LATS Y HỌC Nghiên cứu tác dụng kháng ung thư đại tràng người của virus vaccine sởi và quai bị trên thực nghiệm (FULL TEXT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

HỌC VIỆN QUÂN Y

LÊ DUY CƯƠNG

NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG KHÁNG UNG THƯ
ĐẠI TRÀNG NGƯỜI CỦA VIRUS VACCINE SỞI
VÀ QUAI BỊ TRÊN THỰC NGHIỆM

LUẬN ÁN TIẾN SỸ Y HỌC

HÀ NỘI, NĂM 2019


2

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ung thư đại trực tràng (colorectal cancer-CRC) là quá trình bệnh lý
phát sinh từ đại trực tràng, gây nên bởi sự tăng bất thường các tế bào có khả năng
xâm lấn hay lan rộng vào các bộ phận khác của cơ thể. Là quá trình bệnh lý
phát triển qua nhiều giai đoạn, hậu quả từ sự tích lũy tăng dần của đột biến gen,
đột biến ngoài gen và kết quả bất thường trong con đường tín hiệu nội bào Wnt.
Số bệnh nhân bị CRC và số ca tử vong do CRC vẫn tăng theo thời gian. Những
năm gần đây, đã có nhiều phương pháp mới, tiến bộ áp dụng điều trị CRC như:
liệu pháp miễn dịch, gen trị liệu, điều trị đích, liệu pháp sử dụng các hạt nano, ….
Mặc dù có các phương pháp điều trị mới với nhiều hứa hẹn, nhưng kết quả vẫn
chỉ là kéo dài thời gian sống cho bệnh nhân, tiên lượng bệnh nhân CRC đã di
căn sống trên 5 năm chỉ dưới 20%.

Sự phát triển của sinh học phân tử đã cho chúng ta hiểu biết hơn về cơ chế
bệnh ung thư và virus. Các nhà khoa học đã tạo ra các chủng virus có khả năng
lây nhiễm và ly giải chọn lọc các tế bào ung thư, kích thích đáp ứng miễn
dịch đặc hiệu kháng ung thư. Sử dụng virus ly giải tế bào u (OV) điều trị ung thư
là một phương thức biến sự sao chép của virus thành vũ khí tiêu diệt các tế bào
ung thư và hầu như không ảnh hưởng đến các tế bào lành. OV có nhiều lợi thế
hơn so với các phương pháp điều trị ung thư truyền thống như: giảm độc tính tác
dụng phụ, có khả năng áp dụng rộng rãi cho nhiều loại ung thư, là một phương
thức tự khuếch đại các hoạt động kháng u bằng cách virus tự nhân lên ly giải tế
bào u lan rộng. Hiện nay, với sự phát triển về sinh học phân tử, các nhà khoa
học có thể thiết kế bộ gen của virus nhằm tăng khả năng lây nhiễm và ly giải
tế bào ung thư đặc hiệu cũng như kiểm soát được mức độ virus nhân lên trong cơ
thể. Liệu pháp sử dụng các chủng virus vaccine sởi (MeV) và virus vaccine quai
bị (MuV) sống, giảm độc lực điều trị ung thư người đã được chứng minh có hiệu
quả.


3

Nhiều thử nghiệm lâm sàng sử dụng các virus này bằng các con đường khác
nhau: tiêm nội u, tiêm tĩnh mạch, tiêm phúc mạc… điều trị nhiều loại ung thư
như: u lympho tế bào T ở da, ung thư đại trực tràng, ung thư buồng trứng, u
nguyên bào đệm đa dạng… đã được báo cáo là có kết quả khả quan (bảng 1.1).
Trong nhiều năm qua, các chương trình tiêm chủng mở rộng với quy mô toàn
cầu bằng MeV và MuV sống, giảm độc lực cũng đã rất thành công, thiết lập 1 hồ
sơ an toàn rộng khắp thế giới. Các chủng MeV và MuV rất khó gây bệnh trở lại
vì hầu hết mọi người đều đã được chủng ngừa. Bên cạch đó, hầu hết các nghiên
cứu lâm sàng và tiền lâm sàng cũng đã chứng minh sử dụng MeV, MuV điều
trị ung thư là an toàn và rất ít tác dụng phụ.
Sử dụng MeV và MuV điều trị ung thư là liệu pháp có tiềm năng đang

được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước phát triển. Nhưng cho đến nay vẫn chưa
có nghiên cứu nào đi sâu đánh giá hiệu quả sử dụng phối hợp MeV và MuV điều
trị ung thư đại tràng người. Nghiên cứu phối hợp MeV với MuV kháng ung thư
đại tràng người trên thực nghệm sẽ mở đầu cho việc đi sâu nghiên cứu, áp dụng
một phương pháp mới điều trị ung thư đại tràng người.
Vì vậy, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu tác dụng kháng ung thư đại
tràng người của virus vaccine sởi và quai bị trên thực nghiệm” với mục tiêu
sau:
1. Đánh giá khả năng gây độc tế bào và chết tế bào theo chương trình
(apoptosis) của phối hợp virus vaccine sởi và quai bị trên dòng tế bào ung
thư đại tràng người HT-29 in vitro.
2. Đánh giá hiệu quả kháng u của phối hợp virus vaccine sởi và quai bị trên mô
hình chuột thiếu hụt miễn dịch (chuột nude) mang khối u dòng tế bào ung thư đại
trực tràng người HT-29.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung
OV gần đây đã được công nhận là một phương pháp điều trị ung thư có
nhiều hứa hẹn. OV có thể là virus tự nhiên hoặc là virus đã biến đổi gen, có
khả năng nhân lên và giết chết các tế bào ung thư một cách chọn lọc mà hầu
như không làm tổn hại các tế bào bình thường xung quanh. Khác với liệu
pháp gen, OV không đơn thuần là một chất mang gen trị liệu, nó là tác nhân
thuốc điều trị ung thư. Giả thuyết nhiễm virus có thể kháng ung thư bắt đầu
bằng phát hiện khối u bị thoái triển trong và sau khi nhiễm virus [1]. Năm
1949, có 22 bệnh nhân bị bệnh Hodgkin được điều trị bằng chế phẩm chiết
xuất từ huyết thanh hoặc mô có chứa virus viêm gan, kết quả cho thấy virus

làm thoái triển các khối [2]. Từ năm 1950 đến 1980, các thử nghiệm lâm sàng
điều trị ung thư được thực hiện bằng các chủng virus hoang dã hoặc các virus
tự nhiên, giảm độc lực, bao gồm cả virus viêm gan, virus West Nile, virus
dengue và các adenovirus… [3] Tuy nhiên, những loại virus này chưa thực sự
chứng minh được hiệu quả điều trị, cũng như chưa kiểm soát được độc tính
với cơ thể cũng như mức độ virus nhân lên trong tế bào ung thư.
Hiện nay, OV đã được công nhận là một phương pháp điều trị ung thư.
Để tăng cường cho virus nhân lên và ly giải đặc hiệu tế bào ung thư, các nhà
nghiên cứu đã lựa chọn loại virus không gây bệnh cho người nhưng lại có khả
năng nhằm đích các tế bào ung thư, hoặc biến đổi bộ gen virus để tăng cường
khả năng nhằm đích tế bào ung thư. Đại diện cho chiến lược này là virus
chủng reolysin, một biến thể của reovirus, có thuộc tính ly giải tế bào u thông
qua hoạt hóa tín hiệu RAS, do đó hạn chế được mức độ gây độc cho các tế
bào bình thường. Vào năm 1994, Mineta T và cộng sự đã chúng minh chủng
virus herpes simplex là hrR3 đột biến mang gen lacZ của Esckerichia coli, có


5

khả năng điều trị khối u não in vivo hiệu quả hơn nhiều so với các chủng
hoang dã [4]. Tác giả có thể theo dõi được chủng virus này nhân lên rất tốt
trong các tế bào ung thư não và hầu như không có độc tính với tế bào lành.
Phát hiện này đã mở ra một lĩnh vực mới về thiết kế và biến đổi bộ gen của
OV làm tăng hiệu quả ly giải tế bào u.
OV phát triển mạnh mẽ trong suốt ba thập kỷ qua, phát hiện quan trọng
nhất trong quá trình hoạt động ly giải tế bào ung thư là OV có khả năng tạo ra
miễn dịch đặc hiệu chống khối u [5]. Hiện nay, vấn đề này đã được công nhận
đây là tính năng quan trọng của liệu pháp OV. Có hai chủng virus biến đổi
gen đã được chấp thuận để tiếp thị dưới dạng thuốc: một là Oncorine (H101)
hay ONYX-015, một Adenovirus bị mất đoạn gen E1B, đã được các cơ quan

có thẩm quyền phê duyệt cho điều trị ung thư đầu, cổ và ung thư thực quản ở
Trung Quốc năm 2005 [6]. Cho đến nay, việc sử dụng Oncorine trên lâm sàng
vẫn còn hạn chế. Hai là T-Vec, 1 chủng virus herpes biến đổi gen, được cục
quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ chấp thuận cho điều trị u tế bào hắc tố
vào tháng 10 năm 2015, sau đó được phê duyệt ở Châu Âu vào tháng 1 năm
2016 và tại Úc vào tháng 5 năm 2016 [7]. Nhiều thử nghiệm T-Vec trên lâm
sàng hiện đang được các công ty dược phẩm thực hiện trên toàn thế giới nhằm
mở rộng ứng dụng và thị trường.
Trong số các chủng virus ly giải tế bào ung thư, chủng MeV và MuV
cho thấy có nhiều tiềm năng chống ung thư. Đến nay, MeV và MuV đã được
chứng minh là có khả năng kháng nhiều loại tế bào ung thư trong đó có cả
CRC in vitro, in vivo và cả trên lâm sàng ở các giai đoạn khác nhau. Ngoài
tính lựa chọn đặc hiệu tế bào ung thư, MeV và MuV còn kích hoạt mạnh đáp
ứng miễn dịch của vật chủ góp phần rất quan trọng vào hiệu quả ly giải tế bào
ung thư [8], [9].


6

1.2. Ung thư đại trực tràng
1.2.1. Tình hình ung thư đại trực tràng
CRC vẫn là một gánh nặng sức khỏe rất lớn cho cộng đồng. Trên thế
giới, nó là loại ung thư phổ biến thứ ba ở nam giới và phổ biến thứ hai ở nữ
giới, là nguyên nhân đứng thứ ba gây tử vong liên quan đến ung thư. Trong
năm 2017, ước tính có khoảng 95.520 trường hợp ung thư đại tràng và 39.910
trường hợp ung thư trực tràng mới được chẩn đoán tại Mỹ. Trong khi số liệu
cho thấy ung thư đại tràng ở nam giới (47.700 trường hợp) và nữ giới (47.820
trường hợp) là khá bằng nhau, nhưng ung thư trực tràng ở nam giới (23.720
trường hợp) lại cao hơn nữ giới (16.190 trường hợp). Tỷ lệ mắc bệnh cao nhất
ở thổ dân Alaska (91/100.000 người), người Mỹ gốc Phi (49/100.000 người),

thấp nhất ở người Mỹ gốc Á và người dân đảo Thái Bình Dương (32/100.000
người). Ước tính có 27.150 bệnh nhân nam giới và 23.110 nữ giới sẽ chết vì
CRC vào năm 2017 [10].
Tỉ lệ mắc CRC rất đa dạng về tuổi, chủng tộc, sắc tộc và kiểu mắc. Ở
các nước thu nhập cao, tỉ lệ ung thư đại tràng cao hơn ung thư trực tràng và
tăng khởi phát sau tuổi 50 là đặc trưng của ung thư trực tràng. Tỷ lệ mắc CRC
đang có xu hướng trẻ hóa người mắc. Tỉ lệ mắc CRC tiếp tục giảm ở những
người từ 50 tuổi trở lên (giảm 32% kể từ năm 2000). Có được xu hướng này
là do sàng lọc CRC có hiệu quả, có thể ngăn ngừa CRC sớm bằng cách phát
hiện và loại bỏ polyp tiền ung thư. Tỷ lệ mắc CRC giảm nhanh nhất ở những
người từ 65 tuổi trở lên và đối với các khối u nằm ở đại tràng xa. Trong khi
đó tỷ lệ giảm chậm nhất ở những người từ 50-64 tuổi và đối với các khối u
trực tràng (giảm 9% tỷ lệ mắc khối u trực tràng ở nam giới từ 50-64 tuổi và
giảm không đáng kể ở phụ nữ trong độ tuổi này; giảm 38% ở nam giới và
41% nữ giới ở độ tuổi từ 65 tuổi trở lên). Tỷ lệ mắc CRC ở những người từ 50
tuổi trở lên đang giảm ở hầu hết các tiểu bang của Mỹ, với mức giảm hơn 5%
hàng năm từ năm 2009-2013 tại bảy tiểu bang (Nebraska, Maine, Rhode


7

Island, Delaware, Massachusetts, South Dakota và California). Đáng chú ý,
các bang có tỷ lệ mắc cao nhất như: bang Kentucky, Mississippi và Louisiana.
Trái ngược hoàn toàn với xu hướng tỷ lệ mắc CRC ở những người từ 50 tuổi
trở lên, tỷ lệ mới mắc ở những người dưới 50 tuổi tiếp tục tăng, tăng 22% từ
năm 2000-2013. Tương tự như mô hình tỷ lệ mắc, tỷ lệ tử vong của CRC
giảm 34% ở những người từ 50 tuổi trở lên trong giai đoạn 2000-2014, nhưng
lại tăng 13% ở những người dưới 50 tuổi [10].
Năm 2012, dữ liệu từ GLOBOCAN cho thấy tỉ lệ mắc CRC cao nhất ở
Australia, New Zealand, Europe, Bắc Mỹ, tỉ lệ mắc thấp nhất được tìm thấy ở

Châu Phi và Trung Nam Châu Á. Tỉ lệ mắc CRC ở các khu vực khác nhau về
địa lý có thể là do thay đổi ở chế độ ăn uống, môi trường tiếp xúc kết hợp với
sự nhạy cảm về di truyền đã có từ trước ở từng khu vực [11].
Tình trạng kinh tế xã hội thấp cũng liên quan với việc gia tăng nguy cơ
phát triển CRC, nguy cơ CRC tăng lên ở nơi tình trạng kinh tế xã hội thấp.
Các nguy cơ có khả năng thay đổi được như: không hoạt động thể chất, chế
độ ăn uống không khoa học, hút thuốc lá, và béo phì… chiếm một tỉ lệ đáng
kể [12]. Các yếu tố khác, đặc biệt là mạng lưới y tế dự phòng CRC kém ở các
nước điều kiện kinh tế thấp cũng góp phần đáng kể làm tăng tỉ lệ bị CRC.
1.2.2. Nguyên nhân ung thư đại trực tràng
Ung thư đã được xác định là do biến đổi DNA trong tế bào gây ra.
DNA là một chất trong nhân tế bào chứa đựng các gen điều khiển chức năng
tế bào. Hiện nay, hiểu biết về các biến đổi DNA làm cho tế bào bình thường
chuyển thành ung thư đã rõ ràng hơn. Trong DNA có những gen với chức
năng điều khiển tăng trưởng tế bào, chia tách, chết tế bào, có các gen gây ung
thư và gen ức chế khối u… Đáng chú ý, quá trình hình thành ung thư là do
các đột biến DNA làm cho gen gây ung thư hoạt động hoặc làm bất hoạt gen
ức chế khối u. Ngoài ra, sự thay đổi trong một số gen khác cũng có vai trò gây
ra CRC.


8

1.2.2.1. Đột biến gen di truyền
Bệnh đa polyp tuyến và hội chứng Gardner: là do các đột biến di
chuyền ở gen coli gây polyp tuyến (APC), đây là một gen ức chế khối u, bình
thường nó duy trì tế bào tăng trưởng trong giới hạn kiểm soát. Những người
bị đột biến ở gen này, sự kìm hãm phát triển khối u trong tế bào bị “tắt”, do
đó, hình thành hàng trăm polyp ở đại tràng. Theo thời gian, các đột biến gen
mới tiếp theo sẽ xảy ra ở tế bào trong các polyp này và hình thành ung thư.

Hội chứng Lynch: là do những biến đổi ở các gen hỗ trợ sửa chữa
DNA. Đột biến một trong các gen mã hóa các enzyme sửa chữa DNA làm cho
DNA bắt cặp sai, dẫn đến phát triển ung thư.
Hội chứng Peutz-Jeghers: là do những biến đổi di truyền ở gen ức chế
khối u, làm chúng không hoạt động và kết quả là hình thánh các khối u.
1.2.2.2. Các đột biến gen mắc phải
Một số đột biến gen xảy ra trong thời gian sống và không truyền qua
các thế hệ, chúng chỉ có ở các tế bào sinh ra từ tế bào gốc bị đột biến. Trong
hầu hết các trường hợp bị CRC, đột biến gen mắc phải gây ra ung thư nhiều
hơn so với các đột biến gen di truyền. Các yếu tố nguy cơ CRC đóng một vai
trò quan trọng trong việc tạo ra các đột biến mắc phải. Không có đột biến gen
đơn gây ra CRC, hầu hết đột biến đầu tiên xảy ra ở gen ức chế khối u hay gen
gây ung thư, dẫn đến tế bào đại trực tràng tăng sinh không kiểm soát, các đột
biến tiếp theo có thể xảy ra sau đó ở các gen khác và gây ra CRC.
1.2.3. Cơ chế bệnh sinh của ung thư đại trực tràng
1.2.3.1. Gen, vi môi trường và di truyền ngoại gen (epigenetic)
Các cơ chế bệnh sinh cơ bản của CRC là những vấn đề ở phạm vi rộng
trong lĩnh vực sinh học ung thư. CRC là hậu quả từ tích lũy về cả biến đổi gen
và di truyền ngoại gen làm biến đổi tế bào biểu mô tuyến bình thường thành
ung thư tuyến. Các tế bào biểu mô tuyến có thể bị thay đổi cả cấu hình gen và
ngoại gen để có được khả năng xâm lấn, di căn cơ quan xa, chủ yếu là đến


9

gan và phổi. Tuy nhiên, cơ chế phân tử của CRC chưa được hiểu biết đầy đủ.
Nhiều mô hình phân tử khác nhau đã được đề xuất cho cơ chế bệnh sinh CRC.
Đầu tiên, mô hình Loeb khẳng định quá trình phát triển khối u được kích
thích bởi sự bất ổn định về gen, tạo ra số lượng lớn đột biến ngẫu nhiên và sự
chọn lọc các đột biến này. Kế tiếp ngay sau đó, công trình của Nowell về vai

trò sai lệch nhiễm sắc thể tạo ra khối u đã dẫn đến giả thuyết về từng kiểu gen
riêng lẻ của ung thư là do các vòng chọn lọc vô tính. Cả 2 giả thuyết này cùng
phù hợp với giả thuyết tạo khối u nhiều bước của Fould. Trong 2 thập kỷ qua,
các nghiên cứu mô hình Darwin Vogelstein về sự tiến triển của u tuyến thành
ung thư biểu mô tuyến, cùng với các công trình nghiên cứu về gen ung thư đại
trực tràng di truyền không do polyp ở người đã cung cấp nhiều hiểu biết về cơ
chế bệnh sinh CRC. Những nghiên cứu này đã đưa ra bằng chứng polyp ống
nhỏ và polyp tuyến hỗn hợp là các dạng tiền ung thư, chúng có thể tiến triển
thành ung thư biểu mô tuyến xâm lấn. Tiến bộ hơn trong lĩnh vực nghiên cứu
CRC, các nhà khoa học đã chứng minh được những phân nhóm nhỏ của polyp
tiền ác tính như polyp có răng cưa, rất dễ biến đổi thành CRC [13], [14]. Tuy
nhiên, kết quả thu được từ các mô hình biến đổi gen gây CRC chỉ đưa ra được
rất ít gen bị đột biến hình thành CRC, khó khăn cho việc chứng minh sự tích
lũy đột biến gen ở các trường hợp CRC lẻ tẻ. Rất ít dữ liệu về giả thuyết biến
đổi gen trong các mô lão hóa để giải thích cho sự gia tăng theo cấp số nhân tỷ
lệ mắc CRC tương xứng với tuổi cao. Hiện nay, có nhiều giả thuyết về cơ chế
phân tử gây ra CRC, những cơ chế này liên quan đến cả đột biến di truyền và
biến đổi ngoại gen. Ví dụ, polyp có răng cưa liên quan đến sự bất ổn trình tự
lặp ngắn (MSI) trong DNA và sự gia tăng quá trình methyl hóa làm bất
thường ngoại gen, cytosine và adenosine trong DNA. Trong khi polyp ống
nhỏ thường gặp hơn do các biến đổi ở gen ức chế khối u đồng thời với bất ổn
nhiễm sắc thể khác gây ra. Hơn nữa, những tiến bộ về công nghệ sinh học,
giải trình tự gen đã cho thấy có hàng ngàn thay đổi phân tử trong hệ gen CRC,


10

nhưng chỉ có một tập hợp nhỏ những thay đổi trong số này gây ra CRC. Mặc
dù tồn tại các phân nhóm cơ chế phân tử gây CRC, nhưng cho đến nay vẫn
chưa thể xác định được chính xác các phân nhóm này theo kiểu mô học hay

về lâm sàng. Ngược lại, các thay đổi ngoài gen, kiểu hình methyl hóa đảo
CpG có nhiều đóng góp về cơ chế bệnh sinh CRC [14]. Ngoài sự kiện tăng
methyl hóa DNA thường xảy ra ở vùng khởi động của các gen ức chế khối u,
điều tiết ngoại gen trong CRC bao gồm các biến đổi histone sau dịch mã, chủ
yếu là sự acetyl hóa, methyl hóa histone, chúng đóng vai trò quan trọng trong
việc điều hòa biểu hiện gen gây ung thư và gen ức chế khối u.
Đột biến gen gây ra CRC: Giống như các loại bệnh ung thư khác, quan
điểm trước đây cho rằng CRC phát sinh từ hậu quả tích lũy các đột biến ở gen
ức chế khối u hoặc gen gây ung thư, mất chức năng cân bằng nội tại gây ra sự
biến đổi tế bào bình thường thành tế bào ung thư. Phân tích trình tự bộ gen
CRC, người ta đã xác định có khoảng 13.000 gen đột biến trong hệ gen CRC,
chỉ có khoảng 69 đột biến gen điều khiển được đề xuất là các đột biến có vai
trò hình thành CRC [15]. Bộ gen ung thư chứa hàng ngàn đột biến, nhưng đến
nay, các nhà khoa học vẫn chưa xác định được đột biết nào có vai trò quyết
định hình thành ung thư (đột biến điều khiển) và đột biến nào là những hậu
quả của quá trình này (đột biến kéo theo). Một số nghiên cứu phạm vi rộng về
CRC đã chứng minh được phần lớn các đột biến kéo theo đều vô hại, không
có lợi thế chọn lọc. Chỉ có một số đột biến điều khiển là yếu tố quan trọng gây
CRC và được chọn lọc. Những đột biến điều khiển này ảnh hưởng đến một
loạt các chức năng tế bào từ sự tăng sinh, di cư, sự biệt hóa, độ bám dính, chết
tế bào, ổn định và sửa chữa DNA. CRC có thể được phân chia theo nhóm, tùy
thuộc vào loại hình bất ổn định của bộ gen mà chúng hiển thị. Bất ổn nhiễm
sắc thể được đặc trưng bởi tính bội không chỉnh, tăng số lượng nhiễm sắc thể
hoặc mất nhiễm sắc thể. Trong khi đó mất ổn định vùng vi vệ tinh của DNA
được xác định bởi sự hiện diện của đột biến chèn và đột biến đứt đoạn hay


11

xảy ra trong các trình tự lặp lại của DNA. Loạn sản các cụm ống tuyến có thể

là do đột biến gen APC, dẫn đến hoạt hóa con đường tín hiệu Wnt, đó là một
cơ chế chung cho khởi phát polyp tiến triển thành ung thư. Các đột biến gen
APC kéo theo là đột biến xảy ra ở gen KRAS hoặc TP53, thúc đẩy sự phát
triển các tế bào polyp tuyến chuyển thành ung thư. Quá trình thành ung thư
cũng có liên quan đến các đột biến trong con đường tín hiệu yếu tố tăng
trưởng chuyển dạng beta (TGFβ). Ở CRC, đột biến gen chịu trách nhiệm thụ
cảm thể TGFβ loại II xảy ra khoảng 30%. Ngoài ra, các đột biến gen khác
trong con đường tín hiệu TGFβ, bao gồm cả gen SMAD2, SMAD4, RUNX3 và
TSP1 cũng có vai trò hình thành CRC. Đột biến gen kích hoạt các gen gây
ung thư và bất hoạt gen ức chế khối u, làm thay đổi các con đường phát tín
hiệu tế bào đều góp phần hình thành CRC. Ví dụ, gen KRAS là một gen gây
ung thư, nó phát tín hiệu thông qua protein B-Raf kích hoạt con đường tín
hiệu protein kinase hoạt hoá phân bào. Khoảng 55-60% CRC có các đột biến
trong gen KRAS hoặc gen B-RAF, kích hoạt con đường tín hiệu protein kinase
hoạt hoá phân bào gây tăng sinh tế bào và ức chế con đường chết tế bào theo
chương trình [16].
Ít gặp hơn là đột biến các gen MSH2, MSH6, MLH1 và PMS2 có vai trò
sửa chữa ghép đôi không xứng DNA ở dòng tế bào gốc, tạo ra đột biến dịch
khung và thay thế cặp base trong chuỗi lặp lại song song ngắn của DNA, gây
ra bất ổn trình tự lặp ngắn của DNA, gặp trong hội chứng ung thư đại tràng di
truyền không polyp /hội chứng Lynch. Ngoại trừ đột biến điểm, gần 85%
CRC được đặc trưng bởi mất đoạn nhiễm sắc thể (8p21-pter, 15q11-Q21,
17p12-13, 18q12-21) và mất dị hợp tử. Do đó, những bằng chứng này gần
như đã khẳng định vai trò của đột biến gen trong tế bào CRC, đặc biệt là đột
biến gen có chức năng điều tiết sự tăng sinh, di cư, biệt hóa, độ bám dính,
chết tế bào và ổn định tế bào cũng như các gen sửa chữa DNA.


12

Biến đổi di truyền ngoại gen gây CRC: Trong hai thập kỷ qua, chúng ta
đã chứng kiến sự bùng nổ về thông tin liên quan đến những thay đổi di truyền
ngoại gen trong hệ gen ở nhiều tế bào ung thư bao gồm cả CRC. Một số
nghiên cứu phạm vi rộng đã tập trung vào miêu tả “bối cảnh di truyền ngoại
gen”. Năm 1980, lần đầu tiên bất thường về di truyền ngoại gen trong CRC
được xác định. Các cơ chế thay đổi di truyền ngoại gen có vai trò quan trọng
trong hình thành ung thư bao gồm sự methyl hóa bazơ cytosine của DNA
trong các dinucleotide ở CpG, những biến đổi sau dịch mã của các protein
histone trung gian cho quá trình DNA cuộn vào trong nhiễm sắc thể, một quá
trình điều tiết biểu hiện gen qua hình thể nhiễm sắc thể.
microRNA là phân tử điều hòa di truyền ngoại gen của CRC: có một số
microRNA tăng lên trong tế bào CRC, đáng chú ý là: microRNA-31,
microRNA-183,

microRNA-17-5,

microRNA-18a,

microRNA-20a

và

microRNA-92 cao hơn đáng kể so với tế bào đại trực tràng bình thường.
Nhưng bên cạnh đó, microRNA-143 và microRNA-145 ở tế bào CRC lại thấp
hơn nhiều so với tế bào đại trực tràng bình thường, củng cố thêm giả thuyết tế
bào CRC biểu hiện microRNA-18a cao thường có tiên lượng xấu. microRNA18a được chứng minh là một chất gây ung thư, nó kích hoạt gen gây ung
KRAS [17].
Các microRNA ức chế khối u và microRNA gây ung thư: Đánh giá về
vai trò của microRNA, các nhà khoa học đã chứng minh microRNA-135a và
microRNA-135b ảnh hưởng trực tiếp vào vùng 3' chưa được dịch mã của gen

ức chế khối u APC, trấn áp các biểu hiện của gen này và kích hoạt tín hiệu
con đường Wnt tạo ra CRC. Ngược lại, microRNA-122a lại là một
microRNA ức chế khối u, nó làm tăng biểu hiện gen APC trong các dòng tế
bào ống tiêu hóa và ở các mô khác. Những dữ liệu này chứng minh một cơ
chế kiểm soát hoạt động của gen APC qua trung gian microRNA và kích hoạt
con đường tín hiệu Wnt.


13

Polyp tuyến thường là tiền thân của CRC, polyp tuyến tiến triển thành
CRC là một quá trình biến đổi gen và di truyền ngoại gen qua nhiều giai đoạn.
Biểu hiện microRNA-21 tăng trong tế bào CRC có liên quan đến tiên lượng
xấu và giảm thời gian sống ở bệnh nhân CRC, vì vậy, microRNA-21 có chức
năng như một chất gây ung thư. Hơn nữa, các báo cáo gần đây cho thấy biểu
hiện microRNA-21 trong các u tuyến đại trực tràng cao hơn nhiều so với các
mô bình thường. Như vậy, biểu hiện microRNA-21 tăng trong tế bào ở giai
đoạn sớm CRC. Người ta đã chứng minh rằng microRNA-21 thúc đẩy tế bào
ung thư di căn và xâm lấn bằng cách làm giảm protein 4, bất hoạt con đường
chết tế bào theo chương trình và gen ức chế khối u (tensin homolog) [18].
Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy microRNA-143 và microRNA-145
giảm đáng kể trong CRC, các locus mã hóa cho những microRNA này đều
nằm trên đoạn gen 5q23 [19]. Cả microRNA-143 và microRNA-145 đóng
một vai trò quan trọng trong hoạt động ức chế khối u. Gần đây người ta cũng
đã phát hiện ra vai trò ức chế khối u của microRNA-143 thông qua cơ chế tác
động vào gen DNA methyltransferase 3a [20].
Điều hòa biểu hiện microRNA ở cấp độ phân tử trong tế bào CRC: Các
cơ chế phân tử chịu trách nhiệm cho việc điều tiết biểu hiện microRNA trong
tế bào ung thư người chưa rõ ràng. Một nhóm các nhà nghiên cứu Nhật Bản
đã chứng minh gen ức chế khối u P53 làm tăng hoạt hóa một số microRNA,

bao gồm microRNA-16-1, microRNA-143 và microRNA-145 có vai trò ức
chế sau phiên mã của gen ung thư [21]. Ngoài ra, có nghiên cứu cho thấy biểu
hiện của microRNA ức chế khối u cũng có thể bị bất hoạt do bị methyl hóa.
Về vấn đề này, các nhà khoa học đã được chứng minh microRNA-34b,
microRNA-34c, microRNA-9-1, microRNA-129-2 và microRNA-137 gắn
vào trong các đảo CpG, đây là mục tiêu của sự methyl hóa quá mức ở các
dòng tế bào CRC [22].


14

1.2.3.2. Tăng methyl hóa DNA trong ung thư đại trực tràng
Methyl hóa DNA là phản ứng cộng thêm một nhóm methyl vào vị trí 5'
của cytosine dưới xúc tác của enzyme DNA methyltransferase để tạo thành 5methyl cytosine. Bình thường, hệ gen có hơn 70% cặp base cytosine của
dinucleotide ở CpG bị methyl hóa, các đảo CpG nằm xung quanh vùng khởi
động của gen thường không bị methyl hóa. Methyl hóa DNA là điều cần thiết
cho sự phát triển ở động vật có vú và có nhiệm vụ quan trọng trong quá trình
khử hoạt tính nhiễm sắc thể X và ghi nhớ di truyền. Ngược lại trong tế bào
ung thư, chúng ta thường quan sát thấy giảm methyl hóa gen trong các vùng
ngoài vùng khởi động và tăng methyl hóa gen ở vùng khởi động, đặc biệt là
các gen ức chế khối u và gen sửa chữa DNA. Tăng methyl hóa góp phần làm
bất hoạt gen, làm bất ổn định bộ gen, giảm quá trình tế bào chết theo chương
trình, sửa chữa DNA và kiểm soát chu trình tế bào.
Tăng mức biểu hiện các enzyme DNA methyltransferase ở tế bào ung
thư người, bao gồm cả CRC so với tế bào bình thường đã được đề cập trong
một số nghiên cứu. Năm 1971, Knudson A.G là người đầu tiên phát hiện tăng
methyl hóa các alen ở gen ức chế khối u nguyên bào võng mạc tạo ra đột biến
gen và mất dị hợp tử (LOH) và đề xuất “giả thuyết cú hích thứ 2”, một cách
thức bất hoạt gen do tăng methyl hóa các gen ở vùng khởi động [23].
Trong CRC, hầu hết việc thay đổi ngoại gen có tính chất đặc trưng, phổ

biến là tăng methyl ở vùng khởi động của các gen, xảy ra trong các đảo CpG,
thường xuất hiện khoảng 60% ở khu vực 5' của gen. Người ta đã quan sát thấy
tăng methyl hóa ở vùng khởi động của nhiều gen ức chế khối u và các gen
chịu trách nhiệm sửa chữa vùng đột biến và đứt đoạn của DNA. Tăng hoạt
động enzyme DNA methyltransferase là một đặc tính của hầu hết các tế bào
ung thư. Ba enzyme DNA methyltransferase đã được chứng minh là chất xúc
tác cho sự methyl hóa DNA trong các tế bào động vật có vú đó là: enzyme
DNA methyltransferase 3a, 3b và enzyme DNA methyltransferase 1 [24].


15

Ở giai đoạn từ năm 1980 đến đầu năm 1990, các nhà nghiên cứu đã tìm
ra các protein gắn với nhóm methyl của CpG gây ra methyl hóa DNA và làm
thay đổi biểu hiện gen. Các protein này gọi là protein gắn với miền methyl
CpG, có liên kết ái lực cao với methyl của CpG. Protein gắn với miền methyl
CpG có ba nhánh: (1) các protein có chứa vùng gắn với methyl của CpG, (2)
protein ngón tay kẽm gắn với methyl-CpG, (3) các protein có miền ngón tay
nhẫn (RNF) [25]. Các protein có chứa vùng gắn với methyl của CpG là nhóm
lớn với 11 thành viên (MeCP2, MBD1, MBD2, MBD3, MBD4, MBD5,
MBD6, SETDB1, SETDB2, BAZ2A và BAZ2B). Nhóm protein ngón tay
kẽm bao gồm Kaiso, ZBTB4, ZBTB38. Nhóm protein có chứa miền ngón tay
nhẫn gồm UHRF1 và UHRF2. Protein chứa vùng gắn với methyl của CpG tạo
ra methyl hóa DNA có thể ngăn chặn việc gắn yếu tố phiên mã vào các vùng
khởi động của gen, ức chế khởi phát phiên mã. Quá trình gắn này cũng có thể
làm tăng các chất ức chế vùng khởi động của gen, ức chế hoạt động các yếu tố
phiên mã, từ đó ngăn chặn xâm nhập các yếu tố phiên mã đến vùng khởi
động. Trong số các protein chứa vùng gắn với methyl của CpG đã biết thì
MeCP2, MBD1, MBD2, và MBD4 có vai trò nhiều nhất gây ra CRC.
Tăng methyl hóa các gen sửa chữa DNA ghép đôi không xứng trong tế

bào ung thư có thể làm cho đột biến gen nhiều hơn 100 lần so với tế bào bình
thường, hậu quả trực tiếp là tế bào không có khả năng tái tạo chính xác bộ
gen, thường là sai lệch vị trí trong quá trình sao chép DNA, tạo ra đột biến
chèn/mất đoạn, nếu duy trì biến đổi này sẽ sinh ra MSI của DNA một dấu
hiệu của kiểu hình có lỗi sao chép. Các khiếm khuyết đầu tiên trong sửa chữa
ghép đôi không xứng là các đột biến gen MutL và Muts ở tế bào mần tương
đồng với các đột biến gen MHL1 và MSH2, hiếm hơn là các gen MSH6,
PMS1 và PMS2 tiến triển thành polyp tuyến. Năm 2006, lần đầu tiên người ta
đã mô tả methyl hóa ở vùng khởi động của gen MSH2 do di truyền cũng có
thể gây ra hội chứng Lynch [26]. Sau đó, Ligtenberg M.J và cộng sự (2009)


16

thấy rằng việc đứt đoạn Alu ở bộ ba nucleotic kết thúc của gen mã hóa phân
tử kết dính tế bào biểu mô (EpCAM), gây ra methyl hóa trong các tế bào mầm
và bất hoạt gen MSH2 mã hóa phân tử kết dính tế bào biểu mô [27].
Bên cạnh đó, cũng không thấy tăng methyl hóa gen MHL1 tại vùng
khởi động ở hơn một nửa số CRC có kiểu hình methyl hóa đảo CpG và ở 25%
những người bị CRC có bất ổn trình tự lặp ngắn. Hiện nay, tăng methyl hóa
gen MHL1 có thể chiếm đến 75% các trường hợp CRC lẻ tẻ. Một vài gen ức
chế khối u, cụ thể là gen TGFβ loại II và BAX là các mục tiêu của MSI trong
CRC. Hơn nữa, có nhiều báo cáo gen MHL1 biểu hiện quá mức đã trực tiếp
kích hoạt tế bào chết theo chương trình [28]. Như vậy, methyl hóa gen MHL1
ở vị trí 5' có thể ảnh hưởng đến sự tăng trưởng tế bào. Shen L và cộng sự
(2007) dựa vào phân tích bằng cách đánh dấu methyl hóa đã chứng minh kiểu
hình methyl hóa đảo CpG trong tế bào CRC có thể được chia thành hai nhóm
riêng biệt là kiểu hình methyl hóa đảo CpG1 và kiểu hình methyl hóa đảo
CpG2 [29]. Một nghiên cứu 97 trường hợp bị CRC nguyên phát đã chỉ ra khối
u có kiểu hình methyl hóa đảo CpG1 thường có MSI cao (80%) và có những

đột biến gen BRAF cao (53%), trong khi các khối u kiểu hình methyl hóa đảo
CpG2 có những đột biến gen KRAS rất cao (92%), nhưng hiếm khi có MSI,
gen BRAF hay đột biến gen TP53 [29]. Những khối u không có kiểu hình
methyl hóa đảo CpG có một tần số đột biến gen TP53 cao (71%) và một tần
số các đột biến gen KRAS trung bình (33%) [29]. Sử dụng các phân tích cụm
dựa trên mô hình methyl hóa gen của ADN ở 125 bệnh nhân CRC, đã xác
định được các phân nhóm methyl hóa DNA như kiểu hình methyl hóa đảo
CpG cao, kiểu hình methyl hóa đảo CpG thấp và không có kiểu hình methyl
hóa đảo CpG. Các khối u nhóm kiểu hình methyl hóa đảo CpG cao biểu hiện
tăng methyl hóa DNA đặc hiệu với ung thư và có tỷ lệ đột biến gen BRAF cao
(61%), kiểu hình methyl hóa đảo CpG cao có nhiều gen bị methyl hóa ở đảo


17

CpG trong khi nhóm kiểu hình methyl hóa đảo CpG thấp có liên quan với đột
biến KRAS cao hơn (45%).
Nhìn chung, tăng methyl hóa DNA đã tác động đến con đường tín hiệu
Wnt, thụ thể tyrosine kinase, chất đồng đẳng locus thần kinh notch, gen TP53,
phosphoinositide 3-kinase, acid retinoic và tín hiệu yếu tố tăng trưởng giống
insulin (IGF), cũng như con đường tín hiệu khác điều chỉnh chu trình tế bào,
sao chép, sửa chữa, ổn định DNA, chết tế bào theo chương trình, độ bám
dính, hình thành mạch, xâm lấn và di căn. Vì vậy, giống như các đột biến gen,
bất hoạt gen qua trung gian methyl hóa DNA cũng nhắm đến nhiều con
đường truyền tín hiệu trực tiếp ở tế bào tham gia hình thành CRC [30].
1.2.3.3. Giảm methyl hóa DNA trong tế bào CRC
Như đã thảo luận ở trên, tăng methyl hóa DNA thường kết hợp với bất
hoạt phiên mã các gen ức chế khối u trong CRC. Tuy nhiên, giảm methyl hóa
DNA cũng đóng một vai trò quan trọng trong cơ chế phân tử hình thành CRC,
có thể giảm methyl làm mất ổn định hệ gen. Một ví dụ cổ điển của giảm

methyl hóa hình thành CRC là yếu tố nhân kích thước dài rải rác 1 (LINE-1).
Các yếu tố này chiếm khoảng 17% bộ gen người, do đó, tình trạng methyl hóa
của chúng là một chỉ số quan trọng về mức độ methyl hóa toàn bộ DNA. Tuy
nhiên, trong các tế bào bình thường, yếu tố LINE-1 thường được methyl hóa
một cách khó khăn, điều này quan trọng cho việc ức chế hoạt động gen nhảy
và để duy trì sự ổn định của bộ gen. Trong mối liên quan với các gen gây ung
thư, các vị trí CpG trong những phần lặp lại của DNA có xu hướng bị
demethyl hóa, dẫn đến sự giảm methyl hóa gen theo kiểu khuếch tán. Mặc dù
có ý kiến cho rằng CRC khởi phát sớm là do yếu tố di truyền, nhưng chỉ đại
diện cho 15-20% trường hợp CRC, vẫn còn 75-80% trường hợp CRC khởi
phát sớm có liên quan đến giảm methyl hóa yếu tố LINE-1. Mức độ methyl
hóa yếu tố LINE-1 là rất khác nhau giữa các loại ung thư đại trực tràng và có
liên quan với tiên lượng xấu.


18

Một trong những thay đổi di truyền ngoại gen được công nhận đầu tiên
gây ra CRC là giảm từ từ đến toàn bộ 5-methyl cytosine (giảm methyl hóa
toàn bộ DNA). Quá trình này phụ thuộc vào tuổi và là giai đoạn sớm trong
quá trình hình thành CRC đã được chứng minh bằng thực nghiệm. Giảm
methyl hóa tạo ra các tế bào ung thư với bắt đầu là một kiểu hình gây đột biến
bằng cách làm mất ổn định kiểu nhân và thúc đẩy mất dị hợp tử (LOH). Giảm
methyl hóa toàn bộ DNA xảy ra chủ yếu ở các dinucleotide tại CpG trong các
trình tự lặp lại (trình tự lặp lại satellite và yếu tố LINE-1, các bản sao đoạn
DNA và các yếu tố retrovirus nội sinh), trình tự đơn nhất bao gồm cả gen gây
ung thư và loci ghi nhớ, ít gặp hơn là ở trình tự bảo tồn cao xung quanh các
đảo CpG, được gọi là các trụ đảo CpG. Ngoài ra, giảm methyl hóa có thể làm
kích hoạt gen gây ung thư, giảm methyl hóa DNA gây ra bất ổn định nhiễm
sắc thể.

Với tiến bộ về công nghệ sinh học (giải trình tự gen), cho phép các nhà
khoa học phát hiện được những khác biệt rất nhỏ các mức methyl hóa ở yếu tố
LINE giữa các phân nhóm CRC khác nhau. Dữ liệu thống kê về thời gian
sống của bệnh nhân CRC cho thấy mức độ methyl hóa yếu tố LINE (được xác
định bởi kỹ thuật giải trình tự pyrosequencing) ảnh hưởng đến kết quả lâm
sàng và tiên lượng bệnh nhân [31]. Cả hai kiểu hình methyl hóa đảo CpG cao
và bất ổn trình tự lặp ngắn cao của DNA ở CRC có tương quan nghịch đảo
với methyl hóa yếu tố LINE-1, trong khi ở các khối u có bất ổn trình tự lặp
ngắn của DNA không cao có tương quan thuận với sự giảm methyl hóa yếu tố
LINE-1. Các nhà khoa học đã tìm thấy trong các tế bào CRC có kiểu hình
methyl hóa yếu tố LINE-1 thấp thì càng tăng tính chất ác tính [32]. Hơn nữa,
Ogino và cộng sự (2013) đã chỉ ra những người có tiền sử gia đình bị CRC thì
có nguy cơ bị CRC cao với methyl hóa mức thấp yếu tố LINE-1 [33]. Những
nghiên cứu này đã thiết lập một mối liên quan vững chắc giữa sự giảm methyl
hóa DNA và phát triển CRC.


19

1.2.3.3. Thay đổi Histone trong tế bào CRC
Ngoài sự bất hoạt phiên mã các gen do methyl hóa DNA, những thay
đổi liên kết cộng hóa trị ở đuôi histone sau dịch mã cũng là một cơ chế biến
đổi ngoại gen quan trọng khác điều tiết cấu trúc nhiễm sắc thể và biểu hiện
gen ung thư người.
Thể nhân là đơn vị cơ bản của nhiễm sắc thể, nó bao gồm một octamer
tạo bởi bốn histone lõi (H3, H4, H2A, H2B) xung quanh có 147 cặp base của
DNA phủ bên ngoài, lõi histone chủ yếu là hình cầu ngoại trừ “các đuôi” Ntận của chúng. Đuôi N-tận của histone có sự khác nhau về cấu hình. Có ít nhất
tám loại thay đổi histone, bao gồm acetyl hóa, methyl hóa, phosphoryl hóa,
ubiquityl hóa, sumoyl hóa, ADP-ribosyl hóa, đồng phân proline hóa và
citrulline hóa [34]. Có giả thuyết cho là sự kết hợp của những thay đổi này tạo

thành cái gọi là "mã hóa histone" để xác định hình thái nhiễm sắc thể và các
mức độ biểu hiện gen. Trong 8 thay đổi histone này, acetyl hóa và methyl hóa
là loại phổ biến nhất và liên quan đến cơ chế bệnh sinh CRC.
Acetyl hóa histone là những thay đổi thuận nghịch trong các phần của
lysine tại "đuôi" histone và được kiểm soát bởi các enzym histone
acetyltransferase và histone deacetylase, chúng hoạt động lần lượt như những
chất đồng hoạt hóa phiên mã hoặc đồng ức chế phiên mã. Trong các thay đổi
histone đã biết, acetyl hóa histone là thay đổi làm biểu hiện nhiễm sắc thể tiềm
năng nhất vì nó trung hòa điện tích cơ bản của lysine. Histone
acetyltransferase được chia thành ba họ chính: một là general control
nonderepressible-5-related N-acetyltransferase (GNAT); hai là họ MYST gồm
bốn thành viên MOZ, Ybf2 (Sas3), Sas2, và Tip60; ba là họ p300 và cAMP
gắn với protein (CBP). Hầu hết các vị trí acetyl hóa đặc trưng bởi thay đổi
trong đuôi N- tận của histone. Gần đây, người ta đã tìm thấy một lysine trong
lõi H3 là K56 bị acetyl hóa. Phần còn lại của K56 hướng về phía rãnh chính
của DNA trong thể nhân, vì vậy nó là ở một vị trí đặc biệt cho acetyl hóa


20

histone. Protein SPT10 của nấm men có thể làm trung gian acetyl hóa vị trí
K56 của lõi H3 tại các các vùng khởi động của histone mà histone RTT109
acetyltransferase xúc tác cho quá trình này, điều chỉnh biểu hiện gen [34].
Có ba họ enzyme histone deacetylase khác nhau là: lớp I, lớp II và lớp
III [34]. Chúng tham gia vào nhiều con đường tín hiệu và có mặt trong rất
nhiều phức chất ức chế nhiễm sắc thể. Nói chung, những enzyme này không
đặc hiệu cho một nhóm acetyl cụ thể. Histone deacetylase là những enzyme
phổ biến nhất trong số các enzyme thay đổi histone, chúng có vai trò quan
trọng hình thành CRC. Một nghiên cứu cho thấy Histone deacetylase tăng với
36,4% histone deacetylase lớp I, 57,9% histone deacetylase lớp II và 72,9%

histone deacetylase lớp III ở các mẫu xét nghiệm của CRC, biểu hiện histone
deacetylase cao đã được chứng minh làm giảm thời gian sống của bệnh nhân
CRC [35]. Biểu hiện histone deacetylase lớp II ở nhân lần lượt được quan sát
thấy ở 81,9% ung thư biểu mô đại trực tràng, 63,1% u tuyến đại trực tràng và
53,1% của các mô bình thường. Biểu hiện histone deacetylase lớp II quá mức
đi kèm với giảm acetyl hóa histone tại H4K12 và H3K18 thấy trong u tuyến
tiến triển thành ung thư biểu mô [36]. Trong một nghiên cứu 485 trường hợp
CRC cho thấy histone deacetylase lớp III, sirtuina 1 (SIRT1) được biểu hiện
quá mức trong 37% CRC kết hợp với các khối u có kiểu hình methyl hóa đảo
CpG cao và bất ổn trình tự lặp ngắn của DNA. Ức chế sirtuina 1 có thể phục
hồi hoạt động các gen bị bất hoạt phiên mã, đó một phương pháp trị liệu có
thể thực hiện được nhằm đảo ngược thay đổi ngoại gen do quá trình bất hoạt
của nhiều gen [37].
Methyl hóa histone là một thay đổi quan trọng ở các histone sau dịch
mã, hiện tượng này xảy ra cả ở phần lysine và arginine còn lại ở đuôi N- tận
của histone. Giống như acetyl hóa histone, methyl hóa histone cũng được đánh
giá là một quá trình thuận nghịch. Cân bằng nội tại của nó nhờ hai nhóm
enzyme đối kháng là histone methyltransferase và histone demethylase, chúng


21

lần lượt lắp ráp hoặc gỡ bỏ các vị trí methyl hóa đặc hiệu ở histone. Đến nay,
đã xác định được hơn hai mươi enzyme lysine và arginine histone
methyltransferase. Các enzyme histone methyltransferase có thể hoạt động một
mình hoặc phối hợp với nhau xúc tác cho phản ứng methyl hóa histone ở các vị
trí đặc hiệu. Ví dụ, methyl hóa vị trí lysine 4 ở histone H3 (H3K4) là do
enzyme su(var) 3-9, enhancer-of-zeste, trithorax 1 (SET1) và mixed-lineage
leukemia (MLL) [38]. Đối với histone H3, người ta đã quan sát thấy methyl
hóa ở nhiều vị trí lysine, bao gồm H3K4, K9, K27, K36, K79, R2, K20, K5,

R3, H2A.Z, có thể methyl hóa một đến 3 lysine cùng lúc và tạo ra bốn trạng
thái methyl hóa: không methyl hóa, mono methyl hóa, dimethyl hóa và
trimethyl hóa. Các trạng thái methyl hóa histone là một mô hình sắp xếp riêng
biệt trong hệ gen ở động vật có vú [38]. Trimethyl hóa lysine 4 ở histone H3
(H3K4me3) liên quan với hoạt hóa phiên mã, người ta quan sát thấy các vị trí
của gen bắt đầu phiên mã được bộc lộ ở mức cao nhất. Hai vị trí methyl hóa
khác trên histones H3 là H3K36 và H3K79 cũng có liên quan đến sự hoạt hóa
phiên mã. Ngược lại, trimethyl hóa histone H3 ở vị trí H3K27 thường làm bất
hoạt gen, đặc biệt là ức chế không mong muốn các chương trình biệt hóa xác
định nòi giống. Hai vị trí methyl hóa lysine khác cũng ức chế phiên mã là
H3K9 và H4K20 [38].
Có được cấu hình methyl hóa histone phù hợp không chỉ quan trọng đối
với sự phát triển và sự biệt hóa bình thường ở tế bào, mà còn liên quan mật
thiết với việc hình thành và phát triển của khối u. Ví dụ, histone 3 lysine 79
(H3K79) methyltransferase (DOT1L) là một chất hoạt hóa phiên mã phụ
thuộc vào con đường tín hiệu Wnt trong tế bào CRC. Các protein tăng cường
cho gen homolog 2 (EZH2) thuộc nhóm protein polycomb cũng có chức năng
như histone methyltransferase, chúng thường xuyên được biểu hiện quá mức
trong các khối u rắn khác nhau, bao gồm cả CRC [39]. Protein này bất hoạt
gen ức chế khối u, bao gồm INK4B-ARF-INK4a, E-cadherin, P57 KIP2, p2,


22

BRCA1 và β2 adrenergic làm cho tế bào biến đổi thành ung thư [39]. Mixedlineage leukemia 2 là một gen đột biến được tìm thấy đầu tiên trong tế bào u
lympho B lớn, nó mã hóa cho protein mixed-lineage leukemia 2, tăng mức
biểu hiện gen mixed-lineage leukemia 2 thường thấy trong các dòng tế bào
ung thư biểu mô đại tràng biệt hóa kém và dòng tế bào ung thư biểu mô đại
tràng xâm lấn so với biểu mô đại tràng bình thường bên cạnh. Protein mixedlineage leukemia 2 là một protein nhân có vai trò chủ yếu để định vị nhân. Ở
các dòng tế bào u đại tràng có khả năng xâm lấn cao, sự thay đổi phân bổ các

cấu trúc dưới tế bào và quá trình thủy phân protein mixed-lineage leukemia 2
nhiều hơn các dòng tế bào bình thường hay tế bào khối u ít xâm lấn. Như vậy,
thay đổi bất thường về sắp xếp cũng như quá trình thủy phân protein mixedlineage leukemia 2 có thể liên quan đến các gen tạo ra khối u ở đại tràng,
mixed-lineage leukemia 2 qua trung gian các hoạt động methyl hóa histone
làm gián đoạn lần lượt tín hiệu gen ở phần cuối DNA, liên quan đến chu trình
tế bào hoặc các hoạt động tăng sinh tế bào. Chất ức chế gen homolog 1 khảm
3-9 (SUV39H1) là một enzyme histone methyltransferase xúc tác phản ứng
methyl hóa histone 3 ở vị trí H3K9 quanh thể trung tâm của dị nhiễm sắc chất.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy tăng mức độ biểu hiện của chất ức chế gen
homolog 1 dạng khảm 3-9 có trong 54/219 mẫu xét nghiệm ở bệnh nhân CRC.
Hơn nữa, cũng có tương quan đáng kể giữa biểu hiện mRNA mã hóa protein
này và mức mRNA mã hóa DNA methyltransferase 1 ở những bệnh nhân
CRC, cho thấy mối liên quan giữa methyl hóa histone H3 ở vị trí H3K9 và
hình thành tế bào CRC. Nhìn chung, các nghiên cứu đã chứng minh rằng thay
đổi biểu hiện và chức năng của enzyme histone methyltransferase là đặc trưng
của bệnh ung thư, bao gồm cả CRC [40].


23

1.3. Liệu pháp virus vaccine sởi và quai bị điều trị ung thư đại trực
tràng người
1.3.1. Sinh học virus sởi và quai bị
Virus sởi và quai bị là các virus thuộc thành viên của họ
Paramyxoviridae (hình 1.1), có đường kính khoảng 100-300 nm, với một lõi
nucleocapsid xoắn chứa sợi RNA đơn (-). Hai protein màng của virus: protein
fusion (F) chịu trách nhiệm cho sự hợp nhất màng của virus với màng tế bào
chủ, tạo điều kiện cho virus xâm nhập vào bên trong tế bào và huyết tán;
protein hemagglutinin (H) hay hemagglutinin neuraminidase (HN) chịu trách
nhiệm việc virus xâm nhập vào tế bào. Kháng thể kháng các protein này có thể

làm giảm nhiễm trùng virus. Protein khác bao gồm các protein mitrix (M) liên
kết các vỏ với lõi plasmid ribonucleo cùng với protein hợp nhất fusion và
protein hemagglutinin hay hemagglutinin neuraminidase tạo nên cấu trúc
của vỏ virus. Nucleoprotein (N) cùng với Phosphoprotein (P) và protein Large
(L) tạo nên ribonucleocapsid chứa đựng genome ARN của virus (hình 1.1)
[41].
Virus sởi và quai bị xâm nhập vào tế bào bằng cách gắn protein bám
dính của chúng (protein H, HN) vào thụ cảm thể đặc hiệu trên bề mặt tế bào.
Vỏ của chúng có thể hòa hợp trực tiếp với màng tế bào dưới sự hỗ trợ của
protein F, quá trình này được kích hoạt bởi glycoprotein bề mặt tế bào có
chứa acid sialic, hoặc virus có thể xâm nhập vào các tế bào thông qua các con
đường nội nhập bào cùng với sự hợp nhất màng xảy ra trong điều kiện toan
hóa bên trong endosome. Kết quả là các nucleocapsid chứa gen của virus
được giải phóng vào bào tương nơi mà diễn ra quá trình virus nhân lên [41].
Nhờ có enzyme RNA polymerase, các virus này sao chép sợi RNA
thành mRNA, sau đó được dịch mã thành các protein cấu trúc và phi cấu trúc.
Sự phiên mã bắt đầu từ vùng khởi động đơn nằm ở đầu 3' của bộ gen và sau
đó có thể chấm dứt trong các khu vực đã được định rõ giữa các gen của virus
hoặc theo xuôi chiều bộ gen. Phương thức phiên mã này chịu trách nhiệm về


24

sự phân cực các sản phẩm, trong đó các gen gần với đầu 3' của bộ gen nhất
được thể hiện nhiều hơn so với các bản sao ở vị trí xa. Cơ chế này là một cách
đơn giản và hiệu quả để điều chỉnh mức độ phiên mã, tạo ra sự cân bằng cần
thiết cho sản phẩm virus. Nồng độ sản phẩm nucleoprotein quyết định thời
gian mà tại đó RNA polymerase chuyển từ phiên mã gen sang sao chép gen.
Sự nhân lên của virus liên quan đến việc tổng hợp các sợi RNA (+) có độ dài
đầy đủ, sau đó được sao chép thành các sợi RNA (-) thế hệ con cháu (hình

1.1). Các hạt virus trưởng thành lồi ra ngoài màng tế bào rồi sau đó thoát ra
ngoài. Chúng có thể lây nhiễm sang các tế bào khác và bắt đầu chu kỳ sống
mới. Một con đường khác đối với lây truyền virus là sự hợp nhất các tế bào bị
nhiễm virus với các tế bào lân cận và hình thành các hợp bào. Hợp bào tạo
điều kiện cho virus có khả năng lây nhiễm và giết chết hàng chục tế bào mà
không cần phải thoát ra bên ngoài tế bào [41].
Cấu trúc hạt virus

Gia đình paramyxoviridea

Tổ chức bộ gen virus
Đầu 3’

Chuỗi RNA (-)

Đuôi 5’

Các sảm phẩm protein khác nhau

Hình 1.1. Gia đình Paramyxoviridae
MeV thuộc chi Morbillivirus; MuV thuộc chi Rubulavirus
* Nguồn: theo Matveeva O.V và cộng sự (2015) [41]


1.3.2. Virus vaccine sởi và quai bị lây nhiễm đặc hiệu tế bào ung thư
đại trực tràng

1.3.2.1. Tế bào ung thư đại trực tràng có các thụ cảm thể đặc hiệu với
virus vaccine sởi và quai bị
MuV chủng Urabe sử dụng các sialoglycoprotein có chứa acid sialic

trên bề mặt tế bào ung thư như là thụ cảm thể đặc hiệu. MuV lây nhiễm chọn
lọc vào tế bào CRC có nhiều sialoglycoprotein trên bề mặt và hầu như không
lây nhiễm các tế bào bình thường. Do đó, MuV ly giải có tính chọn lọc các tế
bào u CRC nguyên phát và cả u CRC di căn [42].
MeV chủng Edmonston sử dụng các thụ cảm thể đặc hiệu CD46, đó là
một yếu tố điều hòa hoạt hóa bổ thể có ở bề mặt tất cả các tế bào có nhân của
người, nhưng thường biểu hiện quá mức ở một số dòng tế bào ung thư bao
gồm cả CRC. MeV lây nhiễm và giết chết các tế bào ung thư biểu hiện nhiều
thụ cảm thể này nhưng lại ít ảnh hưởng đối với tế bào bình thường. Gần đây,
Nectin-4 cũng được xác định là thụ cảm thể đặc hiệu của MeV [43]. Đây là
một thành viên các thụ cảm thể bám dính của liên họ globulin miễn dịch nằm
ở vị trí mà các tế bào biểu mô dính với nhau trong đó có cả tế bào CRC.
Nectin-4 có thể được coi là một marker của tế bào khối u vú, ung thư phổi,
ung thư buồng trứng và CRC.
1.3.2.2. Virus vaccine sởi và quai bị ly giải tế bào ung thư đại trực
tràng thông qua protease đặc hiệu
Tính đặc hiệu của các MeV, MuV đối với tế bào CRC còn thông qua
các protease có ở tế bào CRC. Chu trình nhân lên của MuV, MeV đòi hỏi phải
có các protease phân cắt glycoprotein của virus, tạo điều kiện để virus xâm
nhập có hiệu quả vào tế bào (hình 1.2). Các protease này được biểu hiện nhiều
ở các tế bào ung thư, đại diện là các matrix metalloproteinase, những phân tử
này là các endopeptidase, được biểu hiện quá mức ở hầu hết các tế bào ung
thư người bao gồm cả CRC [44], [45]. Người ta vẫn chưa rõ liệu những