Những phương phá tiếp cận hiện đại gen trị liệu ung thư

PGS.TS. NGUYỄN VĂN KÌNH, PGS.TS. TRẦN THÚY HẠNH,
BS. NGUYỄN TUẤN ANH

NHỮNG PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN HIỆN ĐẠI

GEN TRỊ LIỆU UNG THƯ

NHÀ XUẤT BẢN Y HỌC
HÀ NỘI - 2011

LỜI GIỚI THIỆU
Những năm gần đây gen trị liệu đã được ứng dụng thành công trong điều trị các
bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson, đái tháo đường, lupus ban đỏ hệ thống, viêm đa


khớp dạng thấp, các bệnh tim mạch, bệnh về máu, viêm gan virus B, C, HIV/AIDS và
đặc biệt là bệnh ung thư - những căn bệnh này trước đây được liệt kê là “bệnh nan y”
vô phương cứu chữa.
Sự ra đời của gen trị liệu rõ ràng là một công cụ của Y học thế kỷ 21, nó thực
thi được những công việc mà những phương pháp truyền thống khác không thể thực
hiện được. Điều đáng chú ý là gen trị liệu ung thư chiếm tới 70% các quy trình gen trị
liệu. Tại Hoa Kỳ, một tổ hợp gồm nhiều cơ sở gen trị liệu ung thư trải khắp đất nước
đã được thiết lập để thực hiện thử nghiệm lâm sàng các bệnh ung thư. Còn tại Trung
Quốc đất nước có số dân đông nhất thế giới cũng là nước đi đầu trong lĩnh vực gen
trị liệu, hàng nghìn bệnh nhân ung thư đã được điều trị bằng phương pháp này. Các
nước châu Âu như Pháp, Anh, Tây Ban Nha, Cộng hòa liên bang Đức và ở châu Á,
ngoài Trung Quốc, thì các nước khác như Hàn Quốc, Nhật Bản cũng có những bước
tiến nhảy vọt. Với Việt Nam, gen trị liệu tuy còn rất non trẻ nhưng đã có những thành
tích rất đáng khích lệ trong điều trị các bệnh tim mạch, ung thư máu bằng công nghệ
tế bào gốc.
Tuy nhiên, trong thời đại hiện nay, các phương pháp tiếp cận đóng vai trò hết

sức quan trọng đối với sự thành bại của trị liệu ung thư, vì vậy các tác giả: PGS.TS.
Nguyễn Văn Kình (Chủ biên), PGS.TS. Trần Thúy Hạnh (nguyên Giám đốc Bệnh
viện Bạch Mai) và BS. Nguyễn Tuấn Anh - những người sáng lập ra Trung tâm Gen
trị liệu Bạch Mai đã cố gắng biên soạn cuốn sách Những phương pháp tiếp cận hiện
đại gen trị liệu ung thư nhằm truyền tải tới bạn đọc những thông tin cập nhật nhất
trong lĩnh vực này với hy vọng giúp các nhà lâm sàng lựa chọn được những phương
pháp tối ưu nhất cho từng điều kiện cụ thể, đặc biệt là trong điều trị ung thư vú, ung
thư buồng trứng, ung thư vùng đầu - cổ, ung thư phổi, ung thư tụy, ung thư đường
tiêu hóa, ung thư tuyến tiền liệt, u não, u thần kinh đệm v.v..
Tuy vậy, cuốn sách cũng thực sự ích lợi đối với các sinh viên Y, Dược, các
nghiên cứu sinh và tất cả những ai quan tâm tới gen trị liệu nói chung và gen trị liệu
ung thư nói riêng.
Hy vọng rằng cuốn sách sẽ mang lại cho bạn đọc nhiều điều bổ ích.
Nhà xuất bản Y học trân trọng giới thiệu cuốn sách Những phương pháp tiếp
cận hiện đại gen trị liệu ung thư tới các bạn độc giả.
NHÀ XUẤT BẢN Y HỌC


LỜI NÓI ĐẦU
Hàng năm thế giới có trên 10 triệu trường hợp mắc mới bệnh ung thư, năm 2005
đã có 7, 6 triệu người chết vì căn bệnh này. Cũng theo ước tính của Tổ chức Y tế thế
giới (WHO) đến 2020 hàng năm sẽ có 15 triệu trường hợp mắc mới và 10 triệu người
sẽ chết vì ung thư. Theo thống kê của ngành ung thư Việt Nam, ước tính trong cả
nước mỗi năm có khoảng 150.000 trường hợp mắc mới và 75.000 trường hợp tử vong
do ung thư. Một cách hiển nhiên, ung thư vẫn là một ám ảnh với cả cộng đồng, và
nhiệm vụ của các nhà khoa học trong lĩnh vực phòng và điều trị bệnh ung thư vẫn rất
nặng nề.
Trong thập kỷ qua với sự nỗ lực vượt bậc của các nhà khoa học, nhiều cách tiếp
cận mới hiệu quả hơn, tinh tế hơn trong điều trị ung thư đã được thiết lập. Hơn nữa,
ung thư dù do bất cứ nguyên nhân nào cuối cùng đều dẫn đến sự biến đổi gen và

gen trị liệu tất nhiên là một lựa chọn thích hợp. Những thành quả to lớn đạt được
trong sinh học phân tử càng tạo điều kiện cho các nhà khoa học thiết kế được các mô
hình trị liệu hiện đại, ưu việt hơn, hiệu ứng hơn. Công nghệ antisense, ribozym,
triplex, aptamer, RNAi và microRNA đã được ứng dụng rộng rãi trong trị liệu ung thư
(Chương IV và Chương V). Việc thay thế gen ức chế ung thư p53 (Chương III), tiêm
chủng với cơ sở tế bào tua (Dendritic cell) (Chương IX), trị liệu miễn dịch với các
cytokin, chemokine, các ligand /receptor đồng kích thích miễn dịch, các kháng thể
đơn dòng (Chương VIII) đã trở thành thường quy tại nhiều cơ cở nghiên cứu và điều
trị ung thư. Công nghệ trị liệu với gen tự sát (suicide gene) (Chương VI) có hoặc
không kết hợp với gen cytokin hay với cảm thụ bức xạ đã đem lại những thành quả
bất ngờ cho các bệnh nhân ung thư. Những cải tiến nhằm nâng cao tính chọn lọc của
trị liệu hóa học ung thư đối với các khối u đặc dựa trên cơ sở đích các tế bào ung thư
với cộng hợp miễn dịch hóa học, hay trị liệu với tiền thuốc /enzym định hướng bởi
kháng thể hoặc trị liệu với tiền thuốc /enzym định hướng bởi gen (Chương VII). Nhờ
vậy một tiền thuốc ít độc khi được hoạt hóa sẽ trở nên rất độc và tiêu diệt được các tế
bào ung thư.
Sự tăng trưởng khối u còn phụ thuộc vào sự tạo mạch và sự chết theo chương
trình của tế bào (apoptosis), vì thế các mô hình gen trị liệu kháng sự tạo mạch và cảm
ứng apoptosis cũng đã được thiết kế và ứng dụng rộng rãi trong các thử nghiệm tiền
lâm sàng và lâm sàng (Chương XI và Chương XII).
Di căn trong ung thư là một gánh nặng đối với người bệnh và là nguyên nhân
chính dẫn đến tử vong. Việc phát hiện ra gen kháng di căn E1A, p202 và ứng dụng nó
trong điều trị ung thư là một tiến bộ đáng kể của gen trị liệu (Chương XIII).
Nhằm giúp các tế bào lành vô hại với các tác động của thuốc hóa trị liệu, việc ứng
dụng các hệ thống gen kháng thuốc nhằm bảo vệ in vivo là một bước tiến quan trọng
trong trị liệu ung thư, khi mà các tế bào ung thư phải hứng chịu một hiệu ứng độc tế bào
khủng khiếp từ thuốc trị liệu thì các tế bào lành lại tỏ ra vô sự vì đã được kháng thuốc, rốt
cuộc chỉ các tế bào ung thư bị chết còn các tế bào lành thì vẫn nguyên vẹn (Chương
XIV).
Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, các mô hình gen trị liệu ung

thư được thiết kế ngày càng nhiều, tạo điều kiện cho các nhà khoa học lựa chọn được các
phương pháp thích hợp nhất. Tuy nhiên, đây không phải là một vấn đề đơn giản, sự thành
bại của quá trình điều trị phụ thuộc hoàn toàn vào toan tính của thầy thuốc. Chỉ những ai
đưa ra được sự lựa chọn thích hợp với từng trường hợp cụ thể thì mới thành công


trong trị liệu, đặc biệt là trị liệu ung thư, đúng như nhận định của tổ chức Y tế thế giới
(WHO) năm 2006: “Trước kia ung thư được coi là bệnh vô phương cứu chữa, nhưng hiện
nay ung thư không những có thể phòng tránh mà còn có thể cứu chữa được.
“Chúng ta cần phải nhấn mạnh rằng các nguyên lý của điều trị ung thư là sự tích
hợp, hệ thống hóa và cá thể hóa. Điều đó có nghĩa là người thầy thuốc không chỉ đơn
thuần là áp dụng một cách máy móc quy trình này hay quy trình kia mà phải là một chiến
lược gia đưa ra được các đấu pháp hợp lý. Có thể chỉ là gen trị liệu thay thế, sửa chữa gen
và cũng có thể là sự kết hợp cả gen trị liệu với hóa trị, xạ trị, miễn dịch trị liệu v.v..
Cuốn sách “Những phương pháp tiếp cận hiện đại trong gen trị liệu ung thư”
bao gồm 14 chương, 2 chương đầu đề cập tới những nguyên nhân gây ung thư và hệ
gen ung thư khái quát những nét chính về sinh học phân tử ung thư. Mười hai chương
còn lại đề cập đầy đủ các cách tiếp cận hiện đại nhất trong gen trị liệu ung thư hiện
nay.
Sách chỉ sử dụng những tài liệu xuất bản từ 2005 và liên tục được cập nhật cho
đến tận thời điểm xuất bản - 2011. Cuốn sách này dành cho các bác sĩ lâm sàng, tuy
nhiên nó cũng bổ ích cho các nhà nghiên cứu Y, Sinh, Dược học, các nghiên cứu sinh
ngành Công nghệ Sinh học, các sinh viên Y, Dược và cũng bổ ích cho tất cả những ai
quan tâm tới lĩnh vực gen trị liệu, đặc biệt gen trị liệu ung thư.
Để hoàn tất cuốn sách này chúng tôi xin trân trọng cám ơn các nhà khoa học
trong nước và quốc tế đã động viên, khích lệ và cung cấp các tài liệu quý báu để
chúng tôi hoàn thành nội dung cuốn sách.
Chúng tôi xin trân trọng cám ơn Nhà xuất bản Y học đã tạo điều kiện tốt nhất để
cuốn sách sớm đến tay độc giả.
Vì thời gian biên soạn quá gấp, nội dung cuốn sách liên quan tới nhiều lĩnh vực

khoa học mới mẻ thuộc nhiều chuyên ngành khác nhau, hơn nữa trình độ của các tác
giả có hạn nên những sai sót trong sách là không thể tránh khỏi. Chúng tôi mong nhận
được sự đóng góp từ các độc giả, các nhà khoa học và các đồng nghiệp.
Một lần nữa chúng tôi xin trân trọng cám ơn.
Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2011
Các tác giả


Chương I

CƠ SỞ DI TRUYỀN CỦA UNG THƯ
Trong một số trường hợp người ta có thể nói ung thư là một bệnh di truyền,
trong đó các tế bào ác tính đã trải qua quá trình đột biến và có những thay đổi có tính
chất biểu sinh (epigenic) duy trì một kiểu hình biến nạp (transformed phenotype) ngay
cả khi nuôi cấy hoặc khi tiêm vào các động vật thí nghiệm đã dung nạp miễn dịch.
Tuy nhiên, hầu hết các biến cố di truyền trong các khối u lại là soma (tức là không di
truyền), nó được mang đến từ môi trường hoặc do ngẫu nhiên nào đó và các nguyên
nhân di truyền đã được xác định (thường gọi là nguyên nhân di truyền) chỉ chiếm một
tỷ lệ rất nhỏ trong tất cả các ung thư.
Đặc biệt, các gen đột biến liên quan tới quá trình ung thư lại nằm trong 2 lớp:
lớp gen kiềm chế các khối u và lớp gen gây ung thư. Việc phân biệt giữa các nguyên
nhân do di truyền hay do môi trường có thể dễ dàng thấy được nếu như các hội chứng
ung thư do các tác động đã được phơi bày, chẳng hạn như việc hút thuốc lá hay virus
papilloma (virus gây các bệnh u nhú) là các tác nhân gây rủi ro cao. Trong hầu hết các
ung thư thường gặp thì không phải như vậy và chúng được xem xét như là các bệnh
phức tạp gây nên bởi sự tương tác giữa các yếu tố di truyền và môi trường. Các hiệu
ứng di truyền sẽ dẫn đến ung thư có tính chất gia đình. Tuy nhiên, lớp ung thư này
cũng có thể là do môi trường hoặc lối sống và việc tăng các rủi ro có tính chất gia
đình thì không thể nói đó là do di truyền hay do môi trường.
Chúng tôi sẽ đề cặp dưới đây những nguyên nhân gây ung thư và các cơ chế

phân tử đặc trưng nhất theo cách tiếp cận của gen trị liêu. Dĩ nhiên, việc nâng cao
hiểu biết về nguyên nhân gây ung thư sẽ rất hữu ích đối với các nhà khoa học, với các
nhà lâm sàng cũng như với việc xác định các chỉ số có tính chất dự phòng ung thư.
CƠ SỞ DI TRUYỀN CỦA SINH UNG THƯ

Một cách ngắn gọn, ung thư có thể được coi như một bệnh do các gen ung thư
và các đột biến cũng như những biến đổi biểu sinh (khiếm khuyết methyl hóa) trong
các gen kìm chế khối u. Thông thường nhất có 2 dạng đột biến, một dạng có thể làm
mất nghĩa -[missense] (làm biến đổi amino acid), thay đổi khung đọc và một dạng vô
nghĩa -[nonsense] (do sự thay thế nucleotid tạo nên codon kết thúc, làm ngừng quá
trình dịch mã và tổng hợp protein, quá trình này còn được gọi là đột biến kết thúc
chuỗi).
Tuy vậy, đôi khi các đột biến không tác động tới trình tự amino acid nhưng lại ảnh
hưởng khá nhiều tới promoter hoặc các vị trí ghép nối. Những đột biến trình tự DNA tuy
không có liên hệ trực tiếp tới kiểu hình nhưng lại giữ vai trò quan trọng về sự đa hình.
Có nhiều cơ chế gây nên đột biến, bao gồm loại bỏ các đoạn lớn hoặc nhỏ
DNA, đảo đoạn, chuyển vị, tạo vòng dẫn tới cắt bỏ trình tự v.v.. Nguyên nhân khởi
đầu cho các cơ chế này là do bức xạ cực tím đối với các chất hóa học và các gen ung
thư của virus. Nhưng với hầu hết các trường hợp ung thư thì việc xác định nguyên
nhân vẫn rất sơ sài. Cũng có khả năng là, thực phẩm và các nguyên nhân thuộc môi
trường giữ vai trò chủ chốt. Tuy nhiên, mối liên hệ giữa nguyên nhân và hiệu ứng thì
rất khó chứng minh một cách rành mạch, bởi vì từ lúc khởi đầu của một khối u tới lúc
có biểu hiện lâm sàng là một khoảng thời gian rất dài.


Bây giờ chúng ta hãy bàn luận về các đột biến di truyền đã được xác định là
nguyên nhân gây ra ung thư.
Người ta đã xác định được rằng, những biến đổi di truyền rất quan trọng đối với
sinh ung thư (có thể nhận diện như những biến đổi dòng trong các khối u ác tính), nó
làm bất hoạt các gen kìm chế khối u. Tuy đã có hàng chục thành viên gây ung thư được

xác định một cách rõ ràng nhưng vẫn còn hàng trăm thành viên khác chưa được tường
tận. Một ví dụ kinh điển về gen ung thư là RAS, gen này khởi đầu được xác định là một
gen hoạt hóa mạnh quá trình cảm ứng tạo khối u. Nhưng sau này những đột biến của RAS
lại thường thấy ở rất nhiều dạng ung thư. Hầu hết các sản phẩm protein của gen ung thư
đều liên quan tới sự truyền tín hiệu và điều hòa tăng trưởng. Cần phải lưu ý rằng chỉ cần
một đột biến hoạt hóa một alen là đã đủ gây ra những hậu quả nghiêm trọng.
Chức năng bình thường của các protein được mã bởi các gen kiềm chế khối u
thường liên quan mật thiết tới chức năng điều hòa hay quản gia (housekeeping) quan
trọng đối với sự toàn vẹn các chức năng tế bào bao gồm phân chia và chết theo
chương trình của tế bào. Vì vậy, khi các chức này bị mất sẽ tạo điều kiện thuận lợi
cho sự tiến triển ác tính. Trong hầu hết các trường hợp, cả 2 alen ức chế khối u đều bị
mất đi do vậy mà làm mất chức năng của các sản phẩm protein. Thường thì một alen
bị mất do đột biến “cục bộ”; còn alen kia thì bị mất do loại bỏ lớn -[large deletion]
(mất tính dị hợp tử). Các gen kiềm chế khối u kinh điển là p53 và APC (adenomatous
polyposis coli). Các gen này có thay đổi rất lớn về chức năng liên quan tới kiểm soát
chu kỳ sống cũng như chết theo chương trình của tế bào. Các đột biến của p53 được
xác định trong hơn phân nửa các trường hợp ung thư.
APC khởi đầu được xác định như là một gen chứa đựng các đột biến mầm ở
những bệnh nhân đa u tuyến (adenomatous polyposis) - một bệnh di truyền dẫn tới
việc hình thành hàng trăm polyp ở ruột nếu không được điều trị, sau đó sẽ trở thành
ác tính và là nguyên nhân gây chết ở lứa tuổi rất trẻ. APC có nhiều chức năng liên
quan tới sự truyền tín hiệu và kết dính tế bào. APC là một ví dụ rất hay vì 2 lý do: thứ
nhất, đây là một ví dụ hữu ích cho việc khám phá cơ sở phân tử một bệnh thông
thường nhưng lại trên một bệnh di truyền hiếm gặp. Mặc dầu APC là hiếm gặp,
nhưng những đột biến của APC (hoặc các thành viên con đường truyền tín hiệu của
nó) lại liên tiếp phát hiện thấy trong tất cả các ung thư kết - trực tràng. Thứ hai là,
theo các công trình nghiên cứu của Bert Vogelstein và cộng sự ở John Hopkins,
Baltimore về APC và cơ sở di truyền của ung thư kết - trực tràng lại khám phá được
một khía cạnh khác có thể là phổ biến ở nhiều dòng ác tính. Rõ ràng là sự bất hoạt của
APC có thể là bước khởi đầu hay là giai đoạn sớm trong nhiều trường hợp ung thư kết

- trực tràng, nhưng đó không phải là những biến đổi duy nhất thấy ở các khối u đã
phát triển đến giai đoạn cao.
Thay vào đó, sự sinh ung thư thường là một quá trình xảy ra với nhiều bước,
trong đó những đột biến tiếp theo lại tạo thuận lợi cho tăng sinh và làm giảm nhạy
cảm đối với điều hòa tăng trưởng (Hình 1.1).
Đáng tiếc là tất cả đột biến xảy ra lại đều có lợi đối với dòng ác tính. Nhiều
trường hợp đã tạo ra các dưới dòng (subclone) với khả năng sống kém hoặc dễ bị phát
hiện bởi hệ miễn dịch. Tuy nhiên cũng có những biến đổi lại có lợi cho tăng trưởng,
do vậy mà người ta phát hiện được các sản phẩm cuối của quá trình nhiều bước trong
sự sinh ung thư, khi mà trong hầu hết các trường hợp khối u đã xâm lấn rộng và có
thể đã di căn.
Những gen duy trì các đột biến khởi đầu cho phép quá trình ung thư tiếp tục
được gọi là gen gác cổng (gatekeeper gene) (gen 1 - Hình 1.1). Theo lý thuyết thì mỗi
dạng tế bào đều có vòng điều hòa tăng trưởng chủ chốt: việc làm bất hoạt chúng là


điều cần thiết đối với sinh ung thư. APC đã từng được coi là người gác cổng đối với
biểu mô kết - trực tràng.
Một lớp khác của gen kiềm chế khối u là gen lâm thời (caretaker gene): gen này
có thể tạo thuận lợi cho các quá trình sinh ung thư đa bước do nó cho phép tích tụ
nhanh các đột biến xa hơn. Những gen này thường liên quan tới sửa chữa DNA và
duy trì tính toàn vẹn của hệ gen.
Đối với các nhà trị liệu gen, vấn đề quan trọng là cần phải tính xem cần bao
nhiêu bước trong quá trình ngăn chặn để can thiệp một cách hiệu quả. Hiện giờ, câu
trả lời chính xác vẫn còn bỏ ngỏ. Có lẽ khả dĩ nhất là hiệu đính một khiếm khuyết
đơn, chẳng hạn như thay thế một gen kiềm chế ung thư bị khiếm khuyết hoặc làm bất
hoạt một gen ung thư đang hoạt hóa quá mức. Làm được như vậy đã là đủ đối với
kiểm soát quá trình ác tính hóa. Chẳng hạn như, khi p53 biểu lộ ở các tế bào ung thư
có p53 đột biến thì các tế bào này sẽ trải qua apoptosis và trên thực tế nó có thể làm
cho các tế bào ung thư kế cận cũng có hành động tương tự.

Hinh 1.1. Tính chất đa bước của ung thư. Những đột biến tích tụ dần trong các gen kiềm chế
khối u và gen ung thư sẽ làm tăng khả năng xâm lấn của khối u cũng như sự di căn của
chúng. Cùng với tăng về kích thước, cũng dần dần xuất hiện các triệu chứng và biểu hiện
lâm sàng. Hầu hết các tổ chức và các bộ phận của cơ thể đều có khả năng dự phòng cao, vì
thế nên các triệu chứng thường xuất hiện chậm hơn so với tiến triển của khối u.
(Theo Akseli Hemminki & Kari Hemminki. (2005) Cancer Gene Therapy. Human Press.
Totowwa, New Jersey)


Hình 1.2. Những tác nhân thông thường làm ung thư tiến triển.

(Theo Akseli Hemminki & Kari Hemminki (2005), Cancer Gene Therapy. Human Press.
Totowwa, New Jersey)

Bởi vậy, kiểu hình ác tính có thể được so sánh như một ngôi nhà có nhiều thành
viên, nếu loại bỏ đi bất kỳ thành viên nào cũng gây nên sự sụp đổ toàn bộ cấu trúc của
nó. Không có gì ngạc nhiên khi chúng ta xem xét các phương thức bảo vệ khác nhau
của cơ thể con người kháng lại các tế bào ác tính. Cũng cần phải lưu ý rằng, các tế
bào ác tính có thể đang lưu hành trong các cá thể khỏe mạnh chưa hề phát triển ung
thư. Tuy nhiên, bệnh ung thư dễ phát triển ở những người tuổi cao, khi mà các cơ chế
bảo vệ của cơ thể đã trở nên chậm chạp. Nhưng có lẽ phải trải qua nhiều thập kỷ thì
ung thư mới có thể có được một tổ hợp cân bằng tinh tế các đặc trưng cho phép nó
duy trì tăng trưởng mà không bị phát hiện bởi hệ miễn dịch.
Số lượng các gen được xác định là gen kiềm chế khối u hay gen ung thư ngày
càng nhiều. Các sản phẩm protein tương ứng dường như có sự biến đổi lớn về chức
năng. Tuy nhiên, các biến đổi di truyền liên quan tới ung thư thường rơi vào 6 loại sau
đây (Hình 1.2): (1) kết dính lầm lạc (mất ức chế tiếp xúc), (2) đáp ứng tăng quá mức
hoặc phi sinh lý đối với các tín hiệu thúc đẩy tăng trưởng và giảm đáp ứng với các tín
hiệu điều hòa tăng trưởng, (3) thất bại trong quá trình chết theo chương trình của tế

bào do có sự hủy hoại về mặt di truyền (mất chức năng trạm kiểm soát checkpoint chu
kỳ tế bào), (4) bất tử hóa (nhờ hoạt tính của telomerase), (5) tránh né được sự bảo vệ
của hệ miễn dịch và (6) các yếu tố thúc đẩy tân tạo mạch máu (neovasculogenesis)
(các khối u phát triển nhanh nên cần phải được cung cấp nhiều oxy và các chất dinh
dưỡng). Điều quan trọng là tất cả các hình ảnh này khác với các đặc trưng thấy trong
hầu hết các tế bào không bị ác tính, vì thế chúng ta mới có thể can thiệp được.


PHÂN LOẠI UNG THƯ

Mặc dầu hầu hết các trường hợp ung thư đều có tính chất soma, tức là không có
các thành phần đặc trưng gia đình, nhưng các nghiên cứu về hội chứng di truyền ngày
nay đã cho phép chúng ta hiểu ung thư như là một bệnh di truyền. Tuy nhiên, cũng
chưa có lý do nào đảm bảo chắc chắn rằng điều này sẽ đúng trong tương lai, bởi vậy
chúng ta chỉ bàn luận ở đây một cách vắn tắt về tính di truyền của ung thư.
Có hai công trình nghiên cứu cung cấp cho chúng ta những hiểu biết về những
thành phần có tính chất gia đình của các ung thư thường gặp. Công trình thứ nhất sử
dụng thiết kế cặp đôi (twin) kinh điển, tức là so sánh sự tương quan của cặp đôi ung
thư đơn hợp tử (monozygotic) và nhị hợp hợp tử (dizygotic) từ 3 nước Bắc Âu. Trong
mô hình này, chắc chắn là cả 2 dạng cặp đôi đều chịu các hiệu ứng như nhau từ môi
trường; cặp đôi đơn hợp tử được xác định là tương đồng di truyền, còn cặp đôi nhị
hợp tử thì giống như trường hợp các anh chị em ruột, chỉ chia xẻ trung bình 50% số
gen. Công trình thứ 2 dựa trên các dữ liệu về ung thư có tính chất gia đình trên toàn
lãnh thổ Thụy Điển với 3 triệu gia đình. Người ta so sánh mối tương quan ung thư
giữa tất cả các thành viên trong gia đình với cùng một mẫu thống kê như đã được sử
dụng trong mô hình nghiên cứu cặp đôi. Các số liệu thu được có ý nghĩa thống kê cao
hơn nhiều so với mô hình nghiên cứu cặp đôi bởi vì toàn bộ dân số Thụy Điển với 1
triệu khối u đã được xem xét một cách kỹ lưỡng. Mặt khác phần lớn các ung thư liên
quan tới giới tính đặc biệt lại không thể đánh giá được theo mô hình này. Những kết
quả của cả 2 mô hình nghiên cứu được trình bày ở Bảng 1.1.

Bảng 1.1. Hiệu ứng di truyền và một số gen liên quan

Tỷ lệ của các biến đổi góp phần tạo nên các hiệu ứng di truyền
------------------------------------------------------------------------------------------------Vị trí ung thư

Theo nghiên cứu
cặp đôi

Dạ dày
Kết - trực tràng

0, 28
0, 35

a

Theo nghiên cứu

Gen tác động

có t /c gia đình
0, 01

a

0, 13

a

E-cadherin

Sửa chữa ghép đôi không đúng,
APC, LKB1

Tụy

0, 36

----

Phổi

0, 26

0, 08

a

Gen thâm nhập chuyển hóa thấp

Vú

0, 27

0, 25

a

BRCA1/2, ATM

a

Gen đáp ứng miễn dịch?

a

Cổ tử cung

0

0, 22

Mô tử cung

0

----

CDKN2A

Sửa chữa ghép đôi không đúng,
PTEN

Buồng trứng

0, 22

BRCA1/2

----

Sửa chữa ghép đôi không đúng
a

Tuyến tiền liệt

0, 42

Bàng quang

0, 31

0,07

a

Gen thâm nhập chuyển hóa thấp

Locus ứng cử viên

Bệnh bạch cầu

0, 21

0, 09

a

ATM, helicase

----

Ghi chú: Khoảng tin cậy 95%, tức là có ý nghĩa thống kê (theo các số liệu từ các nghiên cứu cặp đôi ở Băc Âu và
các nghiên cứu có tính chất gia đình ở Thụy Điển)

Đối với ung thư dạ dày, có 28% là di truyền theo nghiên cứu cặp đôi và 1% theo
nghiên cứu gia đình. Với các ung thư khác thì các số liệu thu được lần lượt là 72% và
99%. Nguyên nhân của các ung thư cũng có thể là hoàn toàn do các hiệu ứng của môi
trường.


Trong nghiên cứu cặp đôi, các chỉ số di truyền có ý nghĩa thống kê (độ tin cậy
95%) với ung thư kết - trực tràng là 35%, ung thư vú 27% và ung thư tuyến tiền liệt
42%. Các nghiên cứu về chỉ số gia đình cho các con số tương đương với ung thư vú,
nhưng với ung thư kết - trực tràng thì thấp hơn. Chỉ số di truyền ung thư cổ tử cung là
22%, nhưng với ung thư phổi, ung thư bàng quang và các bệnh bạch cầu thì thấp hơn
10%. Tuy nhiên, một số ung thư thường gặp lại có thang di truyền rất cao so với các
quan sát so sánh các rủi ro có tính chất gia đình giữa những người họ hàng ở cấp độ
thứ nhất. Nếu ước tính về ung thư kết - trực tràng, ung thư vú và ung thư tuyến tiền
liệt với các con số 27-42% thì rõ ràng vẫn còn một lỗ hổng rất lớn trong sự hiểu biết
của chúng ta về cơ sở di truyền các u tân sinh.
Một số gen truyền các rủi ro có tính chất gia đình được liệt kê ở Bảng 1.1. Tần
số đột biến trong các gen mẫn cảm cao đã được biết rất rõ như BRCA1 và BRCA2
trong ung thư vú và các gen sửa chữa DNA trong ung thư kết - trực tràng không polyp
được di truyền là rất thấp. Đối với ung thư tuyến tiền liệt, tuy các gen ứng cử đã được
xác định bản đồ nhưng lại chưa xác định được các chỉ số cụ thể. Những phát hiện này
chứng minh rằng còn nhiều gen khác nữa vẫn chưa được xác định và cần phải có
thêm các nghiên cứu tiếp theo.
CÁC MẪU UNG THƯ

Những hội chứng ung thư đã được nghiên cứu kỹ càng như u nguyên bào võng

mạc, ung thư vú liên quan tới BRCA và HNPCC (hereditary nonpolyposis colorectal
cancer) tuân theo mẫu di truyền Mendel trội với tần số cao (các vật mang có kiểu gen
hợp với kiểu hình). Vì thế gần 50% hậu duệ của các bố mẹ bị tác động có biểu hiện
bệnh. Tuy nhiên, những hội chứng này là hiếm và tần số gen đột biến là 1/1000 (tần
số mắc bệnh là 1/500) hoặc nhỏ hơn. Hội chứng ung thư BRCA1, BRCA2 và HNPCC
thường gặp nhất đối với tất cả ung thư vú và ung thư kết - trực tràng có lẽ là 1-3%.
Hội chứng Bloom, hay mất điều hòa mao mạch (ataxia telangiectasia) và khô da
nhiễm sắc tố (xeroderma pigmentosum) là các ví dụ về hội chứng ung thư Mendel
trội. Khoảng 25% con cháu của các bậc cha mẹ có biểu hiện triệu chứng, bao hàm cả
các khối u. Chúng ta có thể ước tính tương đối dễ dàng tỷ lệ của tất cả các dạng ung
thư. Hội chứng đơn gen thường gây rủi ro cao, và 1% là một tỷ số tốt.
Hầu hết các ung thư thường gặp đều do các biến đổi ở nhiều gen. Theo lý thuyết
đa giai đoạn về ung thư thì một khối xuất hiện là kết quả của rất nhiều đột biến ở một
tế bào đơn. Những đột biến đầu tiên xảy ra ở các tế bào bình thường sẽ tạo nên một
quần thể tiền u, tăng trưởng chậm. Những biến đổi phụ kèm theo trong một tế bào của
quần thể tiền u là điều kiện cần thiết để tạo nên tế bào khối u có khả năng tăng sinh
như một khối u ác tính. Nhiều đột biến có thể bị biến đổi và nó phụ thuộc vào các gen
và các dạng tế bào bị tác động. Điều này có thể là đúng với các trường hợp sinh u do
các đột biến di truyền. Đột biến gen gác cổng khởi đầu có thể tạo lợi thế cho sự tăng
trưởng vì thế mà làm tăng kích cỡ đích (có rất nhiều tế bào khiếm khuyết sự khởi đầu)
cho những đột biến kế tiếp.
Theo cách tính toán về tỷ số các đột biến, số các tế bào gốc và vòng đời của các
tế bào người bình thường thì điều kiện thích hợp cho một quá trình sinh ung thư cần
phải có ít nhất 3 đột biến, chẳng hạn như 2 đột biến ở giai đoạn khởi đầu và ít nhất
một đột biến ở giai đoạn tiếp theo.
Khi hai hoặc nhiều gen có liên quan với nhau thì khó mà quan sát được chỉ số di
truyền Mendel một cách thuần chủng, bởi vì rất có thể có một hậu duệ nào đó chỉ
được truyền lại một cách ít ỏi bộ gen bệnh của cha mẹ. Vì thế thật khó mà phân biệt

được rõ ràng các chỉ số di truyền đa yếu tố từ các gen đơn tần suất thấp hoặc các hiệu
ứng môi trường; đó là một thách thức lớn đối với các phân tích phân ly hiện nay.
Trong mô hình cặp đôi, chỉ số di truyền đa gen ở cặp đôi đơn hợp tử cho độ rủi ro cao
hơn rất nhiều so với cặp đôi nhị hợp tử. Một mẫu khác về sự di truyền đa gen được
phân biệt rõ ràng là đa ung thư sơ cấp ở một cá thể tương tự.
CÁC GEN GÂY UNG THƯ

Chỉ có một số nhỏ ung thư là do gen đơn. Tuy nhiên, từ những gia đình bị tác
động ung thư đã giúp cho chúng ta định loại gen và phần lớn các khối u liên quan tới
gen có tần số xuất hiện cao đã được mô tả từ những gia đình này. Những kết quả thu
được ngay cả với các hội chứng hiếm gặp như Peutz - Jegher (bệnh nốt ruồi son ở
mặt, nhất là quanh miệng, đôi khi ở niêm mạc miệng và bàn tay, kết hợp với bệnh
polyp đường tiêu hóa rải rác ở dạ dày, trực tràng thường thoái hóa thành ác tính, bệnh
di truyền theo kiểu trội), hay bệnh u lành tính cơ trơn tử cung và da, nếu các gia đình
này là đồng nhất thì thường có rủi ro cao. Một khía cạnh lý thú của công trình nghiên
cứu bệnh u lành tính cơ trơn là gen này lại mã cho một enzym trong vòng
tricarboxylic là fumarat hydrase. Một enzym khác trong con đường chuyển hóa này là
succinat dehydrogenase cũng liên quan với u cận hạch (paraganglioma) và u tế bào ưa
chrom (pheochromecytoma) có thể được di truyền. Những số liệu này đã mở rộng tầm
quan sát với các gen ung thư liên quan tới chuyển hóa, gen quản gia (housekeeping)
trong quá trình điều hòa chu kỳ tế bào ở ngay các giai đoạn sớm, gen sửa chữa DNA
và biến hóa chuyển nạp tín hiệu.
Các gen hiếm gặp nhưng rủi ro cao

Người ta đã xác định được nhiều dạng ung thư gen đơn gây rủi ro cao. Có
khoảng 4700 di truyền trội và 2800 di truyền thoái hóa đã được biết đến từ đầu những
năm 1990, trong số 440 gen đơn đã xuất hiện ung thư biến thái, nhiều dạng ung thư
cực kỳ hiếm gặp với chỉ vài gia đình trên toàn thế giới. Hầu hết các hội chứng ung thư
đã biết đều là trội ở mức rất đại chúng (mặc dầu thoái hóa ở mức độ phân tử), vật
mang gen là typ Aa, trong đó a = gen đột biến. Trong nhiều khối u, alen bình thường

đã bị biến mất (mất tính dị hợp tử) vì thế khối u này sẽ là bán hợp tử (hemizygote)
hoặc đồng hợp tử (homozygote) aa nếu có một đột biến khác xảy ra để thay thế cho
alen đã mất. Ở hội chứng ung thư trội, tần số xuất hiện đặc biệt cao, thường lên tới
100%. Điều này rất có lợi cho việc xác định các mẫu trội bởi vì những trường hợp này
đều phát hiện thấy ở tất cả các thế hệ.
Một vài hội chứng ung thư hiếm gặp như bệnh khô da nhiễm sắc tố (xeroderma
pigmentosum), mất điều hòa giãn mao mạch (ataxia telangiectasia) và hội chứng
Bloom (ban đỏ giãn mao mạch ở mặt và bàn tay, những vùng teo da, những tổn
thương bọng nước và cảm quang) là biểu hiện di truyền thoái hóa ở cả mức độ quần
thể cũng như phân tử. Việc phát hiện các biểu hiện thoái hóa rất khó khăn bởi vì
những trường hợp này đòi hỏi phải là xuất hiện một cách ngẫu nhiên trong điều kiện
thuần chủng.
Những nhà di truyền học quần thể đặt nhiều câu hỏi tại sao lại chỉ có một số
lượng tương đối nhỏ hội chứng thoái hóa ở người. Trong các mẫu ở động vật thí
nghiệm, biểu hiện thoái hóa lại chiếm ưu thế, trái ngược lại - ở người, biểu hiện trội
lại phổ biến hơn. Không ngoại trừ rằng đây là một quan sát lệch bởi vì có rất nhiều
khó khăn khi xác định một mẫu thoái hóa. Một vấn đề phức tạp nữa là, trong nhiều
hội chứng ung thư, các đột biến lại là đột biến mầm de novo không có trong mẫu gia
đình. Đây là trường hợp của hầu hết các rối loạn khi ung thư xảy ra ở giai đoạn sớm,


vì thế việc di truyền lại các khuyết tật cho các thế hệ sau sẽ bị giảm đi. Chẳng hạn như
trường hợp khối u Wilms (u ác tính thận ở tuổi thơ: u có thể to, đau vùng bụng và
thường bị tăng huyết áp, được hình thành từ tế bào dạng phôi thai), u nguyên bào
võng mạc và u xơ thần kinh (neurofibromatose).
Nguy cơ tương đối (relative risk RR) của ung thư có thể rất cao trong các ung
thư hiếm gặp. Trên thực tế, nếu tần số gần tới 100% thì RR chỉ phụ thuộc vào tần số
quần thể của bệnh. Hầu hết các hội chứng đã biết đều tác động lên các cá thể trẻ tuổi.
Những nguy cơ ngoại lệ của ung thư hiếm gặp ở những cá thể trẻ đã tạo thuận lợi cho
việc xác định các hội chứng như Li - Fraumeri (các gia đình có thành viên bị ung thư

các loại sớm: sarcom cơ vân ở vú, não), hội chứng tạo mới đa nội tiết 2 (multiple
endocrine neoplasia 2- MEN2) và HNPCC. RR của ung thư thời thơ ấu trong hội
chứng Li -Fraumeri (đột biến p53 di truyền) đã được xác định là > 100 và chỉ số này ở
ung thư kết - trực tràng của HNPCCl là 70. Theo ước tính từ các số liệu ung thư gia
đình ở Thụy Điển thì chỉ số RR là 30 với ung thư nội mạc tử cung ở HNPCC và 5000
cho ung thư tủy giáp ở MEN2.
Tỷ lệ các vật mang phụ thuộc vào quần thể và các đánh giá của Châu Âu và Âu
Mỹ được coi là chính xác nhất. Trong số các hội chứng ung thư trội đã biết thì tần số
vật mang gen cao nhất cho HNPCC vào khoảng 1/500 và với BRCA1 và BRCA2 đều
là 1/1000. Đối với các hội chứng khác như Li -fraumeri, MEN1 và MEN2, u xơ thần
kinh 1 và ung thư tế bào thận di truyền (đột biến ở VHL), u nguyên bào võng mạc,
hội chứng Wilms, ung thư Gorlin (hội chứng di truyền xảy ra chủ yếu ở phụ nữ, có
khả năng di truyền theo phương thức trội, biểu hiện tổn thương da teo và nhiễm sắc tố
rải rác, bệnh u nhú niêm mạc thường kèm theo chậm phát triển tâm thần và rất nhiều
các dị tật khác ở mặt hoặc ngón tay) thì tần số vật mang từ 1/3000 tới 1/50.000. Trong
các ung thư thoái hóa như da khô nhiễm sắc tố và mất điều hòa giãn mao mạch (ataxia
telangiectasia) thì tần số bệnh (a2) là thấp (1/1000.000 và 1/4000 theo thứ tự), nhưng
tần số vật mang (2Aa) của mất điều hòa giãn mao mạch được xác định là 1-5% ở các
quần thể thuộc Hoa Kỳ. Nếu ở dị hợp tử thì nguy cơ ung thư là rất có ý nghĩa. Các dị
hợp tử của hội chứng mất điều hòa giãn mao mạch gây nguy cơ cao cho nhiều dạng
ung thư trong đó có ung thư vú vì có rất nhiều vật mang. Theo các tính toán còn đang
gây tranh cãi thì tỷ lệ góp phần làm mất điều hòa giãn mao mạch trong ung thư vú là
cao hơn BRAC1 và BRCA2.
Một khía cạnh xa hơn nữa của các hội chứng ung thư có tính chất gia đình là
chúng thường tác động vào nhiều vị trí, ngay cả khi phát hiện ra rằng các ung thư này
ở vị trí có chỉ số (index) đặc biệt. Hội chứng Li -Fraumeri là một ví dụ với hơn 100
RR ở vị trí index (ung thư thời niên thiếu), tuy nhiên lại có mẫu RR cho các bệnh
thông thường hơn như bệnh ung thư vú chẳng hạn. Các ví dụ khác nữa là HNPCC,
BRCA 1 và BRCA2. Trong các hội chứng ung thư thoái hóa bao gồm mất điều hòa
giãn mao mạch và hội chứng Bloom, các cá thể bị tác động có thể biểu lộ bất kỳ dạng

u ác tính nào.
Một khía cạnh liên quan tới việc xác định sự tồn tại lâm sàng là sự hiện diện của
các bệnh khác trong nhiều hội chứng đã biết. Những bệnh nhân có hội chứng thoái
hóa là những người mất năng lực một cách trầm trọng như đã mô tả ở một số trường
hợp. Tuy nhiên, có những bệnh không phải là ung thư nhưng rất nghiêm trọng vẫn
thường vây quanh con người, thậm chí trội hơn các bệnh NF1 và NF2, MEN1 và
MEN2 cũng như ung thư tế bào thận di truyền.
Các gen thường gặp rủi ro thấp


Những hiệu ứng có tính chất gia đình trong ung thư không những do các gen
khiếm khuyết như đã trình bày ở trên mà còn có sự đóng góp của các khiếm khuyết
thông thường với tần số đủ để tạo nên tính đa dạng (đôi khi được định nghĩa như là
một biến thể có mặt ở > 1% quần thể). Nhiều tính đa dạng đã được mô tả trong các
lĩnh vực thuốc và chuyển hóa của các chất gây ung thư, với một số dẫn liệu hiện đại
về các receptor hormon và các gen sửa chữa DNA. Mặc dầu có vẻ như nhiều gen
nguy cơ thấp lại làm thúc đẩy quá trình sinh ung thư ở người nhưng lại có rất nhiều
trái ngược trong các tài liệu đương thời về vai trò của các gen chuyển hóa trong ung
thư.
Sự trông nom miễn dịch giữ vai trò quan trọng trong ung thư, khi các bệnh nhân
bị kiềm chế miễn dịch thì rõ ràng phải gánh chịu các nguy cơ như u lympho và nhiều
dạng ung thư tế bào vảy (squamous cell carcinoma). Các thể nhẹ hơn của thiếu hụt
miễn dịch có thể được lý giải trong các hội chứng có tính chất gia đình như u lympho
không Hodgkin, bệnh Hodgkin, ung thư cổ tử cung và ung thư da tế bào vảy
(squamous cell skin cancer). Khi chức năng miễn dịch bị kiềm chế thì có vẻ như là lại
thúc đẩy đáp ứng của vật chủ đối với virus như virus gây u nhú ở người và virus
Epstein- Barr.
KẾT LUẬN

Chưa có số liệu nào về nguyên nhân của ung thư để có thể bác bỏ vai trò nổi bật

của môi trường với tư cách là một yếu tố gây hậu quả. Tuy nhiên, do báo cáo có tính
chất kỷ nguyên của Doll và Peto năm 1981 mà đã có những tiến bộ nho nhỏ trong các
nghiên cứu nhằm tìm ra những nguyên nhân mới của việc sinh ung thư do môi trường.
Người ta suy luận rằng sinh ung thư bởi môi trường là do mối tương tác giữa các yếu
tố bên ngoài và các yếu tố của vật chủ, điều đó chưa thể làm sáng tỏ chỉ bằng các
phương pháp dịch tễ học hoặc sinh học phân tử. Cũng không có hy vọng rằng tập hợp
các cách tiếp cận này trong dịch tễ học phân tử thậm chí sâu hơn nữa là dịch tễ học di
truyền phân tử sẽ vạch ra được pha trung gian (interpha) giữa ngoại sinh
(exogeneous) và nội sinh (endogeneous) của sinh ung thư trên người. Tuy nhiên, cũng
không còn phải nghi ngờ gì nữa là nguyên nhân gây ra ác tính ở mức độ phân tử là do
đột biến và biến đổi biểu sinh trong các gen kiềm chế khối u và gen gây ung thư. Hơn
thế nữa, việc tích lũy dần các đột biến trong những gen này sẽ làm nới rộng các dòng
vì thế mà cấu thành quá trình nhiều bước trong sự sinh ung thư.
Tất cả các dạng chính của ung thư đều có một thành phần mang tính chất gia
đình với tần số thay đổi thường từ 1 đến 5%. Những nguy cơ có tính chất gia đình
quan sát được trong số các cặp đôi và đa ung thư nguyên phát (multiple primary
cancer) càng củng cố thêm cho quan điểm “sinh ung thư đa giai đoạn” trên người ở
mức quần thể.
Về phương diện gen trị liệu, một vấn đề đặt ra là nếu nhiều gen tham dự vào
một ung thư thì việc ngăn chặn hoặc sửa chữa một khiếm khuyết đã đủ làm đảo
ngược được kiểu hình ác tính chưa? Với những bằng chứng hiện đại thì khi loại bỏ
một thành viên (đột biến) khỏi ngôi nhà nhiều thành viên (khối u đã tiến triển) thì đã
đủ hiệu lực chưa?
Tuy nhiên, khi xem xét những khả năng phi thường của ung thư đối với sức đề
kháng thu được thì hiệu ứng kìm hãm tế bào là không đáng kể và thay vào đó là cần
phải tiêu diệt ngay các tế bào ung thư càng nhanh càng tốt. Hơn nữa, ngoài sự đề
kháng ở mức tế bào các khối u còn thu được sự đề kháng ở mức độ mô. Điều này ngụ


ý rằng, có sự tồn tại các dưới dòng không nhạy cảm với việc xử lý. Vì thế, loại bỏ các

thành viên tạp một cách đồng thời hoặc liên tục sẽ rất có lợi cho điều trị.
Nếu xem ung thư như là một bệnh gây bởi các đột biến và những biến đổi biểu
sinh ở các gen thì ngay lập tức thấy rằng gen trị liệu là một phương tiện sinh học can
thiệp cần thiết. Vì thế, nếu các khiếm khuyết về nguyên nhân gây bệnh được hiệu
chỉnh hoặc được ngăn chặn thì kiểu hình của bệnh có thể sẽ bị đảo ngược. Sau chót là,
những biến đổi di truyền hiện diện trên các tế bào ung thư đã cho chúng ta những đặc
trưng để tách biệt chúng với các tế bào không bị ung thư. Những đặc trưng này là mất
điều hòa promoter và các yếu tố tăng cường, biểu lộ nhầm lẫn các receptor và epitope
vì tế bào đã mất cơ chế kháng virus. Những vấn đề đã được đề cập trên có thể được
ứng dụng trong khi lập kế hoạch các chiến lược gen trị liệu nhằm tiêu diệt trực tiếp
các tế bào ung thư.


Chương II

HỆ GEN UNG THƯ
NHỮNG NÉT CƠ BẢN VỀ HỆ GEN UNG THƯ (CANCER GENOMICS)

Ung thư là bệnh có liên quan tới biến đổi gen trong các tế bào soma. Ung thư là
nhóm các tế bào (khối u) tăng trưởng một cách rầm rộ và không điều tiết được. Dĩ
nhiên là mô hình tăng trưởng mất trật tự này không thể xảy ra đối với tất cả các tế bào
của cơ thể - do vậy khi các mô hình gen phát hiện thấy có các tế bào ung thư thì sẽ vô
cùng nguy hiểm cho giao tử hoặc phôi.
Ung thư là bệnh liên quan tới quá trình biến đổi gồm nhiều bước trong hệ gen
của tế bào soma. Những đột biến DNA ở tế bào soma vẫn xảy ra một cách thường
xuyên nhiều dạng tế bào như tế bào biểu mô tăng trưởng một cách liên tục và hàng
triệu tế bào mới được tạo ra do quá trình gián phân (mitosis) xảy ra hàng ngày. Nhưng
hầu hết đột biến mới trong tế bào soma đều không có hiệu ứng đối với các trình tự
protein và sự biểu hiện gen hoặc các kiếu hình tế bào. Chỉ có một số đột biến làm biến
đổi các protein quan trọng thì mới gây nguy hại tới tế bào. Những đột biến ở tế bào

đơn ít khi gây được hiệu ứng tổng thể lên cơ thể vì các tế bào đã đột biến không sinh
sản. Tuy nhiên, cũng có các đột biến tế bào soma tác động tới các enzym làm nhiệm
vụ điều hòa tăng trưởng và sửa chữa DNA thì rất nguy hiểm. Chỉ cần một đột biến
trong điều hòa tăng trưởng đã có thể cho phép các tế bào vượt qua giới hạn bình
thường của nó làm cho nó không cảm nhận được những tín hiệu ức chế từ mô lân cận.
Một đột biến trong enzym sửa chữa DNA cũng làm cho tế bào (và các hậu duệ của
nó) có nhiều khả năng đột biến mới. Kết hợp 2 đặc tính về tăng trưởng và tỷ lệ đột
biến cao có thể tạo nên một quần thể các tế bào nổi trội về tiến hóa do chọn lọc. Bất
kỳ đặc tính mới nào thu nhận được do đột biến trong một tế bào cũng sẽ di truyền lại
cho con cháu của nó, tạo nên một dòng (clone), và những đặc tính đó lại thúc đẩy tăng
trưởng bổ sung dẫn đến nhiều tế bào mang các đặc tính đó. Theo thời gian, các đột
biến có thể được tích lũy dần rồi dẫn tới những thuộc tính ác tính của các tế bào ung
thư. Bất kỳ một chất điều hòa tăng trưởng hay tác nhân gây độc nào được thực thi cho
một dòng đang tăng trưởng đều tạo nên một áp lực chọn lọc, cho phép các tế bào thể
đột biến kháng lại với tác nhân đó để được tăng trưởng.
Nếu một đột biến làm hủy hoại chức năng của một gen dẫn đến ung thư thì gen
đó sau đó được coi như gen kiềm chế khối u. Dĩ nhiên là sự biểu hiện bình thường
của của gen này sẽ ngăn chặn được ung thư. Những chất kiềm chế khối u bao gồm các
enzym sửa chữa DNA và các chất điều hòa chu kỳ tế bào. Nếu đột biến làm tăng biểu
hiện của một gen dẫn đến ung thư thì gen đó sau được coi như là gen gây ung thư
(oncogene) tức là gen thúc đẩy ung thư. Các gen ung thư thường mã hóa cho các
protein với chức năng là yếu tố tăng trưởng, receptor yếu tố tăng trưởng, chất chuyển
đổi tín hiệu, yếu tố phiên mã hoặc chất điều hòa apoptosis.
Mức độ phức tạp khác nữa trong di truyền học ung thư trên người (và tất cả các
động vật có vú khác) là hệ gen lưỡng bội. Mỗi một gen đều hiện diện trong 2 bản sao
trên 2 nhiễm săc thể tương đồng (một từ bố, một từ mẹ). Do vậy một đột biến soma
đơn đối với một gen kiềm chế khối u, ngay cả trong trường hợp là một chất điều hòa
tăng trưởng hay enzym sửa chữa DNA thì cũng chưa chắc đã tạo được nhiều hiệu ứng
kiểu hình. Một bản sao bình thường của một gen vẫn có thể có mặt ở một nhiễm sắc
thể khác làm cho chức năng protein vẫn bình thường. Tuy nhiên cũng có nhiều đột

biến trội tạo ra được hiệu ứng khi một bản sao gen đơn bị biến đổi, chẳng hạn như với


các chất điều hòa đặc biệt, các enzym hoặc các protein ở trong các lỗ ngự trị ở vị trí
ON hoặc một oncogene lại biểu hiện quá mức do mất vị trí gắn yếu tố điều hòa âm.
Chẳng hạn như các đột biến ở gen k-ras gây nên hoạt hóa cơ bản chức năng truyền tín
hiệu của protein ras đã thấy ở 30% ung thư phổi, 50% ung thư kết tràng và 90% ung
thư tụy (Mimamoto và cộng sự, 2000).
Tính chất nguy hiểm của hệ gen lưỡng bội là một đột biến thúc đẩy ung thư ở
một gen kiềm chế ung thư có thể được di truyền như một alen lặn và chức năng của
nó được bù đắp bởi bản sao bình thường của gen trên nhiễm sắc thể khác. Người có
đột biến như thế thì dễ bị tổn thương với bất kỳ đột biến nào tác động tới bản sao bình
thường của gen ở bất kỳ tế bào soma nào tạo nên chức năng gen knockout. Sự
knockout này có thể do đứt đoạn bản sao bình thường của gen, do bẻ gãy nhiễm sắc
thể làm gián đoạn các gen, hoặc do biến đổi một nucleotid đơn nào đó dẫn đến làm
khiếm khuyết chức năng hoặc biểu hiện protein. Bất kỳ sự cố đột biến nào tác động
tới bản sao đơn nguyên vẹn của một gen đều được gọi là sự mất tính hợp tử (loss of
heterozygosity LOH). LOH là do xóa bỏ gen (có thể phát hiện bằng khuếch đại PCR
định lượng những đoạn DNA đặc hiệu của hệ gen). Những đột biến điểm đặc hiệu có
thể được phát hiện bằng các marker SNP. Giới hạn chủ yếu của phương pháp LOH dựa
trên cơ sở marker là nó không chỉ phát hiện những đứt đoạn trên các locus xác định mà
phải lướt hết trên toàn bộ hệ gen. Các nghiên cứu LOH tập trung chủ yếu vào các gen
kiềm chế khối u đã biết như gen Rb1, các đứt đoạn dẫn đến u nguyên bào võng mạc.
Nhiều bệnh ung thư có thể di truyền được là do dạng đột biến này có trong một bản sao
của một gen kiềm chế khối u. Ví dụ thông thường nhất là hội chứng ung thư trực - kết
tràng không đa polyp có thể di truyền (hereditary nonpolyposis colorectal cancer
HNPCC); 80% HNPCC có đột biến dòng mầm ở gen MSH2 hoặc MLH1. Cả 2 gen này
đều mã hóa cho các enzym liên quan tới việc sửa chữa không thích ứng DNA (Lynch và
de la chapel, 1999 và Yan, 2000).
Khuynh hướng di truyền này thường dẫn đến các ung thư xảy ra ở nhiều vị trí

trong cơ thể vì các tế bào soma có những khác biệt trong việc phát triển các đột biến ở
bản sao chức năng đơn của gen. Tính di truyền của các gen nhạy cảm ung thư đã làm
đảo ngược khái niệm thông thường về chức năng gen trội và gen lặn. Một bản sao
khiếm khuyết của một gen đơn đòi hỏi phải có các đột biến làm bất hoạt cả 2 bản sao
tương đồng mới tạo được kiểu hình thúc đẩy ung thư thì mới được coi là gen lặn theo
quan điểm phân tử, còn theo y học thì bản chất di truyền ung thư là tính trội (người bị
khiếm khuyết một alen có đặc tính).
ĐỘT BIẾN SỐ LƯỢNG BẢN SAO

Các tế bào ung thư thường thấy có những biến đổi lớn về cấu trúc nhiẽm sắc thể
(sai lệch về di truyền tế bào). Sở dĩ như vậy là do đột biến trong gen sửa chữa DNA
và / hoặc đột biến trong hệ thống kiểm soát chất lượng thường làm cho nhiễm sắc thể
của tế bào bất bình thường dẫn đến tự hủy hoại do apoptosis. Hầu như tất cả các khối
u đặc, u lympho, bệnh bạch cầu đều có kiểu nhân bất thường. Toàn bộ nhiễm sắc thể
có thể bị mất đi hoặc những mảnh lớn của nhiễm sắc thể bị đứt đoạn. Luân phiên
nhau, các vùng của nhiễm sắc thể có thể bị khuếch đại, làm tăng số bản sao của một
số gen lên nhiều lần. Sự chuyển vị của các mảnh lớn DNA từ nhiễm sắc thể này sang
nhiễm sắc thể khác hoặc đảo đoạn một phần nhiễm sắc thể cũng thường hay xảy ra.
Bản chất dòng của tăng trưởng khối u cho phép xảy ra sự cố sắp xếp lại nhiễm sắc thể
trong một tế bào soma đơn để sản sinh ra một quần thể các tế bào. Cũng thường quan
sát thấy các kiểu nhân khác biệt trong các tế bào ở một khối u đơn. Điều này lại một
lần nữa cho thấy những bất thường di truyền tế bào này là vô cùng nguy hiểm đối với


giao tử hay phát triển phôi, nhưng cũng có thể các tế bào soma có nhiễm sắc thể bất
thường nhưng vẫn tồn tại và sinh sôi nảy nở.
Những sai lệch về di truyền tế bào có thể dẫn đến ung thư theo nhiều cách. Có
thể là sự khuếch đại một gen ung thư (oncogene) làm tăng biểu hiện của nó dẫn đến
có nhiều sản phẩm protein trong tế bào. Sự khuếch đại của các thành viên myc, erb
(receptor yếu tố tăng trưởng bì) và họ gen ras phát hiện thấy nhiều trong các khối u

của người. Khoảng 30% ung thư vú và ung thư buồng trứng có khuếch đại gen erbB2
(HER-2/neu) (Slamon và cộng sự, 1989). Sự mất đi các đoạn nhiễm sắc thể có chứa
các gen kiềm chế khối u có thể tạo nên sự cố mất tính dị hợp hoặc đơn thuần là chỉ
mất một bản sao của gen làm cho mức protein thấp hơn, do vậy mà làm thay đổi điều
hòa các con đường tế bào quan trọng. Sự chuyển vị và đảo đoạn có thể làm mất đi
vùng mã gen làm nó bất hoạt hoặc lại gắn với một gen có vùng điều hòa mới có thể
làm tăng hoặc giảm biểu hiện của nó trong một tế bào cá biệt. Một số sự cố về chuyển
vị hoặc đảo đoạn có thể tạo nên những tổ hợp mới các vùng mã hóa giữa các gen khác
nhau để sản sinh ra một protein hỗn hợp với các đặc tính mới. Ví dụ kinh điển về sự
chuyển vị tạo nên một oncogene do sự hòa trộn gen là nhiễm sắc thể Philadelphia
được phát hiện trong tất cả các trường hợp leukemia dòng tủy mạn tính (chronic
myelogenous leukemia-CML). Sự chuyển vị giữa nhiễm sắc thể 9 và 22 ở CML có sự
hòa trộn gen c-abc với gen bcr. Hỗn hợp gen bcr/abl mã hóa cho protein chimeric có
hoạt tính tyrosin kinase mới (Hermans và cộng sự, 1987).
Enzym tyrosin kinase cũng được biết đến với tên là BCR-ABL, được tạo nên do
sự hòa trộn gen bcr /abc trong CML, nó hoạt động như một gen ung thư (oncogene),
kích thích sự phân chia tế bào của các bạch cầu và ức chế con đường apoptosis.
Gleevec là thuốc điều trị CML. Gleevec liên kết và làm bất hoạt protein BCR-ABL.
Thật thú vị là Gleevec (imatinib) cũng có hiệu quả trong trị liệu các khối u ở mô đệm
dạ dày - ruột non (gastrointestinal stromal tumors). Tại đó, nó ức chế một tyrosin
kinase khác cũng có đặc tính thúc đẩy ung thư. Gleevec hiện đang được thử nghiệm
trị liệu các dạng ung thư khác như ung thư phổi tế bào nhỏ, CML và u thần kinh đệm.
Mặc dù Gleevec là một mẫu thiết kế thuốc tuyệt vời, nhưng khi phát triển và sử dụng
nó lại không thực sự dựa trên công nghệ di truyền. Chẳng hạn như với CML, điều
kiện duy nhất để phân loại là sự hiện diện của nhiễm sắc thể Philadelphia hoặc protein
BCR-ABL. Tuy nhiên, đối với các dạng ung thư khác cũng có thể hội tụ đủ các điều
kiện trước khi các bệnh nhân được điều trị với Gleevec nếu trước đó đã sàng lọc về
protein hoặc biểu hiện gen để xem tyrosin kinase khác có ở quá mức đích hay không.
Phân tích di truyền các tế bào ung thư đã được hưởng lợi từ nhiều kỹ thuật sinh
học phân tử. Trước tiên, các tế bào ung thư được xếp loại theo kiểu nhân (karyotype)

bằng việc phân tích hiển vi nhiễm sắc thể ở pha giữa (metapha) trong các tế bào đang
phân chia. Các thuốc nhuộm quinacrin - mustard và trysine - Giemsa đã tạo nên các
mẫu băng đặc thù trong NST, cho phép nhận dạng một cách trực quan NST của từng
cá thể và có thể phát hiện ra những sai lệch ở quy mô lớn. Nghiên cứu di truyền học tế
bào được cải thiện do sử dụng công nghệ huỳnh quang trong lai ghép in situ
(fluorescence in situ hybridization- FISH) với các đầu dò DNA có đánh dấu để xác
định các vùng của từng NST trong một kiểu nhân (karyotype). Sự lai ghép với các đầu
dò này cho phép phát hiện ra những đứt đoạn, chuyển vị và sao chép NST. Tuy nhiên,
các kỹ thuật FISH đòi hỏi trước hết phải hiểu tường tận về các vị trí bất ổn định của
hệ gen để thiết kế các đầu dò phát hiện ra các biến đổi. Kỹ thuật thông thường hơn là
lai ghép so sánh hệ gen (comparative genomic hybridization - CGH) sử dụng toàn
bộ hệ gen như là một đầu dò đánh dấu và một kiểu nhân ở kỳ giữa được gắn trên một


slide hiển vi với tư cách là đích. DNA hệ gen từ các tế bào bình thường được đánh
dấu màu huỳnh quang và DNA hệ gen từ các tế bào khối u được đánh dấu một màu
huỳnh quang khác, sau đó cả hai được trộn lẫn và lai ghép với nhau để đích các NST.
Các vùng của NST đích sẽ hiện lên với những khác biệt về huỳnh quang giữa 2 màu
và cho thấy sự khác biệt về số bản sao giữa hệ gen khối u và hệ gen bình thường,
đồng thời cũng cho thấy cả những đứt đoạn và khuếch đại. CGH đã trở thành phương
pháp chuẩn mực cho việc phân tích di truyền tế bào từ đầu những năm 1990.
Giải pháp CGH dựa trên cơ sở lai ghép toàn bộ NST với khoảng 10-20 Mb
(1.00.000 cặp base). Như vậy là đủ để phát hiện ra các đứt đoạn và các tái cơ cấu các
đoạn lớn của NST, nhưng vẫn chưa thể phát hiện được các khuếch đại nhỏ
(microamplication) và các đứt đoạn có thể tác động vào các gen đơn liên quan tới
bệnh tật (các oncogene và các gen kiềm chế khối u). Những tiến bộ gần đây trong
công nghệ microarray đã tạo khả năng khảo sát toàn bộ hệ gen với giải pháp rất cao
trên một chip hệ gen (genome tiling chip) (array CGH), do đó các các đứt đoạn và các
khuếch đại của các vùng nhỏ chừng 10.000 base (10Kb) đến nay đã được phát hiện.
Khi mà các chíp CGH đã trở nên rẻ hơn thì việc phân tích số lượng bản sao sẽ trở nên

nhanh chóng, và có thể còn phát hiện ra các ứng dụng khác nữa ngoài ung thư.
Những thay đổi tương đối về số bản sao gen được phát hiện nhờ ứng dụng CGH
có liên quan tới khuếch đại oncogene hoặc làm mất chức năng gen kiềm chế khối u.
Tuy nhiên, CGH không thể phát hiện được các chuyển vị (bẻ gãy và nối lại các đoạn
từ các NST khác nhau). Một kỹ thuật lai ghép hệ gen gọi là Spectral Karyotyping
(SKY) sử dụng nhiều thuốc nhuộm huỳnh quang để tạo nên một màu khác thường
cho mỗi NST, sau đó lai hỗn hợp này với các tế bào khối u. Kết quả là làm cho nó dễ
dàng nhận diện được các chuyển vị (một NST lai có chứa các bộ phận từ 2 NST khác
nhau). Tuy nhiên, array CGH lại không thích hợp lắm với việc phát hiện các chuyển
vị vì số các bản sao các đoạn của hệ gen nói chung là không biến đổi nhiều, và chỉ
một hoặc một vài đầu dò là có thể tác động được vào điểm ngắt của DNA.
BIỂU HIỆN LÂM SÀNG

Một lý do tại sao ung thư khó chẩn đoán và điều trị là vì nó không phải là một
bệnh. Mặc dầu y học thường phân loại ung thư theo các tổ chức và mô xảy ra ung thư
(ung thư vú, ung thư phổi, bệnh bạch cầu), nhưng không phải tất cả các ung thư của
một mô đơn đều có cùng một kết quả và cùng đáp ứng với điều trị lâm sàng như nhau.
Sự biến đổi này phản ánh cả sự không đồng nhất của các dạng tế bào ung thư nơi ung
thư bắt nguồn cũng như những khác biệt về các sự cố đột biến đặc biệt làm hoạt hóa
các kiểu hình ác tính. Các khối u xuất hiện tương tự trong một mô đơn cũng có các
đột biến ở các gen khác nhau và vì thế mà nó có các đáp ứng khác nhau đối với các
thuốc do vậy mà các kết quả lâm sàng là khác nhau.
Công trình của Golub, Lander và cộng sự trước đây (Golub et al. 1999) chứng
minh rằng có thể dùng microarray để phân biệt một cách tin cậy các kiểu phụ
(subtype) ung thư đã biết như bệnh bạch cầu dòng tủy cấp (acute myeloid leukema AML) khác với bệnh bạch cầu nguyên bào lympho cấp (acute lymphoblastic leukemia
- ALL). Microarray cũng được sử dụng cùng với các kỹ thuật phân tích số liệu dựa
trên cơ sở xếp nhóm bằng máy tính đã xác định các kiểu phụ (subtype) chưa biết
trong u lympho tế bào B khuếch tán lớn (diffuse large B - cell lymphoma) có tương
quan với với tỷ lệ sống sót của bệnh nhân (Alizadeh et al. 2000, Ship et al. 2002).
Những công trình tương tự cũng sử dụng dẫn liệu (profile) biểu hiện gen bằng

microarray để xác định các lớp hoặc các kiểu phụ của nhiều ung thư có liên quan đến
sự sống còn như ung thư tuyến tiền liệt (Lapointe et al. 2004), ung thư phổi (Bee et al.
2002) và ung thư cổ tử cung (Lung et al. 2006). Một loại test chẩn đoán có thể xác
định được các đặc tính của một ung thư như tính hiếu chiến (công kích) (làm cho sống
sót bị sút kém) hoặc ung thư với sự tăng trưởng chậm có thể có ý nghĩa lớn về mặt
lâm sàng đối với bệnh nhân. Những ung thư hiếu chiến có thể được xử trí bằng các
phương pháp trị liệu công kích như phẫu thuật, xạ trị và các phương pháp hóa trị cực
mạnh. Trong khi đó, với các bệnh nhân ung thư tăng trưởng chậm thì có thể bỏ qua
các phương pháp có tác dụng phụ nguy hiểm và nên hướng tới các phương pháp điều
trị ít gây rối loạn hơn.
Một nét đặc trưng chung của các tế bào ung thư là sự tăng trưởng của chúng rất
khủng khiếp. Các tế bào ở các mô khác nhau đều được kích thích để tăng trưởng bởi
hormon và yếu tố tăng trưởng khác nhau. Chẳng hạn như tế bào buồng trứng và tế bào
vú tăng trưởng để đáp ứng với hormon estrogen và progesteron. Khoảng 75% ung thư
vú phát hiện thấy có tăng mức estrogene hoặc receptor protein progesteron (ER+).
Những receptor này gắn với các hormon có trong máu và hoạt hóa các protein khác
bên trong tế bào, nó tác động với tư cách là các yếu tố phiên mã, mở (hoặc đóng) sự
biểu hiện của nhiều gen dẫn đến tăng trưởng hoặc tái tạo tế bào. Receptor hormon
hoạt động như một công tắc hoặc chất điều hòa tổng thể làm hoạt hóa con đường tăng
trưởng tế bào. Khi có biểu hiện cao hơn các receptor hormon thì tế bào được phép
tăng trưởng để đáp ứng với các con đường hormon mà ở đó không kích thích tăng
trưởng đối với các tế bào bình thường. Sự biểu hiện quá mức receptor hormon có thể
dẫn đến khuếch đại số lượng bản sao của các gen tương ứng, sự đột biến ở các vùng
điều hòa của các gen này làm thay đổi đáp ứng của chúng đối với các yếu tố phiên mã
hoặc các chất điều hòa sau phiên mã, hoặc làm biến đổi số lượng hoặc chức năng của
các chất điều hòa phiên mã và sau phiên mã.
Các khối u ở vú có mức receptor hormon tăng cao có thể được xử trí bằng các
thuốc ngăn chặn hormon như tamoxifen. Thuốc này sẽ gắn vào các receptor hormon,

làm cho các hormon không bị kích thích tăng trưởng và thường dẫn đến chết các tế
bào khối u. Các trị liệu kháng hormon khác như các chất ức chế aromatase thì lại làm
giảm tăng trưởng estrogen trong cơ và trong các tế bào mỡ (ở các phụ nữ sau mãn
kinh), thuốc sẽ ngăn chặn tổng hợp estrogen bởi noãn sào (đối với các phụ nữ sau
mãn kinh) và trong trường hợp này có thể phải phẫu thuật cắt bỏ buồng trứng.
Một số tế bào khối u vú có khả năng điều hòa theo con đường vòng bởi các
receptor estrogen /progesteron và bật đèn xanh cho tăng trưởng khi không có sự hiện
diện của estrogen hoặc progesteron, hoặc khi các receptor estrogen /progesteron chưa
được hoạt hóa. Một cách kích thích tăng trưởng khác có liên quan đến receptor yếu
tố tăng trưởng bì số 2 (epidermal growth factor 2) (cũng được gọi là HER2 hoặc
HER2/neu). Khoảng 25% phụ nữ bị ung thư vú di căn có sự tăng cao mức receptor
HER2. Những loại ung thư này có đặc trưng là tăng trưởng rất mạnh và tiên lượng là
sấu (De Laurentiis et al. 2005). Sự tăng cao các mức receptor HER2 trong các tế bào
khối u thường do sự khuếch đại số bản sao của gen HER2. Loại thuốc Herceptin
(trastuzumab) là một kháng thể đơn dòng gắn đặc hiệu vào receptor HER2 trên các tế
bào khối u và ngăn chặn chức năng kích thích tăng trưởng của nó, nhưng đồng thời lại
kích thích đáp ứng miễn dịch kháng lại các tế bào này. Hầu hết các ung thư HER2+
đều có thể được điều trị một cách hiệu quả bằng Herceptin.
Ngoài việc phân biệt giữa kiểu hình dương tính và âm tính với ER hoặc HER2
thì sự biểu hiện của gen kiềm chế khối u p53 cũng là một yếu tố độc lập quan trọng
trong việc tiên lượng khả năng sống sót trong ung thư vú và nhiều dạng ung thư khác.


Sự đột biến ở gen p53 (và các mức biểu hiện của các gen điều tiết bởi p53) tương
quan với khả năng sống sót thấp hơn.
Vì di truyền và hóa sinh học của điều hòa tăng trưởng khối u là một quá trình
phức tạp nên khó mà chẩn đoán một cách chính xác từng loại ung thư khi mà việc
sàng lọc chỉ mới được thực hiện với một số bệnh nhân hoặc chỉ với các dấu ấn
(marker) di truyền. Mô hình tổng thể về biểu hiện gen trong các tế bào khối u cũng có
thể là một hiển thị tốt hơn về việc bật công tắc các con đường tăng trưởng, bất chấp

nguyên nhân chính xác của việc bật công tắc là gì. Các số liệu về biểu hiện gen được
thực hiện bằng kỹ thuật microarray sẽ dẫn đến việc phát hiện ra /hoặc xác định được
đặc tính của các kiểu phụ riêng biệt của nhiều loại ung thư khác nhau. Khi tiếp cận
bằng cách xếp nhóm đa gen trên các ung thư vú người ta thấy các khối u âm tính với
ER lại được phân chia thành kiểu phụ HER2+ và kiểu phụ giống như dạng cơ sở
(basal-like subtype) và các khối u dương tính với ER cũng được phân chia các kiểu
phụ luminal A và luminal B. Người ta xác định được đặc tính kiểu phụ giống như
dạng cơ sở có mức biểu hiện các nhóm gen có liên quan đến ER và HER2 thấp và vì
thế mà thường có âm tính bộ ba (triple -negative) về các protein này trên các thử
nghiệm lâm sàng.
Trong mỗi trường hợp, với một số liệu dựa trên các mức biểu hiện của 10 đến
100 gen là có thể được sử dụng để phân loại một cách chắc chắn các khối u thành các
lớp để tiên lượng hậu quả của bệnh (chẳng hạn như sống sót 5-10 năm không bị tái
phát). Đặc trưng về chức năng của các gen điều tiết biệt hóa được xác định bởi các số
liệu tiên đoán này sẽ giúp cho chúng ta hiểu thấu về mặt sinh học các mô khởi nguồn
ra ung thư cũng như những biến đổi di truyền đặc trưng (như khuếch đại các gen ung
thư). Các số liệu về biểu hiện gen đã được sử dụng để phân loại ung thư vú thành 5
kiểu phụ, trong đó có 2 kiểu phụ chủ yếu là luminal A - dương tính với receptor
estrogen và kiểu phụ cơ sở (basal) - gắn liền với biểu hiện quá mức các gen có liên
quan đến sự tăng sinh và biệt hóa tế bào.
Việc phân loại ung thư dựa trên cơ sở các dẫn liệu về biểu hiện gen này rõ ràng
là chính xác hơn cách phân loại dựa trên cơ sở bệnh sử hoặc các test biomarker đơn
(receptor estrogen, HER2,…). Một số test về ung thư vú dựa trên cơ sở số liệu về sự
biểu hiện gen của các gen chủ chốt đã có giá trị thương phẩm (OncotypeDXTM của
công ty Genomic Health Inc., và MammaPrint của công ty Angedia BV) giúp cho
thầy thuốc xác định được các dạng trị liệu thích ứng cho từng bệnh nhân.
Trong ung thư tế bào gan (hepatocellular carcinma - HCC) có 2 lớp phụ tách
biệt đã được xác định bằng cách phân nhóm các số liệu biểu hiện gen của 80 gen từ
các mô khối u của các bệnh nhân khác nhau (Lee et al. 2006). Một cách phân nhóm
tương tự đó là các mẫu biểu hiện gen với các tế bào gốc là nguyên bào gan của thai (fetal

hepatoblast). Các bệnh nhân có các dẫn liệu về biểu hiện gen khối u nằm trong phân
nhóm này thì khả năng sống sót ngắn hơn các bệnh nhân nằm trong các phân nhóm khác.
Điểm mấu chốt cần phải ghi nhớ về các dẫn liệu gen và ung thư là sự biệt hóa trong
mô và tế bào có liên quan tới biến đổi vĩnh viễn biểu hiện của hàng nghìn gen, khi mà sự
phát triển của ung thư chỉ cần đến biến đổi biểu hiện gen của trăm gen mà thôi. Có những
biến đổi trong điều hòa một số quá trình có thể phân biệt được ung thư như tăng trưởng,
chu kỳ tế bào, nhân đôi DNA, sửa chữa những sai sót của DNA, tạo mạch và sự biến hóa
của tế bào. Mặc dù việc điều hòa các quá trình này đã được thiết lập bằng việc làm cân
bằng các phân tử điều hòa khác nhau trong từng mô và từng tế bào, nhưng nhìn chung thì
những số liệu về biểu hiện gen vẫn luôn là cách để phân biệt các dạng tế bào, các mô dễ
dàng hơn là cách phân biệt tế bào ung thư với tế bào bình thường.


BẢN ĐỒ HỆ GEN UNG THƯ

Viện ung thư quốc gia (NCI) được giao phó đầu tư chính (khoảng 1, 5 tỷ USD)
cho dự án hệ gen gọi là bản đồ hệ gen ung thư (Cancer Genome Atlas
() nhằm thiết kế thăm dò một cách hệ thống toàn bộ
các biến đổi của hệ gen liên quan tới ung thư ở người. Dự án này tập trung một cách
chi tiết vào những đặc trưng di truyền của 12.500 mẫu khối u từ 50 dạng ung thư
thông thường nhất. Dự án bao gồm các nghiên cứu về biểu hiện gen của toàn bộ hệ
gen và những cách ghép nối khác (exon arrays), số lượng biến đổi các bản sao của
toàn bộ hệ gen và sự sắp xếp lại hệ gen (chuyển vị), những biến đổi epigenomic như
methyl hóa và giải trình tự toàn bộ hệ gen của các tế bào từ các mô khối u. Trong
từng trường hợp, các tế bào khối u đều được so sánh với các tế bào bình thường tương
ứng từ cùng một bệnh nhân. Người ta hy vọng rằng các số liệu về hệ gen sẽ cung cấp
đầy đủ các dấu hiệu về những biến đổi di truyền của các tế bào soma tiến tới phát
triển ác tính trong ung thư và các kiểu phụ ung thư biệt hóa.
Nhiều nhà klhoa học trong lĩnh vực ung thư và hệ gen đã chỉ trích dự án này vì
quá tốn kém và kém cỏi về thiết kế. Vấn đề mấu chốt của dự án hệ gen ung thư là các

tế bào được xác định đặc tính phải được lấy từ các khối u nguyên phát. Tuy nhiên,
hầu hết các tế bào đang bị hủy hoại lại là các tế bào đã di căn và di chuyển khắp mọi
nơi trong cơ thể và đã thiết lập các khối u thứ cấp. Hơn nữa, sự phức tạp trong vấn đề
này là các khối u lớn lại không có sự đồng nhất về mặt di truyền. Các khối u thường
được tạo nên từ các tế bào đột biến liên tục khi chúng tăng trưởng và tái sinh. Phần
lớn các đột biến chỉ đơn giản là các sản phẩm phụ của các hệ thống biên tập và sửa
chữa DNA khiếm khuyết trong các dòng tế bào ung thư. Nhiều khu vực trong một
khối u đơn cũng chứa đựng nhiều đột biến khác nhau. Vì thế người ta hy vọng dự án
hệ gen ung thư sẽ xác định được nhiều đột biến không giữ vai trò chủ chốt trong việc
phát triển và tồn tại của ung thư.
Tại Anh, viện Sanger là nơi đang thực hiện dự án hệ gen ung thư
(.k/genomics/CGD) cũng có những mục tiêu tương tự: xác
định các đột biến soma nguy hại tới việc phát triển ung thư của người. Các dự án của
Sanger tập trung trước tiên vào việc giải trình tự các vùng mã hóa và các tiếp hợp
ghép nối exon (exon splice junction) trong DNA của các khối u nguyên phát và các
dòng tế bào ung thư để so sánh với trình tự DNA hệ gen bình thường trên cùng cá thể.
Những số liệu ban đầu từ dự án này đã được xuất bản tháng 3 năm 2007 (Green et al.
2007) với việc xác định trên 1000 đột biến ở tất cả 518 gen đã biết của protein enzym
kinase, giải trình tự 210 ung thư người. Một nghiên cứu khác đã phát hiện được các
đột biến ở 200 gen khác nhau trong các mô khối u được lấy từ 11 bệnh nhân ung thư
trực - kết tràng và 11 bệnh nhân ung thư vú (Lin và Sjoblom, 2007). Tuy nhiên, vẫn
chưa thể phân biệt một cách chắc chắn các đột biến gây ung thư thật sự với các đột
biến xảy ra ngẫu nhiên trong những nghiên cứu này. Có rất ít trùng lặp được phát hiện
giữa các đột biến trong các khối u được lấy từ các dạng ung thư khác nhau hoặc thậm
chí giữa các mẫu từ các bệnh nhân khác nhau nhưng cùng một dạng ung thư. Nếu các
đột biến đã được xác định mà giữ vai trò chức năng trong việc phát triển ung thư và
các khối u ác tính thì các gen tương ứng sẽ trở thành các đích tiềm năng của thuốc.
Mặc dầu có sự chỉ trích về sự tốn kém và các thiết kế thực nghiệm, nhưng dự án
hệ gen ung thư đã tạo được các sản phẩm phụ hữu ích. Nhiều công trình trước dự án
này cũng đã hướng tới việc phát triển công nghệ cho phép giảm bớt giá thành cho các

công nghệ của các hệ gen khác nhau. Một bộ phận quan trọng của bản đồ hệ gen ung
thư Viện ung thư quốc gia là nguồn cung cấp các mẫu sinh học cốt lõi (ngân hàng
mô). Bộ sưu tập các mẫu sinh học được dùng sẽ đạt tiêu chuẩn cao nhất về đạo đức,
kỹ thuật, sinh học, bệnh lý học và tin sinh học để đảm bảo chắc chắn cả về số lượng
và chất lượng các mẫu cùng các thông tin liên quan đến lâm sàng. Cũng cần nhấn
mạnh rằng phải có cả các thông tin về kinh phí cho trung tâm dữ liệu phối hợp (data


coordinating center -DCC). Điều này rất cần thiết cho việc hợp nhất một khối lượng
khổng lồ các dẫn liệu hệ gen từ nhiều công nghệ khác nhau cùng với các thông tin về
lâm sàng trên từng nhóm đơn các bệnh nhân. DCC sẽ thiết lập nguồn tư liệu hệ gen
ung thư cộng đồng có sự hợp nhất với NCIssCancer Biomedical Information Grid
(caBIGTM) và National Library of Medicines National Center for Biotechnology
information (NCBI) để các nhà khoa học sử dụng trong các nghiên cứu của mình
nhằm tạo dựng các dấu hiệu mới về nguyên nhân và các đích tiềm năng can thiệp vào
ung thư. Một lượng lớn các số liệu hệ gen ung thư đã được tích lũy trong các dữ liệu
cơ sở hạ tầng rất mạch lạc, các nhà khoa học có thể tận dụng nó để đạt được những
thành quả bất ngờ.


Chương III

THAY THẾ CÁC GEN KIỀM CHẾ KHỐI U TRONG UNG THƯ
MỞ ĐẦU

Trước khi cơ sở di truyền của ung thư được chấp thuận và trên một nửa thế kỷ
trước khi thuật ngữ gen kiềm chế khối u (tumor suppressor gene - TSG) được đặt tên,
nhà sinh học Đức Theodor Boveri đã cho rằng khi kiềm chế các nhiễm sắc thể xác
định sẽ làm ức chế sự phân chia tế bào. Theo bản dịch, xuất bản năm 1929 thì ngay từ
năm 1914 Boveri đã mạnh dạn viết các tế bào khối u với sự tăng trưởng không giới

hạn sẽ xuất hiện nếu loại đi các nhiễm sắc thể bị ức chế. Sau đó hơn một nửa thế kỷ,
với việc phân tích phân tử các khối u ở người đã vạch rõ rằng: mỗi trường hợp ung
thư đều có ít nhất là một biến đổi di truyền phức hợp trong một nhiễm sắc thể bị ức
chế, ngày nay được hiểu chính là gen kìm chế khối u (TSG). Trong những năm 1980,
sinh học phân tử và di truyền học ung thư đã chuyển các NST bị ức chế theo thuyết
của Boveri thành các công cụ sắc bén cho việc nghiên cứu sinh bệnh học phân tử
(molecular pathogenesis) ung thư và tới những năm 1900 thì chúng được đẩy từ
phòng thí nghiệm tới tận giường bệnh. Từ giữa 1994 đến cuối 2002 đã có trên 25 thử
nghiệm lâm sàng về trị liệu thay thế TSG đã được thực hiện, những kết quả thu được
đã vach ra một tương lai đầy hứa hẹn của TSG trong việc quản lý ung thư.
Vì những kiến thức thu được về TSG người ngày càng nhiều nên trong chương
này chúng tôi chỉ xin tóm lược về sinh học TSG đồng thời cũng đưa ra một số định
hướng chi tiết. Hơn nữa, các dẫn liệu thu được từ các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm
sàng ngày càng chồng chất, vì thế trong khi thảo luận về các chiến lược gen trị liệu
với việc thay thế TSG chúng tôi chỉ giới hạn ở một trong số các TSG đã bị biến đổi
phổ biến nhất, đó là p53.
CÁC GEN KIỀM CHẾ KHỐI U

Sự tiến bộ nhanh chóng trong những lĩnh vực sinh học và di truyền học phân tử
đã tạo ra các công cụ cho phép chúng ta can thiệp sâu vào những công việc bên trong
các tế bào bình thường cũng như các tế bào ác tính, hay các mạng lưới phức tạp của
các con đường hóa sinh. Quá trình thực nghiệm gỡ rối mạng lưới đó có liên quan tới
việc chắp lại các đơn vị thông tin thu lượm được từ các dòng tham vấn khác nhau,
một quá trình mà đôi khi dường như không nhận được các câu trả lời khẳng định về
sinh hóa học ung thư. Watson đã tóm tắt vấn đề này trong chương kiểm soát sự tăng
sinh của tế bào (xuất bản năm 1977) với cả sự lạc quan xen lẫn hoài nghi:
“Về

vấn đề một số khác biệt có thể được sao chép lại đã nói với chúng ta rằng,
các nghiên cứu về ung thư ở mức phân tử không còn là một khoa học viển vông theo

kiểu đông - ky- sốt nữa. Mặt khác, chúng ta không được làm cho chính chúng ta phải
thất vọng bởi vì chúng ta có thể đo được hàm lượng AMP vòng và nếu thông minh
hơn nữa chúng ta sẽ khảo sát GMP vòng. Theo bất kỳ nghĩa nào chúng ta cũng đang
tiến gần tới đỉnh của các vấn đề ung thư nhiều công trình nghiên cứu về ung thư vẫn
đang tiếp tục tương tự như việc tìm kiếm một đồng xu bị mất ven một con đường mà
đôi khi chỉ được rọi sáng bằng ánh đèn chiếu sáng của đường phố. Điều cần thiết là
chúng ta phải được nhìn vào những vùng được chiếu sáng, còn nếu chúng ta có nhìn
thật lâu đến đâu đi nữa trong bóng tối thì việc tìm kiếm cũng không bao giờ thành


công. Vì vậy hầu hết các thành phần của màng tế bào bình thường vẫn là những chiếc
hộp đen, và hóa sinh học ung thư vẫn là sự huyền bí đối với các thế hệ tương lai.
Tuy vậy, chỉ vài năm sau đó các kỹ thuật đã được cải tiến cho việc thao tác các
phân tử sinh học đã làm lóe sáng trên những chiếc hộp đen đó, dần dần người ta đã
khám phá ra các thông tin chi tiết hóa sinh về mạng lưới các con đường chế ngự các
quá trình tế bào và phát hiện ra rằng nhiều gen có liên quan tới việc điều hòa quá trình
tăng trưởng của các tế bào bình thường (phân chia, biệt hóa và chết của tế bào) đã bị
biến đổi ở các tế bào khối u.
Với việc so sánh giữa các tế bào bình thường và các tế bào ác tính ở mức độ gen
đã nhanh chóng chỉ ra sự liên can của các gen ung thư trội trong việc suy diễn căn
nguyên ung thư, nhưng thông tin về các thành viên của họ TSG thì vẫn còn rất khó
hiểu. Mặc dầu đã có bằng chứng sinh học về sự tồn tại của gen kiềm chế khối u từ
những công trình trong những năm 1970 và 1980, nhưng các công trình về hóa sinh,
sinh học của TSG ở mức phân tử thì vẫn đòi hỏi phải có các chiến lược tiên tiến hơn
nữa khi nghiên cứu sinh học gen ung thư và phải làm sáng tỏ vai trò của TSG trong
các quá trình ở tế bào bình thường cũng như các tế bào ung thư. Trong những năm
1990, người ta đã phát hiện ra sự mất chức năng của một vài TSG ở khá nhiều dạng
ung thư khác nhau, phúc đáp lại các câu hỏi về sinh bệnh học phân tử của ung thư và
con đường dẫn tới các mẫu di truyền hiện tại: ung thư là kết quả của sự tích lũy đa tổn
thương di truyền trong suốt thời gian sống của một cá thể. Khi mất chức năng ở TSG

thì sẽ dẫn tới ung thư. Trong các ung thư có tính chất gia đình thì một alen biến đổi
được di truyền lại như một đột biến mầm, còn alen kia là kết quả của sự biến đổi thu
được sau này. Còn với ung thư rời rạc đó là kết quả của sự đột biến soma ở cả 2 alen
gen nguy cấp của cá thể.
Mặc dầu cơ sở di truyền của sinh khối u đã được thừa nhận, nhưng việc trị liệu
thay thế gen lại không được cân nhắc trước tiên với tư cách như một chiến lược điều
trị ung thư, bởi vì việc hiệu chỉnh một trong số các đa tổn thương dường như không
thể làm cho khối u thoái lui. Các nghiên cứu về sự thay thế TSG trong các dòng tế bào
và trên các động vật thí nghiệm những năm cuối 1980 và đầu 1990 tuy đã cho thấy
những sai sót đáng ngờ, nhưng 3 khảo sát lâm sàng về thay thế gen p53 trong ung thư
kết tràng và ung thư phổi vẫn được khởi đầu vào năm 1994. Đến cuối 2002, 25 quy
trình thay thế TSG đã được phê chuẩn bao gồm 7 khảo sát pha II và 2 khảo sát pha IIIII. Những kết quả của các khảo sát lâm sàng đã nhanh chóng đưa ra bằng chứng của
các nguyên lý bằng việc chứng minh có sự chuyển giao TSG tới các tế bào khối u, sự
biểu hiện gen trong các tế bào đích, hiệu ứng gây độc tối thiểu và những bằng chứng
sau cuối về thoái lui hay ổn định của các khối u đã được xử lý. Những khảo sát sau
này đã chứng minh rằng việc thay thế TSG cũng hoàn lại cho các khối u sự nhạy cảm
hơn đối với các hiệu ứng trị liệu DNA (bị hủy hoại), mở rộng ứng dụng việc thay thế
TSG với các quy trình có sự kết hợp giữa trị liệu thay thế TSG với hóa trị liệu và xạ
trị.
Nhờ những kết quả đầy hứa hẹn này trong lâm sàng mà đã đẩy nhanh tiến độ
của các công trình thực nghiệm và kết quả của các nghiên cứu ở phòng thí nghiệm đã
tạo điều kiện để đưa ra giả định mới là sự hủy hoại TSG xảy ra tương đối sớm trong
diễn tiến của các tổn thương di truyền dẫn tới ung thư. Sự hủy hoại của TSG ứng viên
phát hiện được ở biểu mô phổi bình thường và trong các tổn thương tiền u đã chứng
minh rằng các TSG ngoài việc đem lại lợi ích trị liệu đối với các bệnh nhân ung thư
nó còn có giá trị trong việc phòng ngừa và phát hiện sớm ung thư.
TÍNH CHẤT SINH HỌC VÀ HÓA SINH CỦA TSG


Người gác cổng (gatekeeper) và người quản gia (carekeeper)

Theo như bảng thống kê thì rõ ràng là chức năng chủ yếu của TSG là người gác
cổng (gatekeeper) cho tế bào còn một số khác lại giống như người quản gia
(caretaker) hơn (xem Bảng 3.1). Một số TSG như p53 lại biểu hiện cả chức năng
người gác cổng cũng như là người quản gia. Nói chung, các TSG gác cổng sẽ điều
hòa trực tiếp chức năng tế bào liên quan tới tăng trưởng, biệt hóa và chết của tế bào;
các gen quản gia thì kiểm soát các quá trình tế bào liên quan tới việc sửa chữa các gen
hư hỏng và duy trì sự toàn vẹn của hệ gen.
Các đột biến ở gen gác cổng sẽ trực tiếp dẫn đến ung thư, cho phép sự tăng sinh
không kiểm soát và làm gián đoạn cảm ứng apoptosis; sự bất hoạt của các gen quản
gia sẽ dẫn tới sự mất ổn định di truyền, kết quả là gây đột biến ở các gen khác kể cả
các TSG gác cổng. Các ví dụ về gen gác cổng là p53, p73, PTEN, Fhit (Fragile
histidine triad bộ ba histtidine dễ gẫy), Rb ( retinoblastoma) (u nguyên võng mạc),
Von Lindau (bệnh u mạch võng mạc di truyền có đặc điểm kết hợp với u mạch tiểu
não bẩm sinh; cũng có thể có các tổn thương tương tự ở tủy sống và các u nang ở tụy,
thận và các nội tạng khác. Triệu chứng thần kinh bao gồm: co giật, chậm phát triển trí
tuệ), APC (adenomatous polyposis) và NF1 (neurofibromatous type 1) (u xơ thần kinh
type 1). Các gen quản gia bao gồm ATM (ataxia telangiectasia mutated) (đột biến mất
điều hòa giãn mao mạch), BRCA1, BRCA2, ATR (ATM and Rad3 related) và các gen
sửa chữa những bất hợp lý. Tóm tắt chức năng của một số TSG hay biến đổi nhất
trong ung thư và các bệnh liên quan với chúng được trình bày ở Bảng 1.
Những TSG có thể cảm ứng được apoptosis hoặc kiềm chế sự tăng trưởng khối
u thường nhất là các gen gác cổng, đó là những đích hấp dẫn nhất đối với việc phát
triển các chiến lược thay thế gen. Một số TSG rõ ràng gây cảm ứng apoptosis hay làm
dừng chu kỳ tế bào khi được đưa vào các tế bào khối u như APC, RB, p16, p21,
E2F1, PTEN, Fhit, p73 và TSG được lưu ý nhất hiện nay là p53.
Các TSG, con đường làm ngừng sự tăng trưởng và chết theo chương trình
của tế bào

Vô số chức năng quan trọng của các TSG trong tế bào bình thường chưa được

đề cập một cách chi tiết trong chương này. Tuy nhiên, có thể tóm tắt vai trò của p53
trong các con đường (pathway) tế bào sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về những lý do
phía sau của việc trị liệu thay thế gen p53 cũng như thay thế hợp lý của các TSG
khác.
Sự biểu hiện của một số sản phẩm gen bao gồm các yếu tố tăng trưởng, các gen
gây ung thư, các cyclin và kinase phụ thuộc cyclin (cyclin-dependent kinase CDK)
hướng tế bào (TB) tới tăng sinh. Sự biểu hiện của các TSG và các chất ức chế khác
của CDK sẽ cảm ứng chu kỳ TB ngừng lại khi thích hợp, duy trì số lượng TB ở mức
thích hợp đối với một mô cá biệt. Sự tăng sinh TB của động vật có vú hầu hết được
điều hòa bởi 2 con đường liên hệ với nhau, đó là con đường Rb và con đường p53, cả
2 con đường này đều được điều hòa ở mức độ protein bởi các gen ung thư (oncogene)
và cả các TSG khác. Nhìn chung, protein Rb (sản phẩm TSG của u nguyên bào võng
mạc) điều hòa sự duy trì, giải phóng pha G1 còn protein p53 điều hành stress của TB
và hủy hoại DNA hoặc gây ảnh hưởng tới sự ngừng tăng trưởng và sửa chữa hoặc là
cảm ứng apoptosis. Khi hủy hoại một hoặc nhiều gen trong các con đường này có thể
hướng TB tới việc sử dụng một con đường khác cho sự điều hòa tăng sinh, nếu không
duy trì được con đường này nữa thì bắt đầu tăng sinh ngoài tầm kiểm soát.