CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.3. Những nghiên cứu trong và ngoài nước về đột biến gen IDH
1.3.1. Trong nước
Nghiên cứu năm 2015 của tác giả Hoàng Anh Vũ và cộng sự về đột biến gen IDH1 bằng kỹ thuật ASO-PCR để xác định đột biến p.R132H của gen IDH1 do thay đổi từ Guanine thành Adenine tại nucleotide 395. Đột biến gen IDH1 là đột biến thường gặp nhất, chiếm >90% các loại đột biến gen
IDH1/2. Tuy nhiên nghiên cứu này chỉ xác định được một loại đột biến gen
của IDH1, trong khi thực tế đột biến gen IDH bao gồm cả IDH1 và IDH2,
trong mỗi loại đột biến gen IDH1/2 lại có nhiều loại đột biến gen khác [1]. Kết quả nghiên cứu trên 33 trường hợp u sao bào từ độ I đến IV như sau: Bảng 1.10. Kết quả nghiên cứu của tác giả Hoàng Anh Vũ
Phân độ u sao bào về mô học Độ I Độ II Độ III Độ IV Tổng cộng
32
Nghiên cứu này chỉ thực hiện trên u sao bào nhưng trên thực tế u tế bào thần kinh đệm ít nhánh cũng có đột biến gen này với tỉ lệ cao, do đó chưa khái quát được tỉ tệ đột biến gen trên dân số u tế bào thần kinh đệm nói chung như định nghĩa.
Các nghiên cứu khác về UTBTKĐLT trong nước như của tác giả Nguyễn Thị Thơm (2019), Vũ Đình Quang (2018) có nghiên cứu về bất thường phân tử nhưng khơng có nghiên cứu nào về đột biến gen IDH1/2 và các bất thường phân tử chính trong phân loại của WHO 2016 [2], [3].
1.3.2. Ngồi nước
Năm 2008 bản đồ gen ung thư (TCGA) lần đầu tiên xác định đột bến gen IDH trong mẫu u nguyên bào thần kinh đệm. Trong nghiên cứu của D. Williams Parsons và cộng sự, 20661 đoạn gen mã hóa protein của 22 mẫu mô bệnh nhân bị u nguyên bào cả nguyên phát và thứ phát được sử dụng để tìm đột biến gen. Có 5 mẫu (22%) có đột biến gen IDH1 trong đó Adenin thay thế Guanin làm cho Arginin chyển thành Histidine ở vị trí codon 132 (R132H). Điều ngạc nhiên là 5 trường hợp có đột biến đều rơi vào bệnh nhân u nguyên bào thứ phát, 16 ca u ngun phát khơng có ca nào có đột biến IDH [65]. Trong một bài báo tổng kết y văn 1345 trường hợp u nguyên bào thần kinh đệm có 5,6% u nguyên phát và 76% u thứ phát có đột biến gen IDH1. Đột biến gen IDH1 cũng hiện diện 70% u sao bào độ II, 62-80% u tế bào thần kinh đệm ít nhánh và u hỗn hợp sao bào và tế bào thần kinh đệm ít nhánh độ II-III [108]. Nghiên cứu TCGA cũng cho thấy những bệnh nhân có đột biến gen IDH có thời gian sống cịn cao hơn nhóm IDH bình thường: 3,8 năm so với 1,1 năm. Các nghiên cứu sau này cũng cho kết quả tương tự [24]. Sau khi nghiên cứu đầu tiên được công bố, số lượng các bài báo về đột biến gen trong u não tăng dần theo thời gian như hình dưới đây:
S ố lư ợn g bà i b áo Năm
Hình 1.11. Các mốc thời gian bắt đầu và số lượng bài báo tích lũy về nghiên cứu đột biến gen IDH và 1p19q theo năm
“Nguồn: Matthew D. Wood, 2019” [106]
Đột biến IDH cũng có thể xảy ra đồng thời với các đột biến khác như là cùng với TP53 trong u sao bào, cùng với 1p/19q trong u tế bào thần kinh đệm ít nhánh.
Có 3 gen mã hóa IDH: IDH1, IDH2, IDH3. IDH1 và IDH2 tạo 2 phần tử tương đồng trong khi IDH3 tạo 4 phần tử khác biệt chứa 2 phần tử α, 1β và 1γ. Chức năng của IDH3 trong chu trình Kreb chuyển Isonitrate thành α Ketoglutarate (α-KG) và NAD+ thành NADH. IDH1 và IDH2 lần lượt có trong bào tương và ti thể giảm tạo NADPH từ NADP+ bằng cách xúc tác quá trình Oxy hóa khử nhóm Carboxin ra khỏi hợp chất hữu cơ của Isocitrate đến α-KG ngồi chu trình Kreb. NADPH được sản xuất chính bởi G6PDH, malate dehydrogenase và IDH. Sự tiếp xúc trên với các gốc tự do và mẫu Oxy phản ứng, những tế bào với nồng độ IDH thấp trở nên nhạy cảm với Oxy hóa. Những nghiên cứu gần đây cho thấy ngồi những enzyme chính trong chu trình acid citric, IDH cịn đóng vai trị chính trong duy trì tình trạng phản ứng Oxy hóa khử tế bào và dự đốn rằng IDH đóng vai trị chính trong hàng rào tế bào chống lại q trình stress Oxy hóa.
34
Đột biến tại R132 bất hoạt khả năng protein gắn isocitrate và hủy bỏ hoạt động xúc tác bình thường của nó. Kết quả làm giảm mức độ của αKG và NADPH, điều đó đóng vai trị quan trọng cần thiết để duy trì giảm nồng độ Glutathione để chống lại mẫu oxy phản ứng.
Đột biến IDH và sự hình thành khối u: Có 2 bằng chứng cho thấy đột biến IDH1 gây ung thư. Thứ nhất: hiện tượng khảm thân thể của IDH1/2 tại R132 gây hội chứng loạn sản sụn, bệnh Ollier, hội chứng Maffucci được đặc trưng bởi những u máu và u sụn, những bệnh này làm tăng nguy cơ u xuất hiện u tế bào thần kinh đệm. Thứ hai: đưa gen IDH đột biến vào trong tế bào làm tăng sinh, tăng hình thành cụm tế bào và mất khả năng biệt hóa. Chính xác thì IDH gây ung thư như thế nào thì chưa rõ. Các nghiên cứu invitro gần đây cho thấy protein đột biến IDH1 đạt được khả năng chuyển αKG thành 2- HG. Điều này được hỗ trợ bởi nồng độ 2-HG tăng trong u tế bào thần kinh đệm chứa đột biến IDH1. Phát hiện này làm hình thành giả thuyết IDH1 là gen sinh ung thư và 2-HG là chất chuyển hóa ung thư [17] [18].
Thời điểm nào 2-HG hoặc IDH1 đột biến hoặc cả 2 xúc tiến ung thư vẫn chưa rõ ràng. Trẻ em bị lỗi chuyển hóa bẩm sinh được phát hiện tăng nguy cơ hình thành ung thư. Lỗi này làm tăng S-2-HG mà không làm tăng R- 2-HG dù có một điều thú vị là những người bị acid niệu do R-2-HG có đột biến IDH2 mà khơng bao giờ có đột biến IDH1. Hơn nữa IDH1 bình thường cũng xúc tác chuyển hóa α-KG thành 2-HG mặc dù ít hơn IDH đột biến.
1.4. Các hương pháp chẩn đoán đột biến gen IDH
Đột biến gen IDH rất hữu dụng trong chẩn đoán phân biệt những tổn thương não do u tế bào thần kinh đệm và tổn tương não không do u, giữa u sao bào lông và u sao bào lan tỏa độ II, giữa u sao bào thoái sản và u nguyên bào thần kinh đệm, giữa u nguyên bào thần kinh đệm nguyên phát và thứ phát, giữa u sao bào và u tế bào ống nội tủy. Các phương pháp chẩn đốn đột biến gen
IDH bao gồm giải trình tự gen, chụp cộng hưởng từ phổ và nhuộm hóa mơ
miễn dịch [18].
a. Giải trình tự gen
Giải trình tự gen địi hỏi phòng xét nghiệm chuyên sâu, nhân sự phải được đào tạo, dụng cụ mắc tiền và không phải trung tâm nào cũng làm được. Hơn nữa có thể gặp âm tính giả do mẫu ADN khơng phù hợp như là mẫu sinh thiết nhỏ, mẫu mơ u có hoại tử lan rộng hoặc lẫn lộn với mơ u bình thường. Đột biến ở Exon 4 của IDH1 được xác định bởi giải trình tự. Đoạn mồi xi được dùng là: 5’CGGTCTTCAGAGAAGCCATT3’ và đoạn mồi ngược là 5′GCAAAATCACATTATTGCCAAC3′.
b. Hóa mơ miễn dịch
Nhuộm hóa mơ miễn dịch nhạy hơn giải trình tự trong việc xác định đột biến IDH nhưng lại tăng phản ứng chéo gây nên hiện tượng dương tính giả. Cho nên giải trình tự vẫn là phương pháp tin cậy hơn [5], [94].
c. Chụp MRS
Nồng độ cao D2-HG có thể xác định được bằng MRS. Ngưỡng xác định là 1mM (1µmo/g), tuy nhiên tỉ lệ dương tính giả là 22%. Đột biến IDH gây tích tụ q mức chất chuyển hóa ung thư là D2-HG ở ngưỡng 5-35 mM, nó gấp 2-
3lần trong các u có IDH bình thường hoặc mơ não lành [39]. D2-HG được cho là dấu ấn sinh học tối ưu cho đột biến IDH vì 3 lý do:
- Hầu nhưng khơng có D2-HG trong tế bào bình thường, nếu có chỉ ở dạng vết
- 99% u có đột biến IDH làm tăng D2-HG
- Chỉ có 1 nguyên nhân làm tăng D2-HG được biết đến là toan nước tiểu do hydroxyglutarate, đó là bệnh hiếm gặp, bẩm sinh, biểu hiện từ nhỏ.
36
Hình 1.12. MRS phát hiện D2-HG của u nguyên bào thần kinh đệm có đột biến gen IDH1, trong hình trên đường màu đỏ là mơ não bình thường, đường
màu xanh là mơ u não.
“Nguồn: Ovidiu C. Andronesi, 2013”[6].
1.5. Đột biến IDH ngoài hệ thần kinh trung ương
Đột biến IDH cũng có thể xảy ra ngồi hệ thần kinh trung ương ví dụ như IDH1 xảy ra trong 9% bạch cầu cấp dòng tủy, IDH2 từ 15-33%. IDH1/2 có trong 5% hội chứng loạn sản tủy, 8,8% tăng sinh tủy và chỉ dưới 10% bạch cầu cấp dịng tủy thứ phát. Khơng giống như u ở hệ thần kinh trung ương, có đột biến IDH lại dự báo một tiên lượng xấu hơn so với khơng có đột biến trên những bệnh nhân loạn sản tủy và tăng sinh tủy [33].
1.6. Tầm quan trọng của đột biến gen IDH trong u tế bào thần kinh đệm
lan tỏa
1.6.1. Tần su t mới mắc hàng năm của UTBTKĐLT
Tại Mỹ từ năm 2005-2009 có 311202 ca u não, trong đó u não ác tính chiếm 109,695 ca. Số bệnh nhân UTBTKĐLT chiếm 30,3%. Trong đó tỉ lệ mắc UNBTKĐ, u sao bào, UTBTKĐIN và u hỗn hợp tế bào thần kinh đệm ít nhánh và u sao bào lần lượt là 15,8%, 6,3%, 1,8% và 1% [95].
Tần suất mới mắc hàng năm tại Mỹ và tại Hàn Quốc là 20,59 và 20,06 ca trên 100000 dân mỗi năm.
1.6.2. Tỉ lệ tử vong, tiên lượng sống còn
Nghiên cứu CBTRUS năm 2012 tại Mỹ cho thấy tỉ lệ phần trăm sống còn sau 1, 2, 3, 4, 5, 10 năm trên 60984 ca u não nguyên phát từ năm 1995- 2009 như sau [95]:
Bảng 1.11. Tỉ lệ sống hàng năm theo CBTRUS năm 2012 tại Mỹ
Giải phẫu bệnh U sao bào độ II U sao bào độ III UNBTKĐ
UTBTKĐIN độ II UTBTKĐIN độ III U hỗn hợp sao bào và UTBTKĐIN
“Nguồn: Therese A. Dolecek, 2012”[95]
Nghiên cứu của Yan Yoan năm 2016 trên 38095 ca u tế bào thần kinh đệm lan tỏa trong giai đoạn 1992-2008 tại Canada cho thấy tỉ lệ sống còn sau 1, 2, 5 năm như sau:
Bảng 1.12. Tỉ lệ sống hàng năm từ năm 1992-2008 tại Canada, Giải phẫu bệnh
U sao bào độ II U sao bào độ III UNBTKĐ
UTBTKĐIN độ II UTBTKĐIN độ III
U hỗn hợp sao bào và UTBTKĐIN
38
Nghiên cứu năm 2015 tại Nhật Bản dựa trên dữ liệu 13431 ca u tế bào thần kinh đệm lan tỏa được điều trị từ năm 2001-2004 cho thấy tỉ lệ sống không triệu chứng và tỉ lệ sống còn sau 5 năm như sau [59]:
Bảng 1.13. Tỉ lệ sống khơng triệu chứng và sống cịn tại Nhật Bản từ 2001-2004.
Giải phẫu bệnh
U sao bào độ II U sao bào độ III UNBTKĐ
UTBTKĐIN độ II UTBTKĐIN độ II
U hỗn hợp sao bào và UTBTKĐIN
“Nguồn: Yoshitaka Narita, 2015” [59].
1.6.3. Vai trò của đột biến gen IDH trong chẩn đoán, tiên lượng và điều trị
bệnh u tế bào thần kinh đệm lan tỏa 1.6.3.1. Trong chẩn đốn
Đột biến gen IDH có giá trị trong chẩn đốn và phân loại UTBTKĐLT độ ác tính thấp, mức độ bằng chứng là mức độ II [105].
Đột biến gen IDH dùng để phân biệt giữa những thương tổn của hệ thần kinh trung ương không tăng sinh với các u tế bào thần kinh đệm lan tỏa. Ví dụ như tổn thương giả u sau khi điều trị hóa xạ với u tế bào thần kinh đệm tái phát. Tổn thương viêm nhiễm lành tính, nhồi máu não với các u tế bào thần kinh đệm lan tỏa. Điều đặc biệt là u tế bào thần kinh đệm lan tỏa đa phần chứa đột gen
IDH, mà sản phẩm chuyển hóa của IDH là D2-HG tăng cao trong tế bào vượt xa
ngưỡng phát hiện của MRS. Do đó bên cạnh phương pháp xâm lấn phải có được mẫu mơ mới xác định được đột biến gen chúng ta có thể MRS để xác định
đột biến gen IDH. Nếu như có đột biến gen IDH trên MRS sẽ gợi ý đây là u tế bào thần kinh đệm lan tỏa, từ đó có thể lên kế hoạch điều trị chính xác hơn cho bệnh nhân [6], [19].
Đột biến gen IDH dùng để phân biệt giữa những thương tổn của hệ thần kinh trung ương do u tế bào thần kinh đệm lan tỏa với những u tăng sinh khác của hệ thần kinh trung ương. Nghiên cứu của Hai Yan và cộng sự năm 2009 trên 939 mẫu mơ u trong đó 494 mẫu mơ u ngồi hệ thần kinh trung ương và
445mẫu mơ não. Kết quả cho thấy khơng có đột biến gen IDH của mẫu mơ u ngồi hệ thần kinh trung ương và trong các mẫu mô u của hệ thần kinh trung ương cũng khơng thấy có đột biến gen IDH trên u sao bào lông, u tế bào ống nội tủy, u nguyên tủy bào, u nguyên bào thần kinh đệm ở trẻ em [108].
Đột biến gen IDH dùng để phân biệt các loại u tế bào thần kinh đệm khác nhau. Như đã đề cập ở trên, chúng ta không tìm thấy đột biến gen IDH trên u sao bào lơng. U nguyên bào thần kinh đệm ác tính tỉ lệ đột biến gen
IDH cũng chỉ 12% và đa số là u nguyên bào thần kinh đệm thứ phát [65].
Nếu phối hợp với dấu ấn sinh học phân tử khác như đột biến đồng mất đoạn 1p/19q có thể phân biệt u sao bào với UTBTKĐIN. Còn phối hợp với đột biến gen p53 sẽ phân biệt được UNBTKĐ nguyên phát hay thứ phát [51].
1.6.3.2. Trong tiên lượng
UTBTKĐLT có đột biến gen IDH1/2 dự đốn thời gian sống cịn dài hơn đáng kể so với các bệnh nhân khơng có đột biến gen này. Điều này đã được báo cáo khi phát hiện đầu tiên về sự đột biến gen IDH1/2 trong UNBTKĐ và liên tiếp sau đó các nghiên cứu mẫu lớn đột biến gen IDH1/2 về UTBTKĐLT [108].
Trong UNBTKĐ, có sự liên quan đáng kể giữa các đột biến gen
IDH1/2 với thời gian sống còn và thời gian tiến triển không triệu chứng đã
40
Tuy nhiên, ở những bệnh nhân bị u tế bào thần kinh đệm lan tỏa độ ác tính thấp, vai trị tiên đốn của những đột biến gen IDH1/2 vẫn còn nhiều tranh cãi, mặc dù bệnh nhân có đột biến gen IDH1/2 có khuynh hướng cho thấy sống sót lâu hơn. Các nghiên cứu độc lập về u sao bào độ II và III, các đột biến gen IDH1/2 tiên lượng cho thời gian sống còn lâu hơn và thời gian tiến triển không triệu chứng kéo dài hơn.
Đối với những bệnh nhân UTBTKĐLT tại Nhật, các đột biến gen
IDH1/2 có liên quan đáng kể với sự cải thiện thời gian sống còn và thời gian
tiến triển không triệu chứng ở các khối u ở độ III theo WHO nhưng không ở độ II theo WHO hoặc trong UNBTKĐ.
1.6.3.3. Ảnh hưởng của gen trong phác đồ điều trị
Tác động của các đột biến gen IDH1/2 đối với đáp ứng xạ trị và hóa trị liệu trong u tế bào thần kinh đệm chưa được làm sáng tỏ. Dù sao, sự nhạy cảm điều trị cao hơn dự kiến cho u có đột biến gen IDH1/2 hơn là các tế bào u khơng có đột biến.
Hiện nay khơng có liệu pháp nhắm trúng đích cụ thể vào các đột biến gen IDH1/2. Tuy nhiên, các en yme đột biến IDH là ứng cử viên hấp dẫn cho liệu pháp nhắm trúng đích trong các u tế bào thần kinh đệm và đang hình thành sự quan tâm đến việc phát triển các liệu pháp liên quan đến IDH. Mục tiêu là chặn chuyển hóa ung thư của D-2-HG bằng cách ức chế thông qua các men đột biến IDH. Phục hồi chức năng IDH thông thường, thay thế α-KG đã