Bộ gen của con người có khoảng hơn 30.000 gen. Các tế bào bình thường bị ung thư hóa đa phần là do những biến đổi bất thường của một trong số các gen đó. Nhờ những tiến bộ vượt trội trong lĩnh vực Sinh học phân tử nói chung và xét nghiệm gen nói riêng ngày càng làm sáng tỏ quá trình hình thành các tế bào ung thư này. Từ đó, góp phần quan trọng vào việc điều trị cũng như ngăn ngừa sự hình thành và tiến triển của bệnh ung thư.
1. Xét nghiệm gen là gì?
Sử dụng các kỹ thuật xét nghiệm để phân tích các biến đổi bất thường hoặc thay đổi của gen được sử dụng trong nghiên cứu, chẩn đoán và điều trị các bệnh lý liên quan đến gen, như:
• Tìm hiểu bộ gen, phát hiện các cơ chế bất thường ở mức độ phân tử cũng như con đường biến đổi của các tế bào ung thư.
• Chẩn đoán xác định, chẩn đoán sớm bệnh.
• Xác định các đích phân tử để phát triển các thuốc đích nhắm vào các thay đổi đó để ức chế hoặc sửa chữa các gen bị lỗi. Từ đó, giúp kéo dài thời gian sống cũng như chất lượng sống của người bệnh, giảm độc tính của phương pháp điều trị kinh điển.
• Theo dõi điều trị bệnh cho bệnh nhân.
2. Mối liên hệ giữa gen và ung thư
Ung thư là một nhóm các bệnh liên quan đến việc tăng sinh tế bào một cách mất kiểm soát và những tế bào đó có khả năng xâm lấn những mô khác bằng cách phát triển trực tiếp vào mô lân cận hoặc di chuyển đến những bộ phận khác trong cơ thể (di căn).
Ngày nay, người ta đã biết rằng có ba nhóm gen liên quan đến quá trình phát sinh, phát triển của ung thư:
• Nhóm gen sinh ung thư (Oncogen): Chức năng của nhóm gen này là điều hòa đường dẫn truyền tín hiệu tế bào để tế bào nhận các kích thích cho sự phân bào và chết theo lập trình. Khi có sự đột biến những gen này, tế bào trở nên có khả năng sinh đôi không kiểm soát do nhóm gen này qua tác động đột biến đã thụ đắc những đặc điểm liên quan đến sự sinh ung và thật sự trở thành các oncogen.
– Các nhà nghiên cứu đã chia gen sinh ung thành năm loại: Các yếu tố tăng trưởng, thụ thể của yếu tố tăng trưởng, các thành phần trong bào tương của đường dẫn truyền tín hiệu tế bào, các yếu tố sao chép, các yếu tố điều hòa tế bào chết theo lập trình.
– Yếu tố sinh trưởng gắn vào thụ thể trên bề mặt tế bào dẫn tới kích hoạt các enzyme truyền tín hiệu nội bào để rồi tác động tới một số protein đặc hiệu là các yếu tố điều hòa phiên mã trong nhân tế bào. Các yếu tố phiên mã bị kích thích sẽ tác động vào hệ gen trong nhân và kích hoạt các gen chịu trách nhiệm cho sự sinh sôi, phát triển của tế bào. Do vậy, nếu nhóm gen điều hòa sinh trưởng này đột biến thành các oncogen sẽ dẫn tới sự sinh sản không kiểm soát được tế bào và bệnh ung thư được hình thành từ đây.
– Cho tới nay, một vài oncogen đã được nhận biết là có mặt và ở dạng hoạt động trong một vài dạng ung thư như gen Myc, Ras hay họ gen Bcl…
• Nhóm gen ức chế sinh ung thư (oncogen superssors): Nhóm gen này chịu trách nhiệm ức chế sự tăng sinh không kiểm soát của tế bào. Khi những gen trong nhóm này bị đột biến, các chức năng kháng tăng trưởng, đè nén sự phát triển của khối u hoặc chấm dứt chu trình tế bào bị ngưng trệ, từ đó tạo nên tế bào “bất tử” dẫn đến sinh ung thư. Thuộc nhóm gen này có một gen đặc biệt mã hóa cho một phân tử protein tên là p53 có khả năng khởi động quá trình tự chết của tế bào. P53 đóng vai trò như một chiếc phanh kìm hãm, chặn đứng sự phát triển và phân chia tế bào khi có sự hư hỏng hoặc đột biến DNA do một số tác nhân nào đó. Trong trường hợp các đột biến đó là không thể sửa chữa, protein p53 sẽ kích hoạt để tế bào đi vào quá trình tự chết, nhờ vậy sẽ ngăn chặn được sự di truyền các đột biến này cho thế hệ tế bào con cháu.
• Nhóm gen sửa chữa (repair genes): Nhóm gen này chịu trách nhiệm sửa chữa những hư hại di truyền qua đột biến của các gen nguyên thuỷ. Khi sự đột biến xảy ra nhiều lần hoặc nhiều đột biến cùng lúc tại nhiều vị trí thì sự sửa chữa không hoàn thành dẫn đến hư hại về di truyền và tình trạng sinh ung thư sẽ bắt đầu. Hệ gen của tế bào ung thư biến thiên, đa dạng. Tuỳ loại ung thư, yếu tố nguyên nhân hay kiểu hình đột biến mà mỗi loại ung thư có một trắc diện di truyền hoàn toàn khác biệt nhau. Thậm chí, một loại ung thư có thể có nhiều đột biến khác nhau dẫn đến tính “dị sản đa cơ chế”.
3. Xét nghiệm gen trong ung thư
Có rất nhiều loại ung thư khác nhau và các dạng bất thường của gen ung thư cũng rất đa dạng, như:
• Khuếch đại/Mất gen (gene amplification/ loss): Gia tăng/ mất biểu hiện protein.
Khuếch đại gen HER2 trong ung thư vú
• Đột biến gen (point mutations, insertions, deletions): Thay đổi bản chất của cấu trúc protein.
Đột biến gen EGFR trong ung thư phổi
• Tạo gen tổ hợp (gene fusion): Tạo protein mới.
Gen tổ hợp BCR-ABL trong bệnh Bạch cầu dòng tủy (CML)
• Thay đổi ngoài gen/Biểu hiện gen (epigenetic): Thay đổi mức độ biểu hiện protein.
Thay đổi ngoài gen
Xét nghiệm gen sẽ phân tích, phát hiện ra những dạng bất thường kể trên. Từ đó, bác sỹ có thể đưa ra phương pháp điều trị hiệu quả nhất.
4. Ứng dụng xét nghiệm gen trong điều trị và chẩn đoán ung thư hiện nay
Trước đây chẩn đoán ung thư thường thông qua giải phẫu bệnh và kinh nghiệm của bác sỹ, tức là lấy một mẫu bệnh phẩm của khối u đem đi xét nghiệm xem là lành tính hay ác tính. Khi phát hiện là ác tính thì thuộc loại ung thư nào, từ đó đưa ra các phác đồ điều trị phẫu thuật đơn thuần, xạ trị, hóa trị hay kết hợp cả 3 phương pháp.
Hiện nay, xét nghiệm gen đã phát huy vai trò quan trọng, có ý nghĩa to lớn trong việc chẩn đoán và điều trị các loại ung thư. Đặc biệt, là trong liệu pháp điều trị nhắm trúng đích.
Liệu pháp nhắm trúng đích trong điều trị cho bệnh nhân ung thư là phương pháp sử dụng các loại thuốc để nhắm vào các mục tiêu là thành phần bên trong hoặc bề mặt tế bào ung thư (các gen bị đột biến, các thụ thể…), làm gián đoạn tín hiệu phân chia tế bào mà protein truyền đi, kiểm soát và ức chế ung thư phát triển. Về mặt kỹ thuật, nó là phương pháp hóa trị liệu (điều trị bằng thuốc). Tuy nhiên, so với các loại thuốc theo phương pháp hóa trị truyền thống ngoài việc tiêu diệt các tế bào ung thư thì nó còn gây ảnh hưởng các tế bào bình thường, gây độc tế bào. Còn các loại thuốc nhắm trúng đích chỉ nhắm đến các đích cần nhắm đến, vì vậy không gây ảnh hưởng đến các tế bào khỏe mạnh. Điều này, giúp bệnh nhân ung thư giảm các triệu chứng khó chịu, việc ngăn chặn, trì hoãn các con đường phát triển, tăng sinh của tế bào ung thư cũng giúp kéo dài thời gian sống, nâng cao chất lượng sống của bệnh nhân ung thư.
Không phải tất cả các loại ung thư đều có thể điều trị bằng liệu pháp nhắm trúng đích. Hiện nay, các nhà nghiên cứu phát triển hơn 80 loại liệu pháp nhắm trúng đích trong điều trị cho bệnh nhân ung thư. Một số loại ung thư có thể điều trị bằng liệu pháp nhắm trúng đích gồm:
• Ung thư phổi
• Ung thư Đại trực tràng
• Ung thư vú, buồng trứng
• Ung thư gan
• Ung thư tuyến tiền liệt
• Bệnh ác tính hệ tạo máu
Tuy nhiên, để sử dụng các loại thuốc này một cách hiệu quả thì các bác sỹ phải tìm được các “mục tiêu cần tiêu diệt” hay còn gọi là các đích phân tử bằng các xét nghiệm gen.
5. Làm xét nghiệm gen ở đâu?
Các xét nghiệm gen đã được triển khai thực hiện tại Bệnh viện Ung bướu Nghệ An từ năm 2016. Hiện nay, với hệ thống máy móc hiện đại, bệnh viện đã thực hiện gần như đầy đủ, nhiều loại xét nghiệm gen trong các bệnh ung thư:
• Xét nghiệm đột biến gen EGFR, ALK. MET, RET, ROS1… trong Ung thư phổi.
• Xét nghiệm đột biến gen KRAS/NRAS/BRAF trong ung thư Đại trực tràng.
• Xét nghiệm khuếch đại gen trong ung thư vú.
• Xét nghiệm sàng lọc Ung thư cổ tử cung.
• Phân tích tính đa hình gen DPYD (hỗ trợ trong phân liều dùng thuốc 5FU)
• Và các xét nghiệm định tính, định lượng HBV, EBV trong ung thư gan, ung thư đầu mặt cổ…
Kỹ sư sinh học phân tử tách chiết mẫu trong quá trình xét nghiệm gen