Trong các biến động hoạt động của gen dẫn đến ung thư, người ta chia làm hai nhóm, một nhóm hoạt hóa gen, mà cụ thể là các gen sinh ung thư; và trường hợp thứ hai là các gen với cả hai alleles bị bất hoạt, thông qua các đột biến, các gen này được gọi là các gen kháng u. Gần 100 gen đã được chứng minh là đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển bệnh ở người, một số gen còn tham gia vào sự hình thành khối u ác tính. Các bệnh ung thư phát triển thông qua các sai khác trong việc phối hợp hoạt động của các gen, có thể là các đột biến, biểu hiện quá mức hoặc thậm chí là đột biến mất đoạn. Ví dụ, đối với ung thư vú, các nhà khoa học cho răng có tối thiểu 10 gen tham gia vào hai giai đoạn là ủ bệnh và phát bênh. Nghiên cứu trên đối tượng bệnh nhân ung thư ruột kết cho thấy các yếu tố gây ung thư tham gia vào nhiều giai đoạn trong quá trình hoạt hóa gen sinh ung thư, tạo ra các đột biến mất đoạn nhiễm sắc thể, và làm bất hoạt các gen kháng u.
Những tiến bộ về kỹ thuật sinh học phân tử trong 20-25 năm qua đã cho chúng ta cái nhìn rõ hơn và xác định được các cơ chế phân tử diễn ra trong việc hình thành khối u. Tuy nhiên, có thể nói rằng những kiến thức mà chúng ta tích lũy được chưa đem tới một sự hiểu biết toàn diện về cơ chế phát triển của bệnh. Với những thiếu sót này, các nhà khoa học liên tục phát triển các kỹ thuật mới để phát hiện và phân tích các bất thường về mặt di truyền của ung thư, đồng thời cũng mở ra những hướng mới để nghiên cứu như: đột biến ảnh hưởng thế nào đến hoạt động chức năng của gen, các gen được điều hòa như thế nào, và làm thế nào chúng tương tác được với nhau.
Việc phân tích các đột biến trên các gen sinh ung thư và các gen kháng u có thể cung cấp cho chúng ta các thông tin về sự hình thành u. Các gen này bị biến đổi trong quá trình hình thành u thông qua nhiều cơ chế khác nhau mà trực tiếp là qua các đột biến di truyền như các đột biến điểm, chuyển đoạn trên nhiễm sắc thể, mất đoạn gen. Hơn nữa, các gen này có thể được phân tích ở các mức độ biểu hiện khác nhau như DNA, RNA hay protein biểu hiện.
1. Phân tích DNA
Việc phân tích các đột biến có thể được thực hiện thông qua các kỹ thuật khác nhau. Việc khuếch đại các đoạn DNA hay RNA bằng phản ứng PCR cho phép các nhà khoa học có thể nghiên cứu và phát hiện các biến đổi di truyền một cách nhanh chóng hơn, thậm chí là phát hiện sự thay đổi một nucleotide. Kỹ thuật PCR còn được sử dụng để phát hiện các biến đổi trên nhiễm sắc thể. Về cơ bản, kỹ thuật này được thiết kế để khuếch đại một hoặc nhiều đoạn gen đích. Nếu đối tượng cần nhân là RNA, cần phải thực hiện bước chuyển RNA thành DNA trước khi bước vào chu kỳ phản ứng PCR, kỹ thuật này được gọi là RT-PCR (Reverse transcriptase PCR). Nhiều biến thể khác của kỹ thuật PCR được phát triển để phát hiện sự thay đổi trình tự gen ở bệnh nhân ung thư. Các đoạn mồi thường được kỹ thuật viên thiết kế riêng và phải bổ sung với đoạn gen cần nhân. Sau khi điện di, sản phẩm DNA có thể được sử dụng để phát hiện các bất thường về di truyền. Đối với một số gen đặc biệt, có thể gây ra nhiều bệnh ung thư thì việc phân tích đột biến có thể được thực hiện kèm với các thí nghiệm xác định bất thường về trình tự polypeptide.
2. Phân tích biểu hiện RNA
3. Phân tích nhiễm sắc thể
Lai huỳnh quang tại chỗ (FISH) là một trong các kỹ thuật mới trong phân tích di truyền học ung thư ở mức độ phân tử. Kỹ thuật này cho phép phát hiện các bất thường về mặt số lượng cũng như cấu trúc nhiễm sắc thể ở các tế bào ung thư. Về cơ bản, lai FISH dựa vào khả năng gắn đoạn trình tự đích trên nhiễm sắc thể của chất phát huỳnh quang và khả năng phát màu huỳnh quang của chúng dưới sự kích thích của ánh sáng, cho phép quan sát được vị trí của gen trên nhiễm thể. Lai FISH có khả năng phát hiện cùng lúc nhiều bất thường về di truyền bằng cách sử dụng các chất phát huỳnh quang khác nhau. Biến thể mới nhất của kỹ thuật này là phương pháp lập nhiễm sắc thể đồ (Karyotype), các đầu dò khác nhau sẽ “tô màu” cho toàn bộ 22 cặp nhiễm sắc thể thường và cặp nhiễm sắc thể giới tính của người. Một số phương pháp khác cũng được phát triển từ kỹ thuật lai FISH ban đầu như multiplex-FISH (M-FISH) và lập phổ nhiễm sắc thể đồ (SKY). Bằng phương pháp này, chúng ta có thể xác định toàn bộ các biến đổi trên nhiễm sắc thể và xác định các dấu chuẩn nhiễm sắc thể ở tế bào ung thư. Ngoài ra, phép ghép gen so sánh (CGH) cũng là một kỹ thuật mới dựa trên nền tảng phép lai FISH, nó cho phép phát hiện sự thêm vào hoặc mất đí toàn bộ nhiễm sắc thể hay các vùng cấu trúc nhiễm sắc thể.4. Phân tích trạng thái Methyl hóa
Một số phương pháp phân tử có thể phân tích sự thay đổi đặc biệt về cấu trúc DNA và genome. Các thay đổi về trạng thái methyl hóa DNA là một trong số các bất thường phổ biến và có thể phát hiện ở các tế bào ung thư. Sự siêu methyl hóa ở các vùng promoter của các gen đặc biệt thường liên quan đến sự bất hoạt gen hoặc một nhóm gen tham gia vào giai đoạn đầu trong tiến trình bệnh.
5. Kết luận
Ung thư là kết quả của một chuỗi các đột biến soma trong tế bào, các kỹ thuật sinh học phân tử như đã kể ở trên giúp các nhà khoa học xác định các bất thường trên nhiễm sắc thể cũng như trên gen. Các nghiên cứu này cho chúng ta cái nhìn rõ nét hơn về quá trình phát triển bệnh và góp phần nâng cao chất lượng điều trị.
Biên tập: Phạm Ngọc Sơn
Nguồn tham khảo:
Ken Mills: “Molecular Analysis of Cancer”, Methods in Molecular Medicine, vol. 68: Molecular Analysis of Cancer, chapter 1.
Điểm 4.6/5 dựa vào 87 đánh giá
EmoticonEmoticon