Phân tích các trƣờng hợp ung thƣ theo dịng họ đã cung cấp cho chúng ta bản chất bên trong về khía cạnh quan trọng của di truyền học ung thƣ. Trong trƣờng hợp HNPCC đã cho thấy sự bất ổn định di truyền có thể tồn tại ở nhiều dạng và minh chứng một cách rõ ràng rằng tính bất ổn di truyền trực tiếp thúc đẩy sự phát sinh khối u. Những ung thƣ xảy ra ở bệnh nhân HNPCC là kết quả của tính bất ổn di truyền bởi những con đƣờng sửa chữa đột biến bị bất hoạt (Hình 6) [17].
Hình 6. Con đường dẫn đến ung thư di truyền ở người thông qua đột biến các gen sửa chữa bắt cặp sai (MMR)
tính của nhiều protein. Những đột biến gây bất hoạt ở tế bào mầm của một trong các gen: MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 dẫn đến sự thay đổi hoạt tính protein, làm bất
hoạt hệ thống MMR là nguyên nhân gây HNPCC (Bảng 4).
Bảng 4. Thông tin về một số gen MMR [63]
Gen Số exon NST Số axit amin của protein Số đột biến đã đƣợc phát hiện MLH1 19 3p21 756 > 200 MSH2 16 2p16 934 > 170 MSH6 10 2p15 1360 > 30 PMS2 15 7p22 862 Rất hiếm
Phân tích di truyền các gen MMR ở ngƣời cho thấy rằng trên 90% bệnh nhân mắc HNPCC là do đột biến ở hai gen MLH1 và MSH2. Trong số các bệnh nhân ung thƣ ở độ tuổi 50 và trẻ hơn, ít nhất có một ngƣời họ hàng bị ung thƣ, khoảng 1/4 là mang các đột biến dòng mầm ở một trong các gen HNPCC bị đột biến cao, MSH2 hoặc MLH1 [43]. Riêng gen MLH1 có tần số đạt đến 1/400 và gen MSH2 là 1/500 ở nhiều quần thể [41]. Trong số tất cả các đột biến dòng mầm đƣợc báo cáo trong hội chứng Lynch, gen MLH1 có ảnh hƣởng lớn nhất, ƣớc tính chiếm khoảng 50% tổng số trƣờng hợp, sau đó là đến MSH2 (40%), MSH6 (10%) và PMS2 (<5%) (Bảng 5).
Bảng 5. Tỉ lệ các đột biến thƣờng gặp trong hai gen MLH1 và MSH2 ở các bệnh nhân
HNPCC [14] Gen Tỉ lệ đột biến thƣờng gặp Tỉ lệ gặp phải trong HNPCC Các đột đột biến thay thế nucleotit Các đột biến thêm hoặc mất nucleotit MLH1 ~ 50% 90-95% 5-10% MSH2 ~ 40% 50-80% 17-50%
Các đột biến làm mất chức năng của các gen này bao gồm đột biến dịch khung, đột biến vô nghĩa, nhầm nghĩa và trong trƣờng hợp của gen MLH1 và MSH2
có thể liên quan đến mất các vùng mã hóa lớn (Hình 7).
Hình 7. Tỷ lệ các loại đột biến phát hiện ở gen MLH1, MSH2 và MSH6 [14]
Nhƣ vậy, gen MLH1 là gen quan trọng nhất trong nghiên cứu ung thƣ ruột kết không polyp di truyền (HNPCC).
1.4.4. Gen MLH1
Gen MLH1 nằm trên NST số 3p21, tƣơng ứng với vùng gen MutL ở E. coli, nằm giữa các gen TRANK1 và LRRFIP2 với 19 exon, có kích thƣớc khoảng 57,36 kb, mARN dài 2524 bp và protein đƣợc tổng hợp từ gen MLH1 gồm 756 axit amin. Đã có hơn 250 đột biến khác nhau đã đƣợc báo cáo trong gen MLH1, các đột biến này khá phổ biến trong cộng đồng. Đây cũng là gen có số lƣợng đột biến đƣợc phát hiện nhiều nhất trong số 6 gen liên quan đến HNPCC. So với các gen khác thuộc hệ thống sửa chữa bắt cặp sai MMR, khả năng đột biến xảy ra ở gen MLH1 gây nên hội chứng Lynch là tƣơng đối cao (50%). Theo thống kê, hiện nay đã phát hiện hơn 225 đột biến trong gen MLH1 ở các bệnh nhân HNPCC, kiểu đột biến chủ yếu đƣợc tìm thấy là các đột biến thay thế (đột biến vô nghĩa, đột biến sai nghĩa, đột biến dịch khung) hoặc các đột biến thêm, mất nucleotit [15]. Rossi và cộng sự nghiên cứu trên 25 gia đình Brazil đã tìm thấy 10 trong số 25 gia đình có đột biến ở gen MLH1 và
MSH2, trong đó 8 gia đình phát hiện đột biến ở gen MLH1. Có 5 đột biến mất
nghiên cứu phát hiện có đột biến (chiếm 32,1%) [17]. Yamashita và cộng sự (2003) khi tiến hành nghiên cứu trên 31 gia đình ở Hàn Quốc đã phát hiện đƣợc 13 đột biến thay thế nucleotit làm thay đổi các axit amin tƣơng ứng, 13 đột biến thêm và 5 đột biến mất nucleotit làm thay đổi khung đọc kể từ điểm bị đột biến (Hình 8, 9, 10).
Hình 8. Vị trí của gen MLH1 trong NST số 3, gen MLH1 nằm giữa hai gen TRANK1 và LRRFIP2 [63]
Hình 9. Sơ đồ gen MLH1, các hộp màu xanh đại diện cho các exon, khoảng trống đại diện cho các intron [62]
Hình 10. Sơ đồ các protein được mã hóa bởi gen MLH1, các hộp màu xanh đánh số chỉ
thứ tự các exon mã hóa cho protein đó, ba hộp màu vàng lần lượt đại diện cho các miền mã hóa các protein: protein thủy phân ATP, các protein tương tác với dạng tương đồng MutS, các protein tương tác với PMS2, PMS1, MLH3 tạo dạng tương đồng MutL [62]
Gazzoli và cộng sự đã chứng minh rằng 60-90% đảo CpG đƣợc methyl hóa ở cytosine trong hệ gen ngƣời, mặc dù những vùng giàu CG khơng đƣợc methyl hóa thƣờng liên kết với vùng hoạt động của gen. Ở phần lớn các gen, đảo CpG đƣợc tìm thấy ở vùng trình tự promoter. Khi sự methyl hóa xảy ra, nhân tố dịch mã khơng thể gắn vào vùng promoter, khiến sự dịch mã không thể diễn ra, dẫn đến sự im lặng của gen. Nghiên cứu này đã đƣợc chứng minh dựa trên sự tăng q trình methyl hóa ở gen MLH1, đƣợc biết đến nhƣ các đột biến ngoại sinh không bị giới hạn bởi màng tế bào. Q trình tăng methyl hóa đƣợc bắt nguồn từ các alen đơn sau đó đƣợc phân bố tới các tế bào khác. Hitchins và cộng sự khi nghiên cứu 24 bệnh nhân mắc ung thƣ đại trực tràng và ung thƣ nội mạc tử cung ở độ tuổi dƣới 50, đã phát hiện 2 bệnh nhân chứa đột biến ngoại sinh ở gen MLH1. Con trai của một trong số hai bệnh
nhân này thể hiện sự methyl hóa một phần gen MLH1, tuy nhiên khi phân tích tinh trùng của anh ta khơng phát hiện đƣợc bất cứ sự methyl hóa nào ở gen này. Khi nghiên cứu tiếp với 160 bệnh nhân, họ đã phát hiện ra một bệnh nhân nữ có gen
MLH1 bị methyl hóa đƣợc kế thừa từ mẹ. Tuy nhiên, sự di truyền các đột biến ngoại
sinh không tuân theo một quy luật nhất định và với tỷ lệ rất thấp (< 1%) [33].
Những bệnh nhân bị đột biến ở gen MLH1 thƣờng có tỷ lệ cao mắc ung thƣ đại trực tràng và ung thƣ dạ dày so với các đột biến ở gen khác. Ở các gia đình mắc hội chứng HNPCC ở Châu Âu và các nƣớc Bắc Mỹ ung thƣ đại tràng không phổ biến. Ở các nƣớc châu Á nhƣ Nhật Bản, tỷ lệ mắc ung thƣ đại tràng rất cao. Mối liên hệ giữa điều kiện môi trƣờng và sự biểu hiện của ung thƣ hiện nay vẫn chƣa đƣợc làm sáng tỏ.
Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về các đột biến di truyền trong các gen MMR, đặc biệt là đối với các gen MLH1 và MSH2. Tuy
nhiên, cho đến nay ở Việt Nam chƣa có cơng trình nào nghiên cứu về các đột biến trên các gen này. Nguyên nhân chủ yếu là do:
+ Tính phức tạp của hội chứng HNPCC. Biểu hiện của các bệnh nhân HNPCC không rõ ràng, không đặc trƣng bởi số lƣợng các polyp mà chỉ làm tăng
khả năng phát triển các khối u lành tính thành các khối u ác tính gây ung thƣ. Hơn nữa tỷ lệ xâm nhập lại tƣơng đƣơng với tỷ lệ ung thƣ trong quần thế nên khó xác định đƣợc đối tƣợng nghiên cứu. Muốn tiến hành phải nghiên cứu với một số lƣợng bệnh nhân lớn.
+ Tại Việt Nam, muốn tiến hành nghiên cứu theo quá trình lịch sử gia đình là rất khó khăn, do khơng có các báo cáo chính xác về tình trạng mắc bệnh của các thành viên trong gia đình đối tƣợng nghiên cứu. Vì vậy, quá trình nghiên cứu tiến hành bằng phƣơng pháp sàng lọc gây ra nhiều khó khăn.