Cơ chế này đã đ−ợc nghiên cứu rất nhiều và thể hiện rõ nhất trong bệnh lơ xê mi và u lympho [25], [43].
Ngày nay ng−ời ta thấy có hàng trăm chuyển đoạn NST và mỗi loại chuyển đoạn tạo ra một sự sắp xếp mới mà hậu quả là chuyển phần khởi động của gen này tới toàn bộ hoặc một phần gen khác, làm gen đó đ−ợc phiên mã, hay chuyển một phần gen cấu trúc của gen này nối với gen khác tạo một gen lai mới và protein sản phẩm của nó có hoạt tính gây tăng sinh tế bào. Sau đây là một số chuyển đoạn NST th−ờng gặp trong bệnh máu ác tính: Chuyển đoạn (4;11) (q21;q23) và các chuyển đoạn khác liên quan tới 11q23: Bình th−ờng gen MLL (Mixed Lineage Leukemia) khu trú ở 11q23, (băng 3, vùng 2, cánh dài, NST 11) sản phẩm của nó có phần gắn lên ADN và có vai trị quan trọng cho hoạt động phiên mã các gen liên quan đến quá trình biệt hố. Trong chuyển đoạn (4; 11) gen này bị chuyển tới gắn với gen AF4 ở NST 4 [7], [17], [18], [28], [40], [43], [66].
Mark Chalk thấy chuyển đoạn này làm mất tính bình th−ờng của gen MLL và protein sản phẩm của nó khơng gắn lên ADN đ−ợc cho nên tế bào không phân chia và biệt hoá đ−ợc [40]. Theo nhiều tác giả, tế bào chuyển từ giai đoạn này sang giai đoạn khác trong chu kỳ cần đến những protein đặc thù [28], [34].ở đây thiếu những protein đó, tế bào khơng nhân lên nh−ng lại tích tụ lại ở giai đoạn G và S.
Kersey và Wang dùng kỹ thuật ni cấy và theo dõi tế bào có t(4;11) (q21;q23) thì thấy cơ chế tích tụ nhiều tế bào ác tính ở đây khơng phải là do tăng sinh mà là do tế bào tồn tại lâu, không chết [28]. Nh− vậy đây là ví dụ
điển hình của bất th−ờng gen dẫn đến rối loạn “ch−ơng trình chết của tế bào”. Ngồi chuyển đoạn (4;11) còn nhiều chuyển đoạn khác cũng liên quan tới gen MLL nh− t(6;11), t(10;11), t(11;17), [41], [66]. Đến nay ng−ời ta biết đến trên 30 chuyển đoạn NST trong các bệnh ung th− liên quan tới vị trí NST ở băng 11q23 [32].
- Chuyển đoạn t(8;21) (q22; q22) là chuyển đoạn rất th−ờng gặp trong lơ xê mi tủy cấp thể M2 (theo FAB). Hậu quả chuyển đoạn này là chuyển oncogene AML1 (Acute Myeloid Leukemia) trên NST 21 đến gắn với gen ETO (Eight Twenty One) trên NST số 8. Gen AML1 bình th−ờng mã hố protein có vai trị trong hoạt hố phiên mã làm tế bào phân chia và biệt hoá. Khi bị chuyển đoạn, thì protein sản phẩm của gen lai AML1/ETO khơng những khơng có chức năng của protein sản phẩm gen AML1 mà cịn ức chế protein AML1 bình th−ờng do đó tế bào bị ung th− hố [7]. Và nh− vậy với cơ chế này chỉ cần dị hợp tử AML1/ETO là có thể bị bệnh.
Theo Appelbaum, ng−ời ta đã thực nghiệm ghép gen AML1/ETO cho chuột thì chuột thể hiện bị bệnh nh− đồng hợp tử không có gen AML1 [7] mặc dù ngồi gen ghép, chuột cịn gen AML1 bình th−ờng.
Bằng các kỹ thuật sinh học phân tử, Downing và Head phân tích ADN của 26 bệnh nhân ng−ời Anh có t(8;21) (q22; q22) [12]. Cùng thời gian này Kozu và Miyoshi cũng dùng kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) để nghiên cứu điểm nối các gen trong chuyển đoạn (8; 21) ở 6 bệnh nhân ng−ời Nhật Bản bị lơ xê mi [31].
Các tác giả đều thấy ở tất cả tế bào mang chuyển đoạn (8; 21) đều có gen lai AML1/ETO. Nh− vậy điểm nối gen trong loại tổn th−ơng NST này là đặc hiệu.
- Chuyển đoạn (9;22) và tạo gen lai (ABL/BCR: đây là bất th−ờng đ−ợc nghiên cứu nhiều nhất.
Năm 1982, Heisterkamp, năm 1984, Groffen, và sau đó nhiều tác giả khác sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử nghiên cứu cho thấy hậu quả của t(9;
22) (q34; q11) chuyển đoạn nhiễm sắc thể đặc hiệu trong bệnh lơ xê mi hạt kinh) là mang oncogene ABL ở NST 9 đến nối với đoạn giữa của gen BCR trên NST 22 tạo nên gen lai ABL/BCR (hình 1. 5).
Hình 1.5: Mơ hình tạo các gen lai ABL/BCR do chuyển đoạn NST t(9;22) (q34;q11) (theo Hoffbrand).
1. Điểm gẫy ở exon 2 - 3/BCR tạo protein 210 KD 2. Điểm gẫy ở intron 1/BCR tạo protein 190 KD
Ng−ời ta thấy có hai điểm gãy trên gen BCR ở NST 22 để nối với gen ABL. Thông th−ờng điểm gãy ở giữa exon 2 và exon 3 của gen BCR gọi là điểm M (Major) và gen lai ABL/M-BCR mã hố một protein có trọng l−ợng phân tử 210 KD và có hoạt tính kinase mạnh hơn sản phẩm của gen ABL bình th−ờng, do đó tế bào tăng sinh có biệt hố q mức và sinh bệnh lơ xê
mi hạt kinh (Chronic Myeloid Leukemia = CML) [20], [25], [33].
Trong một số tr−ờng hợp khác, điểm gãy trên gen BCR là ở intron 1 gọi là điểm m (minor) làm gen ABL nối với gen BCR ở vị trí m, gen lai ABL/m-BCR mã hố 1 protein có trọng l−ợng phân tử 190KD. Protein này có hoạt tính tăng sinh mạnh nh−ng khơng biệt hố và gây ra bệnh lơ xê mi lympho cấp (Acute Lymphoblastic Leukemia = ALL) [25].
- Chuyển đoạn (8; 14) (q24;q32) và oncogene MYC.
Nh− đã trình bày ở trên, thay đổi oncogene MYC có thể gây bệnh lơ xê mi lympho ở gà [60], ở ng−ời, gen này nằm trên NST 8 và có thể chuyển đến NST 14 do chuyển đoạn (8;14). ở vị trí mới gen MYC khơng đ−ợc điều hồ hoạt động do đó hoạt động ở những giai đoạn trong chu kỳ phân bào mà bình th−ờng nó khơng hoạt động và hậu quả là tế bào phân chia khơng bình th−ờng [9], [17].
- Chuyền đoạn (15; 17) (q22;q11) và gen lai PML/RARα. Đây là chuyển đoạn đặc hiệu trong lơ xê mi tủy cấp, thể M3 (phân loại FAB). Chuyển đoạn này mang gen RARα (Retinoic Acid Receptor α) trên NST 17 đến gắn với gen PML (Promyelocytic Leukemia) trên NST 15 [7], [25], [62].
Bình th−ờng protein sản phẩm của gen RARα có chức năng hoạt hố q trình phiên mã (hoạt hoá để ADN dãn xoắn và tổng hợp mARN) của các gen có vai trị giúp tế bào tr−ởng thành. Cấu trúc của protein này có phần gắn vào ADN và một phần t−ơng tác với dẫn chất của acid retinoic. Trong tr−ờng hợp chuyển đoạn (15;17) gen lai RARα/PML mã hố protein mới, protein mới này khơng những không hoạt hố phiên mã mà cịn ức chế chức năng của PML bình th−ờng do đó tế bào khơng tổng hợp đ−ợc protein, khơng chín (tr−ởng thành) đ−ợc. Trong tr−ờng hợp này quá trình tr−ởng thành tế bào dừng lại ở giai đoạn tiền tủy bào.
Theo Appelbaum thì để hoạt động ức chế phiên mã, protein RARα/PML phải gắn với một phức chất khác gồm chất đồng ức chế nhân :
NCoR (Nuclear Co-repressor) và enzym histone deacetylase (HD) [7].
Hình 1.6 : Protein RARα/PML ức chế phiên m∙ và vai trò giải ức chế của ATRA (theo Appelbaum)
Hiện t−ợng gắn hai phức chất này sẽ bị ly giải với sự có mặt của dẫn chất acid retionic và khi ly giải thì protein RARα/PML khơng cịn tác dụng. Lợi dụng đặc tính này ng−ời ta dùng ATRA (All Trans Retionic Acid) để điều trị bệnh [7], [25], [43], [62]. (hình 6).
Cơ chế tạo gen lai giữa gen RARα với các gen khác cũng gặp trong một số chuyển đoạn NST 17 với NST khác nh− t(11;17) và hậu quả cũng là lơ xê mi tủy cấp, thể M3 [24],[33].
Ngồi các chuyển đoạn cụ thể trên, cịn nhiều chuyển đoạn khác gây ra sự sắp xếp lại vị trí các oncogene ở tế bào gốc sinh máu làm rối loạn hoạt động bình th−ờng của gen, dần dần dẫn đến bệnh lơ xê mi.