovirut (virut chứa ADN) retrovirut gây ung thư cho động vật người thông qua v- oncogen Đối với người, retrovirut virut viêm gan B, C v.v http://www.ebook.edu.vn 22 không gây bệnh viêm gan siêu vi mà gây nên ung thư gan Các nghiên cứu lai tế bào soma chứng minh ADN virut SV40 biến nạp vào ADN tế bào thể nhiễm sắc số người biến thành gen gây ung thư tác nhân gây chuyển hóa tế bào lành thành tế bào ung thư in vivo in vivo Những gen ung thư (oncogenes) virut gây nên gọi v-oncogen để phân biệt với gen gây ung thư tồn thân hệ gen tế bào - gọi c-oncogen hay gọi proto-oncogen [2] 2.5 Một số bệnh ung thư điển hình 2.5.1 Ung thư vú (breast cancer) Ở nước phát triển có khoảng – 10% phụ nữ sau tuổi 50 bị ung thư vú khoảng 2/3 số bệnh nhân bị tử vong Hàng năm Mỹ có 46.000 phụ nữ chết 180.000 phụ nữ chẩn đoán mắc bệnh ung thư vú Trên 90% ca ung thư vú có xuất xứ từ tế bào biểu mô ống tiết sữa Lúc đầu u hình thành ống tiết, sau số tế bào thoát ống tạo u phía ống Các tế bào ung thư di xâm nhập vào xoang ngực, phổi, gan, xương não Các ung thư vú thuộc tuyến sữa da vú Nghiên cứu nhiều gia đình, người ta phát thấy ung thư vú di truyền theo gen ôtôxôm trội biểu sớm (ở tuổi 40) có liên quan đến vế q thể nhiễm sắc số 17 Người ta xác định gen BRCA1 gen gây ung thư vú phát Gen BRCA1 mã hóa cho protein có 1863 axit amin thường dịch mã tinh hoàn, tuyến ức (thymus), vú buồng trứng Tiếp theo người ta phát gen thứ hai gen BRCA2 nằm vế q thể nhiễm sắc số 13 Gen mã hóa cho protein có 3418 axit amin Các gen BRCA1 BRCA2 thuộc loại gen ức chế ung thư, protein chúng đóng vai trò nhân tố phiên mã tham gia vào sửa chữa ADN hỏng Gen BRCA1 BRCA2 đột biến liên quan đến ung thư vú, gen BRCA2 liên quan đến ung thư buồng trứng Gần nhà khoa học phát thêm gen BRCA3 có liên quan đến ung thư vú [2] http://www.ebook.edu.vn 23 2.5.2 U xơ thần kinh (neurofibromatose) Người ta phân biệt hai tip u xơ thần kinh tip tip * U xơ thần kinh tip U xơ thần kinh tip (NF1 bệnh Recklindhausen) bệnh ung thư da- thần kinh ngoại biên gây nên Bệnh thường gặp với tần số 1/ 3500 người, có tính gia đình gen ôtôxôm trội qui định Về phương diện tế bào học gen đột biến gây bệnh có tế bào hậu duệ các tế bào mào thần kinh phôi Trong qúa trình phát triển phôi sinh, tế bào mào thần kinh có đặc tính di cư biệt hóa phát triển thành hạch thần kinh giây thần kinh ngoại biên, tế bào sắc tố da Bệnh phát từ 10 – 40 tuổi tử vong di tế bào u ác Những phân tích di truyền cho biết gen có liên quan đến bệnh NF1 nằm vế q thể nhiễm sắc số 17 Gen NF1 tương đối lớn có 360.000 cặp nucleotit gồm 60 exon Gen NF1 mã hóa cho protein gồm 2818 axit amin gọi neurofibromin có tất tế bào, nhiều nơron tế bào thần kinh đệm Neurofibromin có vai trò quan trọng ức chế tăng sinh tế bào, gen NF1 đột biến không hoạt động hoạt động dẫn tới có lượng neurofibromin qúa nên tế bào tăng sinh mạnh dẫn tới ung thư Như vậy, ta xem gen NF1 loại gen ức chế ung thư Nhiều nhà ung thư học cho bệnh u xơ thần kinh có biểu đa dạng triệu chứng lâm sàng gen NF1, mà có nhiều gen đột biến khác có liên quan đến bệnh Người ta phát thêm gen NF3A, NF3B, NF4 NF6 biến dạng gen NF1 có liên quan đến dạng lâm sàng khác bệnh u xơ thần kinh tip [2] * U xơ thần kinh tip U xơ thần kinh tip (NF2 u xơ thần kinh trung ương) Người ta phát gen NF2 nằm vế q thể nhiễm sắc số 22 có liên quan đến bệnh u xơ NF2 Gen NF2 mã hóa cho protein gọi merlin có vai trò http://www.ebook.edu.vn 24 liên kết màng tế bào với xương tế bào Merlin có nhiều tế bào trung ương thần kinh, thủy tinh thể, tế bào que tế bào nón võng mạc, màng sắc tố mắt tế bào Người ta biết gen NF2 loại gen ức chế ung thư chưa rõ gen NF2 bị đột biến merlin sai lệch lại dẫn đến ung thư NF2 hệ trung ương thần kinh [2] 2.5.3 Ung thư võng mạc (retinoblastome) Ung thư võng mạc dạng ung thư mang tính di truyền, dạng u ác tính thường gặp trẻ em tuổi với tần số khoảng 1/20.000 Các u mọc mắt bệnh nhân phẫu thuật cắt bỏ nên bệnh nhân chịu nhiều tổn thương nặng Cũng giống đa số ung thư khác, gen đột biến gây ung thư vừa mang tính gia đình (khoảng 40%- bố mẹ di truyền lại) vừa mang tính tự phát (xuất đời sống cá thể) Hình 2.11 Sự phát sinh ung thư võng mạc tự phát có tính chất gia đình Người ta xác định gen có liên quan đến bệnh ung thư võng mạc gen RB1 gen ức chế ung thư Trong ca bệnh mang tính di truyền, người ta thấy bệnh nhân mang alen đột biến gen RB1 gây nên ung thư, đột biến ôtôxôm trội, trường hợp ung thư tự phát đột biến xảy alen alen Trong số trường hợp bệnh phát triển thành ung thư xương (osteosarcome), ung thư bóng đái, ung thư phổi, ung thư tụy ung thư vú phụ nữ http://www.ebook.edu.vn 25 Người ta xác định gen RB1 nằm vế q thể nhiễm sắc số 13 Gen có độ lớn 180.000 cặp nucleotit, mã hóa cho protein RB1 protein nhân tế bào đóng vai trò đa chức quan trọng Một chức protein RB1 điều chỉnh nhân tố phiên mã gen có vai trò chuyển từ pha G1 sang pha S chu kỳ tế bào, chúng có vai trò ức chế phân bào tăng sinh tế bào Ngoài người ta cho gen RB1 ức chế hoạt động gen gây ung thư Từ ta thấy rõ người mang gen RB1 đột biến dẫn đến tăng sinh tế bào mô hoạt hóa gen gây ung thư phát sinh ung thư [2] 2.5.4 Ung thư thận Ung thư thận (nephroblastome) hay gọi ung thư Wilms (WT) ung thư thận thường gặp 1/10.000 trẻ em Ngoài biểu u thận, u biểu tinh hoàn quan khác Bệnh mang tính di truyền gặp khoảng 1% tổng số ca Người ta phát locut gen liên quan đến bệnh; gen WT1 WT2 nằm vế p thể nhiễm sắc số 11, gen WT3 nằm vế q thể nhiễm sắc số 16 gen WT4 nằm vế q thể nhiễm sắc số 17 Chúng gen ức chế ung thư Người ta làm sáng tỏ chế gây ung thư chúng Khi chúng bị đột biến dẫn dẫn đến ung thư Gen WT1 gồm khoảng 50.000 cặp nucleotit có chứa 10 exon dịch mã tế bào nhiều quan như: thận, cơ, tinh hoàn, lách, tủy sống, não, buồng trứng, tim phổi Protein gen WT1 mã hóa, có vai trò điều hòa qúa trình phiên mã nhiều gen tác động chu kỳ tế bào Đột biến gen WT1 dẫn đến làm rối lọan chu kỳ, rối loạn biệt hóa qúa trình tự chết tế bào, dẫn đến ung thư [2] http://www.ebook.edu.vn 26 Chương CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ UNG THƯ 3.1 Chẩn đoán ung thư Hầu hết ung thư lần đầu chẩn đoán dựa vào triệu chứng xuất nhờ vào trình tầm soát Qua chẩn đoán xác định mà phải nhờ vào sinh thiết Một số trường hợp ung thư khác chẩn đoán tình cờ nhờ vào trình đánh giá bệnh lý không liên quan khác Có nhiều phương pháp chẩn đoán ung thư khác nhau: chẩn đoán lâm sàng, chẩn đoán huyết thanh, chẩn đoán hình ảnh, chẩn đoán kỹ thuật phân tử v.v… Trong đó, chẩn đoán kỹ thuật PCR cho hiệu cao với tốc độ xác cao, ứng dụng rộng rãi nhiều nước Kỹ thuật PCR kỹ thuật sử dụng để phát nhanh gen đặc hiệu, gen kháng nguyên nhiều loài virut gây ung thư, giúp chẩn đoán hanh bệnh ung thư Bằng kỹ thuật PCR, kỹ thuật lai phân tử đánh dấu huỳnh quang phát nhiều loại bệnh ung thư như: ung thư vòm họng, ung thư gan, ung thư dày…[5] 3.2 Các phương pháp điều trị ung thư Ung thư điều trị phẫu thuật, hóa trị liệu, xạ trị liệu, miễn dịch trị liệu hay phương pháp khác Việc chọn lựa phương pháp điều trị phụ thuộc vào vị trí độ (grade) khối u, giai đoạn bệnh, tổng trạng bệnh nhân Một số điều trị ung thư thực nghiệm phát triển Loại bỏ hoàn toàn khối u mà không làm tổn thương phần lại thể mục tiêu điều trị Đôi công việc thực phẫu thuật, khả xâm lấn ung thư đến mô lân cận hay lan đến nơi xa mức độ thể thường hạn chế hiệu điều trị Hiệu hóa trị hạn chế độc tính mô lành khác Xạ trị gây thương tổn đến mô lành Bởi ung thư xem tập hợp bệnh lý, nên dường chẳng có phác đồ điều trị ung thư đơn lẻ so với khả có phác đồ điều trị cho tất bệnh lý nhiễm trùng http://www.ebook.edu.vn 27 3.2.1 Phẫu thuật cắt bỏ khối u Mục đích phẫu thuật cắt bỏ khối u đơn toàn quan Khi tế bào ung thư phát triển thành khối u lớn, việc cắt bỏ khối u đơn dẫn đến tăng nguy tái phát Bờ mô lành thường cắt bỏ để đảm bảo toàn mô ung thư loại bỏ Bên cạnh việc cắt bỏ khối u nguyên phát, phẫu thuật cần thiết cho phân loại giai đoạn, ví dụ xác định độ lan tràn bệnh, xem thử có di đến hạch bạch huyết vùng hay chưa Phân loại giai đoạn cho biết tiên lượng nhu cầu điều trị bổ sung Đôi khi, phẫu thuật cần thiết cho kiểm soát triệu chứng, chèn ép tủy sống hay tắc ruột Đây gọi điều trị tạm thời [7] 3.2.2 Điều trị tia xạ (Xạ trị liệu) Điều trị tia xạ dùng tia X, tia phóng xạ để tiêu diệt tế bào ung thư Cùng với phẫu thuật, tia xạ hai phương pháp điều trị Ung thư phổ biến hiệu cho nhiều bệnh nhân ung thư Điều trị tia xạ đơn chữa khỏi nhiều loại ung thư giai đoạn khư trú chỗ - vùng, bệnh ung thư hạch bạch huyết, ung thư da, ung thư cổ tử cung, ung thư vòm họng, số ung thư vùng đầu cổ Điều trị tia xạ phối hợp với phẫu thuật thường áp dụng nhiều trường hợp ung thư phát triển tương đối lớn Có tia xạ trước mổ nhằm giảm bớt thể tích u để dễ mổ, hạn chế di xa lúc mổ Có tia xạ sau mổ nhằm diệt nốt tế bào ung thư lại sau mổ Có tia xạ trước mổ sau mổ tia xạ phối hợp với hoá chất để tăng khả diệt tế bào ung thư khu vực mà điều trị hoá chất không đủ khả diệt hết Tuy tia phóng xạ không diệt tế bào ung thư mà diệt tế bào lành vùng bị chiếu gây biến chứng (nếu sử dụng liều lượng không thích hợp kĩ thuật chiếu tia không ) 3.2.3 Điều trị hóa chất (Hóa trị liệu) http://www.ebook.edu.vn 28 Là phương pháp dùng thuốc (các hóa chất chống ung thư) để chữa bệnh Hiện khoảng 30% ung thư phát giai đoạn chỗ nên điều trị phẫu thuật hay tia xạ, có khoảng 70% có di hay dự kiến có di tiềm tàng gọi vi di (micrometastases) cần đến phương pháp điều trị toàn thân điều trị hóa chất nội tiết Điều trị hóa chất áp dụng rộng rãi từ năm 1940, trải qua 50 năm trở thành phương pháp điều trị kinh điển có hiệu cho nhiều loại ung thư, sau hiểu biết rõ động học chu kỳ tế bào, dược động học vai trò yếu tố tăng trưởng sinh học ung thư 3.3 Liệu pháp gen điều trị ung thư Những tiến hiểu biết khả tác động lên gen tạo điều kiện cho nhà khoa học thay đổi vật chất di truyền người để chống lại ngăn ngừa bệnh tật Liệu pháp gen loại điều trị thử nghiệm cách đưa vật chất di truyền (DNA RNA) vào thể người để chống lại bệnh tật Liệu pháp gen nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng (những nghiên cứu người) nhiều loại ung thư khác bệnh khác Hiện chưa cho phép sử dụng bên khác thử nghiệm lâm sàng 3.3.1 Nguyên lý liệu pháp gen Nguyên lý liệu pháp gen bao gồm: tách chiết tạo gen ADN mong muốn, chọn dòng gen, chuyển gen vào tế bào đích để chúng tái tạo nên protein lành cho thể Về nguyên lý ta biết liệu pháp gen soma thay gen lành cho tế bào đích để tế bào tự chữa cho thể Nhưng nhiều vấn đề phức tạp đặt ra: Làm để nhận dạng tế bào đích? Làm tách gen dùng để chữa bệnh? Tỷ lệ tế bào đích cần thay để có hiệu quả? Phải điều chỉnh hoạt động gen chữa để có hiệu quả? Sự hoạt động gen chữa có gây hậu sinh lý xấu cho thể? Các tế bào nhận gen thay hoạt động lâu dài hay phải thay theo thời gian? http://www.ebook.edu.vn 29 Liệu pháp gen áp dụng phương thức: phương thức in vivo (trong thể bệnh nhân) phương thức đưa trực tiếp gen chữa bệnh vào quan đích bệnh nhân Phương thức thứ hai phương thức ex vivo (ngoài thể) phương thức chuyển gen thông qua tế bào nuôi cấy invitro thể [8] 3.3.2 Các hướng áp dụng liệu pháp gen điều trị ung thư Các nhà khoa học nghiên cứu dùng liệu pháp gen để điều trị ung thư theo nhiều cách khác Một số cách nhắm tới mục tiêu tế bào khỏe mạnh để tăng cường khả chống lại ung thư chúng Một số cách khác nhắm đến mục tiêu tế bào ung thư để tiêu diệt ngăn không cho chúng phát triển Dưới số kỹ thuật liệu pháp gen nghiên cứu: - Thay gen bị thiếu bị thay đổi gen khỏe mạnh Do số gen bị thiếu thay đổi (vd p53) gây ung thư, thay hoạt động loại gen sử dụng để điều trị ung thư - Tăng cường đáp ứng miễn dịch bệnh nhân ung thư Ở cách này, liệu pháp gen dùng để kích thích khả tự nhiên thể chống lại tế bào ung thư Ở phương pháp nghiên cứu, nhà khoa học lấy mẫu máu nhỏ từ bệnh nhân đưa vào loại gen làm cho tế bào sản xuất loại protein có tên thụ thể tế bào T (TCR - T-cell receptor) Những loại gen đưa vào tế bào bạch cầu bệnh nhân (có tên lympho T) sau truyền ngược trở lại vào thể Bên thể, bạch cầu sản xuất TCR, TCR gắn với lớp mặt bạch cầu Sau TCR nhận gắn với số phân tử diện bề mặt tế bào u Cuối cùng, TCR hoạt hóa bạch cầu để công tế bào u - Đưa gen vào tế bào ung thư để làm chúng nhạy cảm với hóa trị, xạ trị phương pháp điều trị khác Trong nghiên cứu khác, nhà khoa học lấy tế bào mầm tạo máu khỏe mạnh khỏi thể đưa gen vào tế bào để giúp chúng tăng khả kháng cự lại với tác http://www.ebook.edu.vn 30 dụng phụ loại thuốc kháng ung thư dùng liều cao Sau đó, tế bào đưa trở lại thể bệnh nhân Ở cách khác, nhà khoa học đưa loại "gen tự vẫn" vào tế bào ung thư bệnh nhân Những tiền chất thuốc (dạng bất hoạt thuốc độc) đưa vào thể bệnh nhân Những chất hoạt hóa tế bào ung thư có chứa loại "gen tự vẫn" dẫn đến hủy hoại thân chúng Những nghiên cứu khác tập trung vào việc dùng liệu pháp gen để ngăn tế bào ung thư tạo thêm mạch máu 3.3.3 Những nguy thử nghiệm liệu pháp gen thời Virus có thường gây nhiễm cho nhiều loại tế bào Do đó, vector virus dùng để mang gen đưa vào thể, chúng gây nhiễm cho tế bào khỏe mạnh tế bào ung thư Một nguy khác gen đưa vào sai vị trí bên DNA gây đột biến nguy hiểm cho DNA chí gây ung thư Ngoài ra, virus liposome dùng để đưa DNA vào tế bào bên thể, có tỷ lệ nhỏ xảy khả DNA đưa vào tế bào sinh sản bệnh nhân cách vô ý Khi đó, chúng gây thay đổi di truyền đến hệ sau bệnh nhân có sau điều trị Những mối lo ngại khác bao gồm khả gen đưa vào lan rộng mức, tạo nhiều protein gây nguy hiểm, vector virus gây viêm phản ứng miễn dịch, virus truyền từ bệnh nhân đến người khác vào môi trường Các nhà khoa học thử nghiệm động vật để xác định tránh nguy trước thực thử nghiệm lâm sàng người [8] 3.3.4 Những vấn đề xã hội đạo đức xung quanh liệu pháp gen Nhìn cách toàn diện vấn đề mà liệu pháp gen phải đối mặt tương tự vấn đề xảy có kỹ thuật mạnh mẽ xuất Những kỹ thuật hoàn thiện tốt chúng gây tổn hại lớn sử dụng bất cẩn http://www.ebook.edu.vn 31 Liệu pháp gen tập trung vào việc sửa chữa sai sót gen trị dứt hẳn bệnh đe dọa mạng sống, loại nghiên cứu dùng phương pháp điều hòa để thực Nhưng tương lai, kỹ thuật liệu pháp gen trở nên đơn giản dễ tiếp cận hơn, xã hội phải đối mặt với vấn đề phức tạp Một số vấn đề khả thay đổi gen di truyền trứng phôi người, tế bào sinh sản di truyền gen sang hệ sau (do tế bào sinh sản gọi tế bào mầm nên loại liệu pháp gen gọi liệu pháp gen tế bào mầm) Một vấn đề khác khả cải thiện lực người - chẳng hạn tăng cường trí nhớ, thông minh - cách can thiệp vào gen Mặc dù liệu pháp gen tế bào mầm cải thiện di truyền có khả mang lại lợi ích, vấn đề xảy gây lo ngại cho nhiều nhà khoa học Liệu pháp gen tế bào mầm thay đổi vĩnh viễn cấu tạo gen hệ sau Do hệ gen người bị ảnh hưởng vĩnh viễn Mặc dù thay đổi hướng đến điều tốt đẹp sai sót kỹ thuật cho hậu lâu dài sau NIH không chấp thuận thực liệu pháp gen tế bào mầm thể người Đối với vấn đề cải thiện di truyền, có mối lo lắng trở nên hàng xa xỉ dành cho người giàu có quyền lực Một số người lo lắng kỹ thuật dùng rộng rãi dẫn đến định nghĩa "bình thường" loại trừ người có mức thông trung bình đơn Và số người liên hệ phương pháp di truyền với khái niệm "ưu sinh" dùng nhiều trước đây, nghiên cứu phương pháp cải thiện chất lượng di truyền qua sinh sản chọn lọc [8] http://www.ebook.edu.vn 32 KẾT LUẬN Việc nghiên cứu di truyền học tế bào nói chung di truyền tế bào soma nói riêng quan trọng, có ý nghĩa thiết thực việc tìm nguyên nhân gây bệnh, biện pháp điều trị phòng chống bệnh ung thư, từ ngăn chặn làm giảm thiểu tỉ lệ tử vong ung thư gây Ngày nay, với thành tựu ngày phát triển công nghệ sinh học đại liệu pháp gen, tế bào gốc, kỹ thuật sinh học phân tử… mở hứa hẹn to lớn việc điều trị bệnh ung thư Tuy nhiên, khoảng phần tư trường hợp tử vong ung thư Tần suất nhiều loại ung thư tăng lên tỷ lệ người già dân số ngày tăng Cuộc chiến chống ung thư kéo dài, vậy, cần tiếp tục bổ sung hiểu biết ung thư cần có nhiều tiến phương pháp công cụ nghiên cứu ung thư Kiến thức chế ung thư tăng dẫn đến nhiều hy vọng tìm thuốc trị có hiệu Khi hiểu biết kết hợp với kiến thức tích lũy từ trước đến việc phòng chống ung thư, có quyền hy vọng u ng thư không bệnh đáng sợ kỷ 21 http://www.ebook.edu.vn 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Văn Bảo, Trần Thị Thanh Hương, Di truyền y học, Nxb Giáo dục, 2008 Nguyễn Như Hiền, Di truyền tế bào, Nxb Đại học quốc gia Hà Nội, 2005 Nguyễn Phú Hùng, Bài giảng di truyền y học, Trường Đại học Khoa Học, ĐH Thái Nguyên Nguyễn Viết Nhân, Hà Thị Minh Thi, Di truyền y học, Nxb Đại học Huế, 2005 Khuất Hữu Thanh, 2006, Kỹ thuật gen nguyên lý ứng dụng, Nxb Khoa học Kỹ thuật, trang 243-245 Tom Strachan, Andrew P read, Human molecular genetics, Gland publishing, 2004 7.http://vi.wikipedia.org/wiki/Ung_th%C6%B0#.C4.90i.E1.BB.81u_tr.E1.BB.8 B_ung_th.C6.B0 http://giangduong.benhthan.com/ung-thu/77-ung-thu/1883 http://www.ebook.edu.vn 34