Phân tích proteomics mô ung thư của bệnh nhân ung thư đại trực tràng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN





Nguyễn Thị Ngọc Hà




PHÂN TÍCH PROTEOMICS MÔ UNG THƢ CỦA BỆNH NHÂN
UNG THƢ ĐẠI TRỰC TRÀNG




LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC




Hà Nội – Năm 2012



ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



Nguyễn Thị Ngọc Hà


PHÂN TÍCH PROTEOMICS MÔ UNG THƢ CỦA BỆNH NHÂN
UNG THƢ ĐẠI TRỰC TRÀNG

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60 42 30


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC



NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Trịnh Hồng Thái



Hà Nội – Năm 2012



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1 – TỔNG QUAN 3

1.1. TỔNG QUAN VỀ UNG THƢ ĐẠI TRỰC TRÀNG 3
1.1.1. Ung thƣ đại trực tràng là gì? 3
1.1.2. Nguyên nhân dẫn đến ung thƣ đại trực tràng 6
1.1.3. Các hệ thống phân loại giai đoạn ung thƣ đại trực tràng 8
1.2. NGHIÊN CỨU CHỈ THỊ SINH HỌC ĐỐI VỚI UNG THƢ 12
1.2.1. Chỉ thị sinh học đối với ung thƣ 12
1.2.2. Các kỹ thuật sinh học phân tử đƣợc ứng dụng để nghiên cứu chỉ thị sinh
học ung thƣ 14
1.3. PROTEOMICS TRONG NGHIÊN CỨU UNG THƢ ĐẠI TRỰC TRÀNG 16
1.3.1. Proteomic là gì? 16
1.3.2. Công cụ nghiên cứu proteomics 17
1.3.3. Ứng dụng của proteomics trong nghiên cứu ung thƣ đại trực tràng 19
Chƣơng 2 - NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28
2.1. NGUYÊN LIỆU 28
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu 28
2.1.2. Hóa chất 28
2.1.3. Thiết bị 29
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.2.1. Xử lý mẫu mô đại trực tràng 29
2.2.2. Định lƣợng protein bằng phƣơng pháp Bradford 31
2.2.3. Điện di hai chiều 31
2.2.4. Phân tích hình ảnh bản gel điện di hai chiều 33
2.2.5. Cắt và thủy phân spot 34



2.2.6. Phân tích khối phổ và nhận dạng protein 35
Chƣơng 3 - KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 37
3.1. TÁCH CHIẾT PROTEIN MÔ ĐẠI TRỰC TRÀNG 37
3.2. PHÂN TÁCH PROTEIN MÔ ĐẠI TRỰC TRÀNG TRÊN BẢN GEL ĐIỆN

DI HAI CHIỀU 39
3.3. PHÂN TÍCH HÌNH ẢNH BẢN GEL ĐIỆN DI HAI CHIỀU 40
3.4. XÁC ĐỊNH PROTEIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP MALDI-TOF MS 43
3.5. ĐẶC ĐIỂM, VAI TRÒ CỦA CÁC PROTEIN BIỂU HIỆN KHÁC BIỆT 52
3.5.1. Protein liên quan đến chu trình tế bào và apoptosis 56
3.5.2. Protein liên quan đến quá trình miễn dịch và bảo vệ cơ thể 58
3.5.3. Protein tham gia cấu trúc tế bào 60
3.5.4. Protein tham gia các quá trình trao đổi chất 61
3.5.5. Protein liên quan đến quá trình phiên mã, dịch mã, cải biến sau phiên mã,
dịch mã 62
KẾT LUẬN 64
KIẾN NGHỊ 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
PHỤ LỤC 1. DANH SÁCH BỆNH NHÂN UNG THƢ ĐẠI TRỰC TRÀNG
ĐƢC S DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU i
PHỤ LỤC 2. KẾT QUẢ NHẬN DIỆN PROTEIN BẰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NCBI
S DỤNG PHẦN MỀM MASCOT ii




BẢNG KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
2-DE
Điện di hai chiều (Two - Dimensional Electrophoresis)
ABC
Ammonium Bicarbonate
AcCN
Acetonitrile
AFAP
Hội chứng đa polyp tuyến nhẹ di truyền (Attenuated Familial

Adenomatous Polypsis)
APC
Adenomatous Polyposis Coli
CHAPS
3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonic acid
CHCA
α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid
CEA
Kháng nguyên phôi thai (Carcinoembryonic Antigen)
CK
Cytokeratin
cs
Cộng sự
Da
Dalton
DTT
Dithiothreitol
ELISA
Enzyme-linked immunosorbent assay
FAP
Hội chứng đa polyp tuyến gia đình (Familial Adenomatous
Polyposis)
HCCS
Suppressor of tumorigenicity 20 protein
HNPCC
Hội chứng ung thƣ đại tràng di truyền không phải đa polyp
(Hereditary Nonpolyposis Colon Cancer)
HSP
Protein sốc nhiệt (Heat sock protein)
HUPO

Tổ chức nghiên cứu hệ protein ngƣời
(Human Proteome Organisation)
IAA
Iodoacetamide
IEF
Điện di phân vùng đẳng điện (Isoelectric Focusing)
IPG
Gradient pH cố định (Immobilized pH gradient)
LC-MS/MS
Sắc ký lỏng kết nối với khối phổ
(Liquid Chromatography coupled with tandem Mass Spectrometry)



MALDI-TOF
Matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight
MS
Khối phổ (Mass spectrometry)
PBS
Đệm muối Photphat (Phosphate Buffer Saline)
PMF
Đặc trƣng khối peptide (Peptide Mass Fingerprint)
SDS
Sodium dodecyl sulfate
SDS-PAGE
Điện di trên gel polyacrylamide có SDS
(SDS-Polyacrylamide Gel Electrophoresis)
SELDI-TOF
Surface-enhanced laser desorption/ionization time - of - flight
Spot

Điểm protein
TAA
Kháng nguyên liên quan đến khối u (Tumor Associated Antigens)
TFA
Trifluoroacetic acid
TNM
Tumor – Lympho node – Metastases




DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1
Các giai đoạn bệnh trong TNM và tỉ lệ sống sót ở các giai đoạn bệnh
khác nhau
Bảng 2
Các hóa chất chính sử dụng trong nghiên cứu
Bảng 3
Các bƣớc chạy điện di đẳng điện trên thanh IPG strip dài 17cm
Bảng 4
Số lƣợng spot protein phân tách trên bản gel điện di hai chiều
Bảng 5
Thống kê các spot protein biểu hiện khác biệt trên bản gel điện di hai
chiều của 5 bệnh nhân
Bảng 6
Danh sách các protein đƣợc xác định bằng MALDI TOF-MS từ bản gel
mô ung thƣ so sánh với bản gel mô đại trực tràng bình thƣờng của bệnh
nhân ung thƣ đại trực tràng
Bảng 7
Tóm tắt chức năng chính của các protein đã đƣợc định danh biểu hiện

khác biệt giữa mô ung thƣ đại trực tràng so với mô đại trực tràng bình
thƣờng






DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1
Hình ảnh đại trực tràng
Hình 2
Các giai đoạn phát triển của ung thƣ đại trực tràng
Hình 3
Phân tích hình ảnh bản gel điện di hai chiều sử dụng phần mềm
Phoretix
Hình 4
Điện di kiểm tra các phân đoạn dịch chiết protein từ mô đại trực tràng
bình thƣờng và mô ung thƣ đại trực tràng trên cùng bản gel
polyacrylamide 10% có SDS
Hình 5
Điện di kiểm tra mẫu tủa của phân đoạn dịch chiết protein PBS 1 và lysis 1
từ mô đại trực tràng bình thƣờng và mô ung thƣ đại trực tràng
Hình 6
Phân tách protein mô đại trực tràng của bệnh nhân mã số 11781 trên
bản gel điện di hai chiều
Hình 7
Minh họa các spot biểu hiện khác biệt trên bản gel mô ung thƣ so với
mô bình thƣờng
Hình 8

Các spot protein biểu hiện khác biệt giữa bản gel điện di hai chiều của
mẫu mô ung thƣ đại trực tràng so với mẫu mô đại trực tràng bình
thƣờng của bệnh nhân ung thƣ đại trực tràng mã số 11781
Hình 9
Phân tích khối phổ các peptide thu đƣợc sau khi thủy phân protein
T17B33 bằng enzyme trypsin
Hình 10
Kết quả nhận dạng protein bằng tra cứu cơ sở dữ liệu NCBI sử dụng
phần mềm Mascot
Hình 11
Các nhóm protein theo chức năng
Hình 12
Quá trình apoptosis trong tế bào
Hình 13
Sơ đồ trình diện kháng nguyên của phức hệ phù hợp tổ chức mô cho tế
bào lympho T
Hình 14
Cơ chế tác dụng của Zinc finger protein đối với quá trình phiên mã
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

1

MỞ ĐẦU
Ung thƣ đại trực tràng là một trong những bệnh ung thƣ phổ biến nhất trên
thế giới, nó đứng thứ ba chỉ sau ung thƣ phổi và ung thƣ vú. Đây là căn bệnh có tỷ
lệ tử vong cao và tỷ lệ mắc bệnh có xu hƣớng ngày càng tăng. Theo thống kê, năm
2008 ƣớc tính có khoảng 1,24 triệu ngƣời trên thế giới đƣợc chẩn đoán là mắc ung
thƣ đại trực tràng, chiếm khoảng 10% trong số các loại ung thƣ. Số ca tử vong do
ung thƣ đại trực tràng trong năm 2008 là 610.000 ca trên toàn thế giới, chiếm
khoảng 8% số lƣợng tử vong do ung thƣ.

Tại Việt Nam, ung thƣ đại trực tràng là loại ung thƣ đứng thứ năm trong các
loại ung thƣ thƣờng gặp, sau ung thƣ dạ dày, phổi, vú, vòm họng. Theo thống kê
của Bệnh viện Ung Bƣớu thành phố Hồ Chí Minh, năm 2008, bệnh viện có 306 ca
bệnh ung thƣ đại trực tràng và con số này ngày càng gia tăng. Tính đến tháng 9 năm
2009, đã có đến trên 220 bệnh nhân mới đến điều trị ung thƣ đại trực tràng tại đây
[54]. Tỷ lệ mắc ung thƣ đại trực tràng là 9% tổng số bệnh nhân ung thƣ [55].
Việc chẩn đoán và phát hiện sớm ung thƣ đại trực tràng có ý nghĩa rất quan
trọng, giúp làm tăng hiệu quả điều trị bệnh, giảm tỷ lệ tử vong do loại ung thƣ này
gây ra. Thực tế cho thấy, nếu phát hiện khối u đại trực tràng ở giai đoạn đầu và chữa
trị kịp thời thì tỷ lệ sống sót của bệnh nhân sau 5 năm sẽ là 80 – 100%. Hiện nay,
một số phƣơng pháp xét nghiệm lâm sàng đang đƣợc áp dụng để chẩn đoán ung thƣ
đại trực tràng nhƣ chẩn đoán hình ảnh thông quan nội soi, sinh thiết, chụp X quang,
xét nghiệm tìm máu trong phân, thăm khám trực tiếp, sử dụng chỉ thị CEA. Nhƣợc
điểm của các phƣơng pháp này là thƣờng phát hiện bệnh ở giai đoạn muộn, phƣơng
pháp nội soi thƣờng gây khó chịu cho bệnh nhân, xét nghiệm máu trong phân cho
nhiều kết quả dƣơng tính và âm tính giả nên hiệu quả chẩn đoán và điều trị bệnh
không cao. Vì vậy, nhu cầu đặt ra cho các nhà khoa học là làm thế nào để tìm ra
đƣợc các chỉ thị sinh học đặc trƣng để chẩn đoán, phát hiện ung thƣ đại trực tràng ở
giai đoạn sớm.
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

2

Hiện nay, một trong những hƣớng nghiên cứu chỉ thị sinh học cho ung thƣ
đại trực tràng đang đƣợc các nhà khoa học quan tâm là sử dụng công cụ proteomics.
Bằng việc phân tích sự biến đổi trong thành phần, số lƣợng các protein có mặt trong
huyết thanh, dịch cơ thể, mô ung thƣ của bệnh nhân ung thƣ, các nhà khoa học hi
vọng tìm ra đƣợc các chỉ thị sinh học mới, dễ nhận biết để ứng dụng chẩn đoán ung
thƣ đại trực tràng ở giai đoạn sớm, nhằm phục vụ công tác chẩn đoán, điều trị bệnh
một cách hiệu quả.

Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi tiến hành đề tài nghiên cứu “Phân
tích proteomics mô ung thƣ của bệnh nhân ung thƣ đại trực tràng“ với mục
tiêu:
- Phân tách hệ protein tách chiết từ mô đại trực tràng bình thƣờng và mô
ung thƣ đại trực tràng của bệnh nhân ung thƣ đại trực tràng.
- Phân tích và so sánh sự biểu hiện khác biệt của các protein ở mô ung thƣ
đại trực tràng so với mô đại trực tràng bình thƣờng thông qua biểu hiện của các
điểm protein trên bản gel điện di hai chiều.
- Nhận dạng đƣợc một số protein biểu hiện khác biệt đặc trƣng giữa mô ung
thƣ đại trực tràng và mô đại trực tràng bình thƣờng.
Đề tài đƣợc thực hiện tại phòng Proteomics và Sinh học Cấu trúc thuộc
phòng thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Enzyme và Protein, Trƣờng Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

3

Chƣơng 1 – TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ UNG THƢ ĐẠI TRỰC TRÀNG
1.1.1. Ung thƣ đại trực tràng là gì?
Ung thƣ là thuật ngữ đƣợc sử dụng để chỉ các bệnh liên quan đến việc các tế
bào phân chia mất kiểm soát và có thể xâm lấn các mô khác. Các tế bào ung thƣ có
thể di căn tới các phần khác của cơ thể thông qua máu hoặc hệ bạch huyết.
Ung thƣ không chỉ là một bệnh mà bao gồm nhiều bệnh. Hiện nay, có hơn
100 loại ung thƣ khác nhau. Hầu hết ung thƣ đƣợc đặt tên theo cơ quan hoặc loại tế
bào, nơi ung thƣ phát sinh. Ví dụ ung thƣ phát sinh từ đại tràng đƣợc gọi là ung thƣ
đại tràng, ung thƣ phát sinh từ gan đƣợc gọi là ung thƣ gan… [48].
Ung thƣ là một trong 8 nguyên nhân gây chết đối với nhân loại trên toàn thế
giới. Số lƣợng ngƣời tử vong do ung thƣ còn lớn hơn số lƣợng tử vong do nhiễm
HIV, lao và sốt xuất huyết cộng lại. Đối với các nƣớc có nền kinh tế phát triển, ung

thƣ là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu. Đối với các nƣớc đang phát triển, ung
thƣ là nguyên nhân gây tử vong thứ hai, sau bệnh tim mạch [45]. Năm 2008, ƣớc
tính có khoảng 12,66 triệu ngƣời mắc ung thƣ và 7,56 triệu ngƣời chết do căn bệnh
này. Trong đó 4 loại ung thƣ là ung thƣ phổi, ung thƣ vú, ung thƣ dạ dày và ung thƣ
đại trực tràng chiếm 2/5 tổng số ca mắc ung thƣ trên thế giới [45].
Ung thƣ đại trực tràng là loại ung thƣ phổ biến nhất trong các loại ung thƣ
đƣờng tiêu hóa [28], bao gồm ung thƣ đại tràng và ung thƣ trực tràng đƣợc gọi theo
tên của mô, nơi phát sinh ung thƣ. Đại tràng và trực tràng là một phần của hệ tiêu
hóa. Đại trực tràng (hay còn gọi là ruột già) là phần cuối của ống tiêu hóa ở ngƣời,
gồm có đại tràng (hay còn gọi là ruột kết) và trực tràng (hay còn gọi là ruột thẳng).
Đại tràng chia ra làm nhiều phần: manh tràng, đại tràng lên, đại tràng ngang, đại
tràng xuống và đại tràng sigma (Hình 1). Trực tràng nằm ngay trƣớc hậu môn. Ung
thƣ xảy ra ở đại tràng gọi là ung thƣ đại tràng và ung thƣ xảy ra ở trực tràng gọi là
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

4

ung thƣ trực tràng. Ung thƣ ở đại tràng xảy ra thƣờng xuyên hơn ung thƣ ở trực
tràng [21Error! Reference source not found.].

Hình 1. Hình ảnh đại trực tràng [57]
Ung thƣ đại trực tràng xảy ra khi một số tế bào ở lớp lót trong (còn gọi là niêm
mạc) của đại tràng hay trực tràng trở nên bất thƣờng và phát triển một cách không
kiểm soát đƣợc, tạo thành khối u (còn gọi là polyp). Các khối u này có thể là u lành
tính hay u ác tính. U lành tính thƣờng không gây hại cho cơ thể, có thể cắt bỏ dễ
dàng mà không tái phát trở lại, không xâm lấn các mô xung quanh, không di căn
đến các bộ phận khác của cơ thể và khối u lành tính không phải là ung thƣ. U ác
tính là ung thƣ thƣờng gây hại cho cơ thể, có thể cắt bỏ khối u ác tính nhƣng đôi khi
chúng sẽ tái phát trở lại. Khối u ác tính thƣờng xâm lấn và gây tổn thƣơng các mô,
cơ quan xung quanh. Các tế bào ung thƣ từ khối u ác tính có thể phát tán đến các bộ

phận khác của cơ thể bằng cách đi vào máu hoặc hệ bạch huyết và gọi là di căn. Khi
ung thƣ đại trực tràng phát triển ra ngoài đại tràng và trực tràng, các tế bào ung thƣ
thƣờng di căn đến các hạch bạch huyết. Khi các tế bào ung thƣ đến đƣợc hạch bạch
huyết, chúng có thể phát tán đến các các hạch bạch huyết khác hay các cơ quan
khác. Các tế bào ung thƣ đại trực tràng thƣờng phát tán đến gan [10].
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

5

Hầu hết các trƣờng hợp ung thƣ đại trực tràng là ung thƣ biểu mô tuyến, chiếm
90 – 95% trong các loại ung thƣ đại trực tràng [21Error! Reference source not
found.]. Điều này có nghĩa là tế bào ung thƣ đƣợc hình thành từ các tế bào biểu mô
tuyến bất thƣờng ở bề mặt lớp lót bên trong của đại trực tràng. Một số dạng ung thƣ
đại trực tràng khác, ít gặp hơn là ung thƣ bắt đầu từ các tế bào lympho và các tế bào
biểu mô vảy.
Ung thƣ đại trực tràng là ung thƣ phổ biến thứ ba trên thế giới chỉ sau ung thƣ
phổi và ung thƣ vú. Năm 2008 ƣớc tính có khoảng 1,24 triệu ngƣời trên thế giới
đƣợc chẩn đoán là mắc ung thƣ đại trực tràng, chiếm khoảng 10% trong số các loại
ung thƣ. Số ca tử vong do ung thƣ đại trực tràng trong năm 2008 là 610.000 ca trên
toàn thế giới, chiếm khoảng 8% số lƣợng tử vong do ung thƣ [16, 45].
Ung thƣ đại trực tràng thƣờng gặp ở các nƣớc phát triển nhiều hơn các nƣớc
đang phát triển. Năm 2008, 60% các ca đƣợc chẩn đoán ung thƣ đại trực tràng là ở
các nƣớc phát triển [16]. Tỷ lệ bệnh nhân mắc ung thƣ đại trực tràng cũng tăng lên
ở các khu công nghiệp và thành thị.
Tỷ lệ ung thƣ đại trực tràng ở các nhóm tuổi khác nhau là khác nhau. Số lƣợng
ngƣời mắc ung thƣ đại trực tràng ở nhóm tuổi trên 75 tuổi là cao nhất
(250/100.000/năm). Ung thƣ đại tràng ít xảy ra ở độ tuổi dƣới 45 tuổi và tỷ lệ này là
2/100.000/năm. Ở nhóm tuổi từ 45 đến 54, tỷ lệ mắc ung thƣ đại tràng là
20/100.000/năm. Nhóm tuổi từ 55 đến 64, tỷ lệ mắc ung thƣ đại tràng là
55/100.000/năm. Nhóm tuổi từ 65 đến 74, tỷ lệ này là 150/100.000/năm [21Error!

Reference source not found., 30].
Tại Việt Nam, ung thƣ đại trực tràng là loại ung thƣ đứng thứ năm trong các
loại ung thƣ thƣờng gặp, sau ung thƣ dạ dày, phổi, vú, vòm họng và bệnh này có xu
hƣớng ngày càng tăng cao. Theo thống kê của Bệnh viện Ung Bƣớu TPHCM, năm
2007, bệnh viện có 218 ca bệnh ung thƣ đại trực tràng. Năm 2008 con số này là 306
ca và tính đến tháng 9 năm 2009, đã có đến trên 220 bệnh nhân mới đến điều trị ung
thƣ đại trực tràng [54]. Theo thống kê của Bệnh viện K, tỷ lệ mắc ung thƣ đại tràng
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

6

là 9% tổng số bệnh nhân ung thƣ [55]. Theo một nghiên cứu đƣợc tiến hành tại
Bệnh viện Ung bƣớu Cần Thơ, độ tuổi mắc ung thƣ đại tràng trung bình của các
bệnh nhân điều trị ung thƣ đại trực tràng ở đây là 54 tuổi, tỉ lệ mắc bệnh nam/nữ là
1,34 [3].
1.1.2. Nguyên nhân dẫn đến ung thƣ đại trực tràng
Nguyên nhân chính xác dẫn đến ung thƣ đại trực tràng vẫn chƣa đƣợc chứng
minh rõ ràng. Tuy nhiên, các nghiên cứu về di truyền học, dịch tễ học cũng đã cho
thấy một số yếu tố có khả năng làm tăng nguy cơ mắc ung thƣ đại trực tràng, bao
gồm yếu tố di truyền và yếu tố không di truyền.
Yếu tố không di truyền
Theo một số nghiên cứu, số lƣợng ngƣời mắc ung thƣ đại trực tràng không
liên quan đến các yếu tố di truyền chiếm 75 - 95% tổng số ngƣời mắc bệnh [41].
Các yếu tố này bao gồm: lứa tuổi, giới tính, chế độ ăn uống, thuốc lá, chế độ vận
động của cơ thể, các bệnh liên quan đến viêm đại tràng, polyp đại tràng…
Ung thƣ đại trực tràng thƣờng gặp ở những ngƣời lớn tuổi. Tỷ lệ mắc ung thƣ
đại trực tràng ở nhóm tuổi trên 75 tuổi là cao nhất (250/100.000/năm). Tỷ lệ mắc ung
thƣ đại trực tràng ở nam giới thƣờng cao hơn nữ giới và tỷ lệ này là 1,4 : 1,0 [16].
Chế độ ăn uống nhiều chất béo, thịt, uống nhiều rƣợu có thể làm tăng nguy cơ
mắc ung thƣ đại trực tràng. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng nguy cơ mắc ung thƣ

đại trực tràng tăng lên ở những ngƣời uống nhiều rƣợu [13]. Ngoài ra, những ngƣời
mắc bệnh béo phì cũng có nguy cơ mắc ung thƣ đại trực tràng cao hơn những ngƣời
khác. Chế độ ăn uống nhiều rau, hoa quả, bánh mỳ, ngũ cốc thô và duy trì chế độ ăn
kiêng hợp lý có thể làm giảm nguy cơ mắc ung thƣ đại trực tràng [41].
Nhiều nghiên cứu đã xem xét mối liên quan giữa hoạt động thể chất với nguy
cơ mắc ung thƣ đại trực tràng. Hầu hết các nghiên cứu chỉ ra rằng lối sống ít vận
động cũng làm tăng nguy cơ mắc ung thƣ đại trực tràng. Khoảng 10% các trƣờng
hợp mắc ung thƣ đại trực tràng đƣợc chỉ ra là có liên quan đến thói quen lƣời vận
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

7

động [22]. Mức độ nguy cơ sẽ giảm trung bình là 40% đến 50% nếu cơ thể có một
chế độ vận động hợp lý.
Ngoài ra, nguy cơ mắc ung thƣ đại trực tràng cũng tăng lên ở những ngƣời hút
thuốc. Ở những bệnh nhân ung thƣ đại trực tràng sử dụng thuốc lá, nguy cơ tái phát
ung thƣ đại trực tràng sau khi cắt bỏ polyp cũng tăng lên.
Hầu hết ung thƣ đại trực tràng phát triển từ polyp đại trực tràng. Do đó, việc
loại bỏ các polyp lành tính là một biện pháp có thể phòng ngừa ung thƣ đại trực
tràng. Các polyp có thể phát triển thành ung thƣ khi có sự tổn thƣơng nhiễm sắc thể
xảy ra ở các tế bào tại niêm mạc của đại trực tràng. Những tổn thƣơng này tạo ra
những tế bào bất thƣờng. Các tế bào khi đã tích lũy các tổn thƣơng nhiễm sắc thể thì
sẽ phát triển không kiểm soát đƣợc hình thành ung thƣ. Nhƣ vậy, polyp đại trực
tràng ban đầu là lành tính, sau đó do sự tích lũy các tổn thƣơng về nhiễm sắc thể
nên phát triển thành ung thƣ.
Các nghiên cứu chỉ ra rằng có mối liên hệ giữa ung thƣ đại tràng và chứng
viêm đại tràng. Nguy cơ mắc ung thƣ đại tràng tăng lên sau 8 – 10 năm bị viêm đại
tràng. Theo ƣớc tính hiện nay, tỷ lệ mắc ung thƣ đại tràng có liên quan đến viêm
loét đại tràng là 2,5% sau 10 năm, 7,6% sau 30 năm và 10,8% sau 50 năm. Ngoài
ra, nguy cơ mắc ung thƣ đại tràng cũng phụ thuộc vào vị trí và mức độ viêm loét đại

tràng [52].
Các yếu tố di truyền
Trƣờng hợp ung thƣ đại trực tràng liên quan đến bệnh sử ung thƣ trong gia
đình chỉ chiếm khoảng 20% trong tất cả các trƣờng hợp mắc bệnh. Trong đó, chỉ có
5% các trƣờng hợp là do di truyền các gen gây ung thƣ từ bố, mẹ sang con cái. Sự
biến đổi gen dẫn đến sự hình thành polyp và sau đó hình thành ung thƣ. Những đứa
trẻ bị di truyền những gen gây ung thƣ từ bố mẹ có nguy cơ cao bị ung thƣ ở giai
đoạn sớm của cuộc đời.
Hội chứng đa polyp tuyến gia đình (Familial Adenomatous Polyposis – FAP)
là hội chứng mà các thành viên trong gia đình xuất hiện hàng trăm đến hàng nghìn
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

8

các polyp đại trực tràng ngay từ khi còn trẻ. Trừ khi các polyp này đƣợc phát hiện
và điều trị sớm (bằng cách cắt bỏ đại tràng), bệnh nhân có hội chứng FAP có nguy
cơ mắc ung thƣ đại trực tràng là 100% khi đến tuổi 40. Nguyên nhân của hội chứng
FAP là do có sự đột biến gen APC, một lại gen có vai trò ức chế sự hình thành của
khối u tân sinh ở đại tràng. Tỷ lệ ngƣời có hội chứng FAP tại Mỹ là 1/30.000 –
1/6.000 [49].
Hội chứng đa polyp tuyến nhẹ di truyền (Attenuated Familial Adenomatous
Polypsis – AFAP) là hội chứng mà các thành viên trong gia đình thƣờng có ít hơn
100 polyp đại trực tràng. Tuy số lƣợng polyp ít hơn nhƣng những ngƣời có hội
chứng AFAP vẫn có nguy cơ cao mắc ung thƣ đại trực tràng khi còn trẻ.
Hội chứng ung thƣ đại tràng di truyền không phải đa polyp (Hereditary
Nonpolyposis Colon Cancer – HNPCC) còn gọi là hội chứng Lynch. Hội chứng này
chiếm khoảng 5% các trƣờng hợp ung thƣ đại trực tràng. Nguyên nhân của hội
chứng này đã đƣợc xác định là do đột biến của một trong năm gen có chức năng sửa
lỗi bắt cặp nhiễm sắc thể (Mismatch Repair Genes), bao gồm các gen MLH1,
MSH2, MSH6, PMS1, PMS2. Ngƣời có hội chứng HNPCC có nguy cơ mắc các

bệnh lý ác tính của đại trực tràng chiếm 70-80% trong suốt cuộc đời. Ngoài ra tỷ lệ
mắc các bệnh lý liên quan đến nội mạc tử cung buồng trứng, dạ dày, ruột non, niệu
quản, tuyến bã da chiếm 30-60% [49].
1.1.3. Các hệ thống phân loại giai đoạn ung thƣ đại trực tràng
Việc xác định giai đoạn của ung thƣ cho biết kích thƣớc của khối u và mức
độ lan rộng của khối u khỏi vị trí ban đầu có ý nghĩa rất quan trọng, giúp cho bác sĩ
quyết định liệu pháp phù hợp nhất để điều trị ung thƣ. Hiện nay có một số hệ thống
phân giai đoạn ung thƣ đang đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế giới, bao gồm phân loại
theo Duke và phân loại TNM.
Hệ thống phân loại theo Duke [12]
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

9

Năm 1932, Cuthbert E. Dukes, một nhà giải phẫu ngƣời Anh đã đƣa ra hệ
thống phân loại giai đoạn cho ung thƣ trực tràng. Theo hệ thống phân loại này, ung
thƣ trực tràng đƣợc chia ra thành 4 giai đoạn:
Duke A: Khối u bị giới hạn ở thành của trực tràng.
Duke B: Khối u xâm lấn qua thành của trực tràng nhƣng chƣa ảnh hƣởng đến
các hạch bạch huyết.
Duke C: Khối u lan tới các hạch bạch huyết cạnh trực tràng.
Duke D: Khối u di căn tới các bộ phận khác trên cơ thể nhƣ thận, gan,
phổi…
Cho tới nay, trên thế giới xuất hiện một vài cải biến cho hệ thống phân loại
Duke. Tuy nhiên, hệ thống phân loại này gần nhƣ đang đƣợc thay thế bằng hệ thống
phân loại chi tiết hơn, đó là hệ thống phân loại TNM.
Hệ thống phân loại TNM
Hệ thống phân loại ung thƣ đại trực tràng TNM (Tumor – Lympho node –
Metastases) là hệ thống đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay, do Ủy ban Ung thƣ
Hoa Kỳ sáng lập. Hệ thống phân loại TNM phân giai đoạn ung thƣ đại trực tràng

dựa vào kích thƣớc khối u (T), mức độ lây lan của khối u tới các hạch bạch huyết
(N) và mức độ di căn tới các cơ quan khác của cơ thể (M). Con số đƣợc thêm vào
phía sau mỗi chữ cái cho biết kích thƣớc hoặc phạm vi của khối u và mức độ di căn.
T- Khối u nguyên phát (Primary Tumor)
 Tx: Không đánh giá đƣợc khối u nguyên phát.
 T0: Không có bằng chứng về sự hiện diện của khối u nguyên phát.
 Tis (Carcinoma in situ - CIS - ung thƣ tại chỗ): có sự hiện diện của các tế
bào bất thƣờng nhƣng chúng không lan sang các mô lân cận. Mặc dù không phải là
ung thƣ nhƣng CIS có thể trở thành ung thƣ và đôi khi nó đƣợc gọi là ung thƣ giai
đoạn tiền xâm lấn.
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

10

 T1, T2, T3, T4: Kích thƣớc và/hoặc phạm vi của khối u nguyên phát.
N- Hạch bạch huyết vùng (Regional Lympho Nodes)
 Nx: Không đánh giá đƣợc các hạch bạch huyết vùng.
 N0: Không có hạch bạch huyết vùng liên quan.
 N1, N2, N3: Có hạch bạch huyết vùng liên quan (số lƣợng hạch bạch
huyết).
M - Di căn (Distant Metastasis)
 Mx: Không thể đánh giá đƣợc mức độ di căn xa.
 M0: Không có di căn xa.
 M1: Có di căn xa.
Ở nhiều loại ung thƣ, các cách phối hợp TNM này tƣơng ứng với một trong 5
giai đoạn (hình 2). Các loại ung thƣ khác nhau có những tiêu chuẩn phân giai đoạn
khác nhau. Chẳng hạn nhƣ ung thƣ bàng quang T3N0M0 đƣợc xếp vào giai đoạn III
trong khi đó ung thƣ đại tràng T3N0M0 chỉ đƣợc xếp ở giai đoạn II.

Hình 2. Các giai đoạn phát triển của ung thƣ đại trực tràng [50]

Bảng 1 mô tả các giai đoạn bệnh trong TNM và tỷ lệ sống sót ở các giai đoạn
bệnh khác nhau.
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

11



Bảng 1: Các giai đoạn bệnh trong TNM và tỉ lệ sống sót ở các
giai đoạn bệnh khác nhau [47]
Giai đoạn
Mô tả
Hình ảnh
TNM
Khả năng
sống sót
sau 5 năm
Giai đoạn
0
Các tế bào bất thƣờng
đƣợc tìm thấy ở niêm
mạc của đại trực tràng
(ung thƣ biểu mô tại
chỗ)

T
is
N
0
M

0

100%
Giai đoạn
I
Ung thƣ đã hình thành
ở niêm mạc đại trực
tràng và xâm lấn tới
lớp mô bên dƣới lớp
niêm mạc của đại trực
tràng

T
12
N
0
M
0

8095%
Giai đoạn
IIA
Ung thƣ đã xâm lấn
qua lớp cơ của đại
trực tràng và lan tới
lớp màng bao quanh
đại trực tràng

T
3

N
0
M
0

7275%
Giai đoạn
IIB
T
4
N
0
M
0

6566%
Giai đoạn
IIIA
Ung thƣ đã xâm lấn
quan niêm mạc, qua
lớp cơ của đại trực
tràng và lan tới các

T
12
N
1
M
0

5560%
Giai đoạn
IIIB
T
34
N
1
M
0

3542%
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

12

Giai đoạn
Mô tả
Hình ảnh
TNM
Khả năng
sống sót
sau 5 năm
Giai đoạn
IIIC
hạch bạch huyết gần
nhất hoặc các mô gần
hạch bạch huyết
T bất kỳ,
N
2

M
0

2527%
Giai đoạn
IV
Ung thƣ lan đến các
cơ quan khác của cơ
thể thông qua máu và
hệ bạch huyết, hay
còn gọi là di căn. Các
cơ quan mà ung thƣ
này thƣờng di căn đến
là phổi, gan, buồng
trứng

T bất kỳ,
N bất kỳ,
M
1

07%
1.2. NGHIÊN CỨU CHỈ THỊ SINH HỌC ĐỐI VỚI UNG THƢ
Chỉ thị sinh học (Biomarker) đƣợc định nghĩa là các phần tử đƣợc tìm thấy
trong máu, trong các loại dịch của cơ thể hoặc trong mô, đặc trƣng cho một quá trình
sinh lý hoặc các giai đoạn bệnh lý. Chỉ thị sinh học có thể đƣợc ứng dụng để xem xét
đáp ứng của cơ thể trong quá trình điều trị bệnh hay trong những điều kiện cụ thể.
Chỉ thị sinh học còn đƣợc gọi là các chỉ thị phân tử và các phân tử tín hiệu [48].
1.2.1. Chỉ thị sinh học đối với ung thƣ
Chỉ thị sinh học là một trong các công cụ quan trọng đƣợc ứng dụng để phát

hiện ung thƣ ở giai đoạn sớm, xác định chính xác giai đoạn bệnh để áp dụng các
biện pháp điều trị thích hợp, tiên lƣợng bệnh và theo dõi việc điều trị bệnh có hiệu
quả hay không. Chỉ thị sinh học ung thƣ là những phần tử có trong tế bào hoặc mô
ung thƣ, trong máu hay dịch cơ thể khác. Chỉ thị sinh học ung thƣ có thể bao gồm
nhiều loại phần tử khác nhau nhƣ ADN, mARN, các yếu tố phiên mã, thụ thể trên
bề mặt tế bào hoặc các protein đƣợc tiết ra. Chỉ thị sinh học gồm 2 loại chính là chỉ
thị tế bào và chỉ thị thể dịch. Chỉ thị ung thƣ dạng tế bào bao gồm các kháng nguyên
bề mặt các tế bào, các thụ thể hormone và thụ thể yếu tố tăng trƣởng, những biến
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

13

đổi ADN, mARN, yếu tố phiên mã của tế bào. Chỉ thị ung thƣ dạng thể dịch bao
gồm các chất đƣợc phát hiện ở nồng độ bất thƣờng có mặt trong huyết thanh, nƣớc
tiểu và các loại dịch khác của cơ thể [2]. Một chỉ thị ung thƣ lý tƣởng là chỉ thị có
thể dễ dàng xác định đƣợc, cho kết quả đáng tin cậy, các xét nghiệm sử dụng loại
chỉ thị này có độ đặc hiệu và độ nhạy cao, chi phí thấp. Ngoài ra, chỉ thị ung thƣ lý
tƣởng là loại chỉ thị xuất hiện với số lƣợng có thể định lƣợng đƣợc trong giai đoạn
đầu hoặc giai đoạn tiền lâm sàng. Hàm lƣợng của chỉ thị ung thƣ sẽ phản ánh mức
độ phát triển của ung thƣ [53].
Một trong những thách thức đặt ra là làm thế nào để xây dựng đƣợc mô hình
xét nghiệm sử dụng chỉ thị ung thƣ một cách đơn giản, đảm bảo độ nhạy, độ đặc
hiệu, chi phí thấp mà vẫn có giá trị lâm sàng. Theo Hiệp hội phát triển và nghiên
cứu chỉ thị ung thƣ Hoa Kỳ, chỉ thị sinh học đối với ung thƣ đại trực tràng có thể
chia ra làm nhiều loại tuy theo mục đích ứng dụng nhƣ sau:
- Chỉ thị sinh học đƣợc sử dụng để đánh giá nguy cơ, dự đoán bệnh. Chỉ thị
này có thể đƣợc sử dụng để xác định những cá nhân hay quần thể có nguy cơ cao
mắc bệnh. Chỉ thị này có thể là các biến đổi di truyền hay đánh giá việc tiếp xúc với
cơ chất làm tăng mức độ nguy cơ. Ví dụ về loại chỉ thị này là đột biến gen ức chế
khối u APC (Adenomatous Polyposis Coli) đƣợc ứng dụng để chẩn đoán những

ngƣời có hội chứng đa polyp tuyến di truyền (FAP).
- Chỉ thị sinh học đƣợc ứng dụng để sàng lọc và chẩn đoán ở giai đoạn sớm
của bệnh. Các chỉ thị này giúp hỗ trợ việc chẩn đoán bệnh ở giai đoạn sớm, từ đó có
thể xác định các biện pháp điều trị hiệu quả. Ví dụ về loại chỉ thị này là thử nghiệm
tìm máu trong phân của bệnh nhân ung thƣ đại trực tràng.
- Chỉ thị sinh học đƣợc ứng dụng để chẩn đoán bệnh. Đây là các chỉ thị sinh
học đƣợc sử dụng để xác định loại ung thƣ thông qua các xét nghiệm định lƣợng sự
có mặt của các chỉ thị này trong máu. Chỉ thị này có thể sử dụng kết hợp với các kỹ
thuật hình ảnh tiêu chuẩn trong chẩn đoán bệnh. Ví dụ về loại chỉ thị chẩn đoán này
là kháng nguyên CEA (Carcinoembryonic antigen) ứng dụng trong chẩn đoán ung
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

14

thƣ đại trực tràng. Ngoài ra, còn có các chỉ thị đƣợc ứng dụng để chẩn đoán các
bệnh ung thƣ khác nhƣ kháng nguyên đặc hiệu PSA (Postate Specific Antigen) để
chẩn đoán ung thƣ tuyến tiền liệt và kháng nguyên ung thƣ 125 (CA-125) thƣờng
đƣợc sử dụng trong chẩn đoán ung thƣ buồng trứng [15].
- Chỉ thị sinh học đƣợc ứng dụng trong nghiên cứu tƣơng tác thuốc. Chỉ thị
đƣợc ứng dụng để đánh giá dƣợc động học của thuốc, đánh giá tính hiệu quả của
thuốc tới đích tác dụng (nhƣ ức chế enzyme, gắn với thụ thể, kích hoạt quá trình
apoptosis) hoặc phản ánh hiệu quả trong điều trị thuốc. Ví dụ về loại chỉ thị sinh
học này là gen mã hóa cho enzyme thiopurine methyltranferase (TMPT) và điều trị
bằng azathioprine trong bệnh Crohn.
- Chỉ thị sinh học đƣợc ứng dụng để dự đoán bệnh. Chỉ thị này có thể sử
dụng để dự đoán đƣợc những bệnh nhân có thể đáp ứng lại đƣợc với các liệu pháp
điều trị. Ví dụ về chỉ thị này là K-ras (Kirsten rat sarcoma viral oncogene) và thụ
thể yếu tố sinh trƣởng biểu bì EGFR (Epidermal growth factor receptor). K-ras là
một gen tiền ung thƣ, thƣờng đƣợc tìm thấy đột biến ở 50% các trƣờng hợp ung thƣ
đa u tuyến có kích thƣớc lớn hơn 1 cm và khoảng 40-50% ung thƣ biểu mô đại trực

tràng [20].
- Chỉ thị sinh học đƣợc ứng dụng để tiên lƣợng bệnh, dự đoán tiến trình
phát triển của bệnh. Các chỉ thị này sẽ phản ánh khả năng di căn, mức độ lan rộng
của khối u. Có nhiều loại chỉ thị sinh học đƣợc phát hiện và đề xuất ứng dụng trong
tiên lƣợng ung thƣ nhƣng các chỉ thị này đều chƣa đƣợc thẩm định [29].
1.2.2. Các kỹ thuật sinh học phân tử đƣợc ứng dụng để nghiên cứu chỉ
thị sinh học ung thƣ
Hiê
̣
n nay, đối vơ
́
i bê
̣
nh ung thƣ đa
̣
i trƣ
̣
c tra
̀
ng, nội soi trực tràng vẫn đƣợc coi
là phƣơng pháp vàng trong chẩn đoán bệnh. Tuy nhiên, đây là phƣơng pháp thăm
khám trực tiếp, có thể gây khó chịu cho bệnh nhân. Một phƣơng pháp khác hiện
đang đƣợc sử dụng rộng rãi là xét nghiệm CEA. Protein này thƣờng đƣợc tìm thấy
trong mô của bào thai phát triển trong tử cung. Nồng độ trong máu của protein này
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

15

biến mất hoặc giảm xuống rất thấp sau khi sinh. Ở ngƣời lớn, hàm lƣợng CEA tăng
lên bất thƣờng có thể đƣợc coi là chỉ thị sinh học của ung thƣ đại trực tràng. Tuy

nhiên, phƣơng pháp xét nghiệm để đánh giá hàm lƣợng CEA có trong máu có hạn
chế là chỉ chẩn đoán đƣợc bệnh ở giai đoạn muộn (giai đoạn III, IV). Hơn nữa, độ
nhạy và độ đặc hiệu của phƣơng pháp này không cao và hàm lƣợng CEA cũng có
thể tăng lên ở những ngƣời bị viêm loét đại tràng, viêm tụy, viêm gan, bệnh Crohn
hoặc ở những ngƣời hay hút thuốc lá. Do vậy, hiệu quả ứng dụng CEA trong chẩn
đoán ung thƣ đại trực tràng là không cao và chi phí xét nghiệm tƣơng đối tốn kém.
Phƣơng pháp xét nghiệm máu trong phân là phƣơng pháp nhằm mục đích
phát hiện có máu trong phân hay không. Hiện tƣợng trong phân có máu là triệu
chứng thƣờng gặp của các ca ung thƣ đại trực tràng. Tuy nhiên, phƣơng pháp này
lại có một tỷ lệ các kết quả dƣơng tính giả và âm tính giả rất cao.
Nhƣ vậy, việc chẩn đoán và phát hiện sớm ung thƣ cho đến nay còn gặp rất
nhiều khó khăn. Hầu hết các trƣờng hợp phát hiện ung thƣ là ở giai đoạn muộn, di
căn hay biến chứng, điều trị gặp rất nhiều hạn chế. Do đó, việc nghiên cứu để tìm ra
các chỉ thị sinh học đặc trƣng cho ung thƣ đại trực tràng đang là hƣớng nghiên cứu
đƣợc nhiều các nhà khoa học quan tâm hiện nay.
Hiện nay, có 3 kỹ thuật sinh học phân tử chính đƣợc ứng dụng trong nghiên
cứu chỉ thị sinh học của ung thƣ bao gồm:
 Sử dụng kỹ thuật genomics để xác định, nhận dạng những biến đổi gen
liên quan đến sự phát sinh ung thƣ. Những biến đổi gen này có thể đƣợc coi nhƣ
những chỉ thị sinh học cho ung thƣ. Hạn chế của kỹ thuật genomics là không nghiên
cứu đƣợc về mức độ biểu hiện của gen (cụ thể là các protein), không theo dõi đƣợc
sự thay đổi các quá trình sau dịch mã, mối tƣơng tác protein – protein…
 Sử dụng kỹ thuật proteomics để xác định những biến đổi của các protein
liên quan đến quá trình phát sinh, hình thành ung thƣ. Ƣu điểm của kỹ thuật
proteomics là có khả năng nghiên cứu đƣợc mức độ biểu hiện của gen thông qua
các phân tử protein tạo ra.
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

16

 Sử dụng kỹ thuật metabolomics để nghiên cứu tất cả những chất chuyển
hóa đƣợc tạo ra trong tế bào, trong mô. Một số dạng ung thƣ tạo ra những biến đổi
về thành phần và hàm lƣợng các chất chuyển hóa trong tế bào. Các chất chuyển hóa
này có thể tìm thấy trong các mô ung thƣ, dịch cơ thể (đặc biệt là nƣớc tiểu) [34].
1.3. PROTEOMICS TRONG NGHIÊN CỨU UNG THƢ ĐẠI TRỰC TRÀNG
1.3.1. Proteomic là gì?
Proteomics là môn khoa học nghiên cứu sản phẩm của hệ gen trong cơ thể
hay chính là nghiên cứu các protein đƣợc biểu hiện trong tế bào, mô hoặc cơ thể
trong những điều kiện và thời gian xác định [1]. Không chỉ dừng lại nghiên cứ
u sự tồn tại của protein của một tế bào nào đó, proteomics còn đi sâu nghiên
cứu tất cả các dạng protein đã đƣợc cải biến, tƣơng tác giữa các protein, cấu trúc
không gian và các phức hệ cao hơn của protein.
Nghiên cứu proteomics ra đời dựa trên một số thành tựu đã đạt đƣợc trong
sinh học hiện đại ở những năm 90 của thế kỷ trƣớc. Ba bƣớc phát triển quan trọng
dẫn đến sự ra đời của proteomics bao gồm sự bùng nổ các nghiên cứu về gen tạo
thành cơ sở dữ liệu về trình tự gen và cơ sở dữ liệu trình tự protein; sự ra đời của
công cụ tin sinh học nhằm tìm kiếm các cơ sở dữ liệu sinh học; cuối cùng là kỹ
thuật vi dãy phản ứng oligonucleotid (oligonucleotide microarray) có khả năng
nghiên cứu biểu hiện của hàng ngàn gen. Nhƣ vậy, kỹ thuật proteomics ra đời là
một trong những bƣớc phát triển mới trong nghiên cứu sinh học hiện đại, góp phần
làm thay đổi bức tranh sinh học ở hiện tại và trong tƣơng lai.
Đối tƣợng nghiên cứu chủ yếu của proteomics là hệ protein. Vậy vì sao phải
nghiên cứu hệ protein? Việc giải mã hoàn chỉnh hệ gen ngƣời từ những năm 1999-
2001 là bƣớc phát triển nhảy vọt của nền khoa học. Tuy nhiên, một thực tế đặt ra là
các thông tin di truyền trong hệ gen không cho biết một cách đầy đủ về chức năng
của nó. Do đó, các nghiên cứu về biểu hiện gen là rất cần thiết. Nghiên cứu biểu
hiện gen ở mức độ phiên mã mặc dù đã đạt đƣợc một số thành tựu đáng kể nhƣng
vẫn còn nhiều hạn chế. Nguyên nhân là do sau dịch mã, đa số các protein bị biến
Luận văn thạc sĩ Nguyễn Thị Ngọc Hà

17

đổi hóa học bởi các quy trình cải biến nhƣ phosphoryl hóa, methyl hóa, glycosyl
hóa, gắn thêm các gốc carbonhydrat hay các tƣơng tác protein-protein… Những
biến đổi này đóng vai trò quan trọng trong việc kích hoạt chức năng của protein.
Kết quả là từ một gen ban đầu có thể tìm thấy sự đa dạng về biểu hiện, cấu trúc và
chức năng của nhiều loại protein khác nhau. Các nghiên cứu cho thấy, ở ngƣời có
khoảng 25.000 gen đã đƣợc nhận diện nhƣng có khoảng lớn hơn 500.000 protein đã
đƣợc tạo ra từ các gen đó [24Error! Reference source not found.]. Do đó, để
nghiên cứu sự biểu hiện của gen không chỉ dựa vào các thông tin trong mã di
truyền, các biến đổi sau dịch mã mà quan trọng hơn phải dựa trên những cải biến
của phân tử protein. Ngƣời ta coi protein là phân tử đầu tiên thực hiện chức năng
trong tế bào. Theo các kết quả nghiên cứu thì chỉ có khoảng 2% các bệnh tật đã biết
đƣợc xác định là do các sai lệch về gen, còn 98% các bệnh còn lại cần làm sáng tỏ ở
mức độ protein bao gồm biểu hiện protein, cấu trúc protein và tƣơng tác giữa các
protein. Từ đó cho thấy, việc nghiên cứu hệ protein ngƣời là cần thiết.
1.3.2. Công cụ nghiên cứu proteomics
Để phân tích cả hệ gồm nhiều protein, kỹ thuật proteomics cần có sự hỗ trợ
của 4 công cụ phân tích sau:
Công cụ đầu tiên là cơ sở dữ liệu. Các dữ liệu về protein, các trình tự biểu
hiện đƣợc đánh dấu và trình tự genome hoàn chỉnh là một dữ liệu đầy đủ và chọn
lọc cho tất cả các protein biểu hiện trong các cơ thể. Ví dụ, khi phân tích các trình
tự mã hóa của ruồi giấm Drosophila, chúng ta đã biết rằng có 110 gen mã hóa cho
protein có domain EGF và 87 gen mã hóa cho protein có domain có hoạt tính
tyrosin kinase. Vì vậy, khi phân tích proteomics đối với Drosophila, mặc dù phải
dựa trên một cơ sở dữ liệu lớn nhƣng chúng ta vẫn dự đoán đƣợc các protein có thể
xuất hiện [24Error! Reference source not found.].
Công cụ thứ hai là khối phổ, đây là bộ phận trung tâm và cơ bản của phân
tích proteomics. Phƣơng pháp khối phổ xuất hiện từ những năm đầu của thế kỷ XX
do Thomson và các nhà khoa học khác tìm ra từ năm 1912. Nó đóng vai trò quan