Nghiên cứu sự đột biến gene k RAS và mối liên quan đột biến gene k RAS với một số đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng bệnh ung thư đại trực tràng

Luận văn

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư (UT) nguyên nhân gây tử vong hàng đầu giới, bệnh có xu hướng ngày gia tăng Dựa ước tính tình hình UT tồn cầu năm 2008 (GLOBOCAN 2008), giới có khoảng 12.700.000 trường hợp UT 7.600.000 trường hợp tử vong UT năm 2008 [75] Ung thư đại trực tràng (UTĐTT) nguyên nhân gây tử vong cao hàng thứ tử vong UT nói chung Theo Hiệp hội phòng chống UT quốc tế (Union for International Cancer Control - UICC), ước tính giới năm có khoảng 1.000.000 trường hợp UTĐTT phát khoảng 500.000 người chết bệnh [36] Tỉ lệ mắc bệnh vùng miền, châu lục có khác Ở Việt Nam, UTĐTT đứng thứ sau UT dày, phổi, vú vịm họng Trong UT đường tiêu hóa UTĐTT đứng thứ 2, sau UT dày Theo thống kê Bệnh viện K Hà Nội, tỉ lệ mắc UTĐTT 9% tổng số bệnh nhân (BN) UT nói chung Tuy nhiên, so với UT đường tiêu hóa UTĐTT loại có tiên lượng tốt [1], [8], [18], [19] Cơ chế hình thành phát triển UTĐTT biến đổi tích lũy gen tế bào niêm mạc đại trực tràng (ĐTT) Sự tích lũy dần biến dị di truyền thường phải trải qua nhiều năm (từ 10 - 20 năm), điều phù hợp với nghiên cứu dịch tễ học di truyền diễn biến UTĐTT trải qua nhiều bước [32], [76] Sự phát triển vượt bậc ngành Công nghệ y sinh, cho phép xác định tương đối xác, đầy đủ nhanh tất dạng đột biến quan trọng dòng tế bào UT phổ biến UT phổi, u lympho ác tính, UTĐTT… Điều đáng ngạc nhiên mang nhiều đột biến khả phát triển tế bào UT dường lại lệ thuộc chủ yếu vào nguồn tín hiệu sinh trưởng một nhóm gen sinh UT (oncogene) định Những oncogene mã hóa protein đóng vai trị mắt xích đường tín hiệu nội bào Những đột biến làm cho tế bào UT có khả tăng sinh vơ hạn, liên tục phân chia thực trình xâm lấn, di căn… Tuy nhiên, đặc điểm làm phơi bày “gót chân Achilles” tế bào UT Bằng việc “đánh sập” oncogene chủ chốt HER2, K-RAS, β-catenin, cyclin E, B-Raf… công nghệ iRNA, nhà khoa học thành công việc ức chế phát triển nhiều loại tế bào UT in vitro [49] Những nghiên cứu mơ hình chuột biến đổi gen tiếp tục khẳng định tầm quan trọng gen đích nhiều bệnh UT, có oncogene K-ras UTĐTT [74] Từ chứng trên, hệ thuốc điều trị UT có khả tác động xác tới đích tiềm tế bào UT đời - liệu pháp điều trị đích Ở Việt Nam, có nhiều nghiên cứu UTĐTT, chủ yếu đặc điểm lâm sàng, hình ảnh nội soi mơ bệnh học (MBH), cịn thấy có nghiên cứu đột biến gen UT nói chung UTĐTT nói riêng Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu đột biến gen K-RAS mối liên quan với số đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng ung thư đại trực tràng” tiến hành nhằm mục tiêu sau: Nghiên cứu tình trạng đột biến gen K-RAS bệnh nhân ung thư biểu mô đại trực tràng Tìm hiểu mối liên quan đột biến gen K-RAS với số đặc điểm lâm sàng, hình ảnh nội soi, giải phẫu bệnh nồng độ CEA bệnh nhân ung thư biểu mô đại trực tràng CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Gen ung thư đại trực tràng Từ nghiên cứu chế phát sinh phát triển UTĐTT có liên quan đến biến đổi gen tham gia vào chuyển dạng từ tế bào lành sang tế bào UT Các gen chia thành nhóm: gen UT, gen ức chế UT gen sửa chữa DNA [49] Để hình thành UT phải có đột biến nhóm gen UT gen ức chế UT Khi gen tiền UT bị đột biến thành gen UT gen ức chế UT bị bất hoạt bị tổn thương, lúc tín hiệu cho tế bào phát triển vượt tín hiệu điều hịa phát triển tế bào nhanh chóng vượt khỏi tầm kiểm sốt UT hình thành [2], [29], [93] 1.1.1 Các gen ung thư Gen UT (oncogene) định nghĩa gen đột biến mà biến đổi chúng gây nguy UT thúc đẩy trình UT Bình thường gen UT trạng thái gen tiền UT có vai trị điều hịa chu trình tế bào, phát triển biệt hóa tế bào [49] Khi bị đột biến gen tiền UT biểu mức tín hiệu phân chia tế bào làm tế bào tăng sinh thừa thãi, trở thành gen UT (oncogene) [140] Một số gen UT cho có vai trị quan trọng q trình phát triển UTĐTT là: 1.1.1.1 Gen RAS Các gen UT khẳng định có liên quan đến UTĐTT họ gen RAS bao gồm H-RAS, K-RAS, N-RAS, mã hóa cho protein 21-kDa Protein RAS có vai trị việc truyền tín hiệu từ bề mặt tế bào vào nhân, điều hòa khung xương tế bào phân chia tế bào Dạng đột biến gen RAS, gây hoạt hóa loạt protein kinase thành sóng, gây phosphoryl phân tử protein truyền tín hiệu nhân Chức gen RAS bị hoạt hóa liên quan đến yếu tố sinh mạch chết tế bào theo chương trình (apoptosis) [38], [144] Đột biến K-RAS2 phát từ 37 - 41% tất UTĐTT Đột biến gen K-RAS N-RAS tìm thấy 50% khối u ĐTT [50] Tần số đột biến tăng theo kích thước độ loạn sản polype, nhiên tần số không tăng chuyển từ polype sang UT Các u tuyến với đường kính > 1cm có tần số đột biến gen K-RAS 50% [48], tương tự đột biến gặp UT Ngược lại, u tuyến có đường kính nhỏ (< 1cm) có < 10% gen RAS bị đột biến, chứng tỏ đột biến gen RAS đột biến mắc phải trình u tuyến phát sinh, đột biến gen RAS dường có vai trị tiên phong u tuyến [50] 1.1.1.2 Giảm methyl hóa DNA Methyl hóa DNA có vai trị phức tạp phát triển UT Giảm methyl hóa Bodmer, Bishop Karran đưa năm 1994, liên quan đến tăng biểu gen đóng vai trị hoạt hóa gen UT K-RAS Tương tự tăng hoạt hóa DNA xảy đồng thời với giảm methyl hóa vùng khác gen nhiều loại UT [49], [50] 1.1.1.3 Gen C-MYC Gen MYC (Myelocytomatosis) mã hóa cho yếu tố phiên mã trực tiếp liên quan đến phát triển khối u Sản phẩm protein mã hóa gen MYC có cấu trúc bình thường, gia tăng số lượng, hậu hoạt hóa gen MYC tăng biểu gen Các gen MYC coi gen tiền UT, tế bào mang gen tiền ung thư MYC gọi C-MYC [49], [50], [132] 1.1.2 Các gen áp chế ung thư Gen áp chế UT (tumor suppressor gene) loại gen UT tạo đột biến làm chức Bình thường gen liên quan đến kiểm soát ức chế phân chia tế bào, biệt hóa tế bào mã hóa tế bào chết theo chương trình Sự hoạt tính gen gây khả kiểm soát phát triển bình thường tế bào, làm biến đổi tế bào lành thành tế bào ác tính [52] 1.1.2.1 Gen APC Sự phát biến đổi di truyền bệnh đa polype tuyến gia đình (Familial adenomatous polyposis - FAP) sở cho phát minh gen đa polype tuyến ĐT (Adenomatous polyposis Coli - APC) Gen APC nằm 5q21, mã hóa cho protein gồm 2843 axit amin, gen APC có chức ức chế UT [50] APC gen đích quan trọng phát triển UTĐTT coi gen giữ cổng (gatekeeper) [50], giúp kiểm soát phát triển tế bào theo số chế khác nhau, bao gồm điều hịa kết dính tế bào, xử lý đường truyền tín hiệu, trì khung xương tế bào, phân chia tế bào chết tế bào theo chương trình Mất bất hoạt gen APC dẫn đến cân phân chia tế bào, chết tế bào rối loạn phát triển tế bào Đột biến gen APC gặp 70% tất UTĐTT, nghiên cứu thống bất hoạt chức gen APC tạo sóng ban đầu cho lan tràn dịng tế bào tiền UT Gen APC dường có liên quan đến khởi phát polype tuyến [71] 1.1.2.2 Gen P53 Protein p53 Lane D Levine A phát vào năm 1979 Gen P53 mã hóa cho protein p53 chứa 393 axít amin, gen ức chế UT [50] Gen P53 có chức chủ yếu đáp ứng lại tổn thương DNA, pha (G1), kích thích sửa chữa DNA thúc đẩy chết tế bào theo chương trình, gen P53 đóng vai trị chủ đạo việc trì tính ổn định DNA nên coi “người trông giữ gen” [56], [118] Khi gen P53 bị đột biến, chế bị dịng tế bào có thêm đột biến khác để tiến triển UT Trong q trình phát triển UTĐTT, đột biến gen P53 xảy nhiễm sắc thể tính dị hợp tử Đột biến gen P53 gặp 50% UT người 50% ung thư biểu mô tuyến (UTBMT) ĐTT Nhưng đột biến gen P53 gặp polyp tuyến [50], [73] Như vậy, bất hoạt gen P53 có liên quan đến q trình chuyển từ polyp tuyến lành tính sang UT 1.1.2.3 Gen MCC Gen MCC (mutated in colon cancer), nằm 5q2, gần gen FAP Gen MCC mã hóa cho protein gồm 829 axít amin, gần giống với cấu trúc protein APC Dường có liên quan vai trị gen với gen APC chưa rõ [49] 1.1.2.4 Gen DCC Gen DCC (deleted in colon cancer) nằm vai dài nhiễm sắc thể 18 (18q21), gen ức chế UT Vai trò gen DCC ức chế UT làm tương tác bình thường tế bào Đột biến gen DCC gặp 13% UTĐTT, nhiên vai trị xác gen DCC cịn chưa rõ Đột biến gen DCC gặp u tuyến nhỏ, u tuyến phát triển thành ung thư biểu mơ (UTBM) chỗ tần số đột biến lại tăng lên, tăng với phát triển xâm lấn khối u [50] 1.1.2.5 Gen R11 Gen R11 mã hóa cho thụ thể truyền tín hiệu yếu tố phát triển n-2 (TGF2) Gen R11 ức chế tế bào phát triển ĐTT liên quan đến chết tế bào theo chương trình Ung thư phát triển đột biến ảnh hưởng đến chế kiểm sốt chết tế bào theo chương trình Trong khối u có tính khơng ổn định vi vệ tinh (Microsatellite instability - MSI), 80 - 90% có đột biến gen R11 [49], [85], [103] Tuy nhiên, cần phải có đột biến gen khác với MSI khối u phát sinh 1.1.2.6 Gen SMAD4 Là thành viên họ gen SMAD tạo nên mạng lưới liên kết nội bào, vai trị gen SMAD4 mã hóa cho protein vừa nhận tín hiệu từ bề mặt màng vào nhân tế bào, đột biến gen SMAD4 gặp từ 10 - 30% UTĐTT [50] Hệ thống SMAD có chế bảo đảm cho tế bào có nhạy cảm khác môi trường ngoại bào, gen SMAD4 dường đích bất hoạt UTĐTT đóng vai trị quan trọng giai đoạn trình phát sinh UTĐTT [51], [102], [117] 1.1.3 Các gen sửa chữa lỗi ghép cặp sai (DNA-mismatch repair) Gen hMSH2 vị trí nhiễm sắc thể số (2p16) gen hMLH1 nhiễm sắc thể số (3p21), gen đóng vai trị phát triển UTĐTT di truyền không polype - Hội chứng Lynch (Hereditary non-polyposis colorectal cancer - HNPCC) Chúng có nhiệm vụ sửa chữa DNA tổn thương trình chép DNA Đột biến gen chép DNA sai lệch dẫn đến đột biến tăng lên, gặp hội chứng Lynch gặp 15% UTĐTT tản phát [48], [116] Như vậy, q trình phát sinh UTĐTT có nhiều gen tham gia Dưới số gen tham gia vào trình phát triển UTĐTT [49], [84], [125] Bảng 1.1 Một số gen tham gia vào trình phát triển ung thư đại trực tràng Gen Vị trí NST Hội chứng Protein APC [50] 5q21 Kết dính tế bào, kiểm sốt CĐa polyp tuyến gia MYC, chết tế bào theo đình chương trình hMSH2 [48] 2p16 UTĐTT di truyền không polyp Sửa chữa lỗi ghép cặp DNA hMLH1 [116] 3p21 UTĐTT di truyền không polyp Sửa chữa lỗi ghép cặp DNA P53 [50] 17p13 Ức chế khối u, sửa chữa DNA tổn thương, chết tế bào theo chương trình Kiểm sốt chu kỳ tế bào DCC [50] 18q21 Gen ức chế khối u Liên kết tế bào MCC [49] 5q21 Gen ức chế khối u Chưa rõ K-RAS [45] 12p Gen gây UT Gắn GTP C-MYC [50] 8q24 Gen gây UT Tổng hợp DNA R11 [85] 6q26 Gen ức chế khối u Gen tiếp nhận TGF-2 Gen ức chế khối u Hoạt hóa TGF- IGF-IIR [103] 1.2 Gen K-RAS ung thư đại trực tràng 1.2.1 Gen K-RAS Kể từ phát từ thập niên 70 kỉ 20, cấu trúc, chức vai trò gen K-RAS ngày sáng tỏ 1.2.1.1 Cấu trúc gen K-RAS Gen K-RAS nằm nhánh ngắn nhiễm sắc thể 12, vị trí 12.1: (12p12.1) Cụ thể gen K-RAS nằm từ nucleotid 25358179 đến nucleotid 25403853 nhiễm sắc thể 12 [45], [97] K-RAS Hình 1.1 Vị trí gen K-RAS nhiễm sắc thể 12 Nguồn: theo McGrath J.P (1983) [97] 1.2.1.2 Chức gen K-RAS Gen K-RAS gen sinh UT, gen K-RAS mã hóa cho protein tham gia chủ yếu việc điều hành phân chia tế bào Thông qua q trình truyền tín hiệu (transduction), protein truyền tín hiệu từ ngồi tế bào vào đến nhân tế bào Các tín hiệu kích hoạt tế bào để phát triển phân chia trưởng thành với chức chuyên biệt Các protein K-RAS GTPase GTPase enzyme có chức chuyển đổi phân tử gọi GTP (Guanosine-5,-Triphosphate) đến phân tử gọi GDP (Guanosine-5,Diphosphate) Các protein K-RAS hoạt động chuyển đổi, hoạt động (kích hoạt) hay yên nghỉ (bất hoạt) Để truyền tín hiệu, protein K-RAS phải kích hoạt cách gắn vào phân tử GTP Các protein K-RAS 10 bất hoạt chuyển đổi GTP tới GDP, protein kết hợp với GDP, khơng truyền tín hiệu tới nhân tế bào [91], [106], [110] Những sản phẩm protein gen K-RAS đóng vai trị quan trọng phân bào, khác biệt tế bào chết tế bào theo chương trình (apoptosis) [45], [58] [88], [89], [97] 1.2.1.3 Cơ chế sinh ung thư gen K-RAS Dưới tác dụng yếu tố môi trường (bức xạ, hóa chất ), đột biến gen K-RAS xảy Khi đột biến, gen K-RAS có tiềm gây chuyển biến tế bào bình thường thành tế bào UT Đột biến gen K-RAS làm thay đổi protein (amino acid) khu vực quan trọng protein K-RAS, gây protein để tiếp tục hoạt động Thay kích hoạt tăng trưởng tế bào để phản ứng lại tín hiệu đặc biệt từ bên tế bào, protein hoạt động mức (overactive protein) đạo tế bào phát triển phân chia khơng ngừng Trong q trình phát triển phôi, protein KRAS hoạt động mức phá vỡ phát triển bình thường trở thành mô định [74], [82], [90], [119] Một số đột biến gen hình thành thời gian người có mặt tế bào định Những thay đổi gọi đột biến thân (hay đột biến soma) Sự đột biến soma gen K-RAS có liên quan đến phát triển nhiều loại UT Những đột biến dẫn đến protein KRAS ln ln chủ động tác động trực tiếp đến tế bào để phát triển phân chia khơng có kiểm sốt [45], [70], [97] Nhiều nghiên cứu cho thấy, đột biến gen K-RAS phổ biến UTĐTT 1.2.2 Các phương pháp xác định đột biến gen K-RAS Nhiều phương phương pháp khác áp dụng để xác định đột biến gen K-RAS sở tỉ lệ tế bào UT mơ phân tích ... K- RAS mối liên quan với số đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng ung thư đại trực tràng? ?? tiến hành nhằm mục tiêu sau: Nghiên cứu tình trạng đột biến gen K- RAS bệnh nhân ung thư biểu mơ đại trực tràng. .. mối liên quan đột biến gen K- RAS với số đặc điểm lâm sàng, hình ảnh nội soi, giải phẫu bệnh nồng độ CEA bệnh nhân ung thư biểu mô đại trực tràng 3 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Gen ung thư đại trực tràng. .. nhiều nghiên cứu UTĐTT, chủ yếu đặc điểm lâm sàng, hình ảnh nội soi mơ bệnh học (MBH), cịn thấy có nghiên cứu đột biến gen UT nói chung UTĐTT nói riêng Vì vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu đột biến gen K- RAS