Bài 1 - Cơ chế sinh ung thư

Các dạng tổn thương DNA và cơ chế sửa chữa

Tổn thương DNA là không thể tránh khỏi trong quá trình sống, do:

Sai sót trong quá trình nhân đôi TB
Tiếp xúc với các chất gây đột biến:
- Sinh ra trong quá trình chuyển hóa của cơ thể
- Chất hóa học, tia cực tím hoặc bức xạ ion hóa và tác nhân sinh học (virus, vi khuẩn): Chủ yếu

Ở Việt Nam, ung thư nhiều nhất là ung thư gan

Mỗi ngày xảy ra khoảng 10⁴ → 10⁶ tổn thương DNA. Hậu quả của những tổn thương DNA

Tích lũy các ĐB dần theo thời gian, tạo ra những protein có chức năng không phù hợp, gây bệnh lý
ĐB xảy ra ở TB mầm sinh dục: di truyền cho thế hệ sau

Bệnh lão nhi (progeria)

Bệnh lý di truyền theo gen lặn
Xảy ra ĐB điểm ở gen LMNA
Lão hóa sớm, gầy, trọc đầu, da nhăn

Cơ chế cắt bỏ đoạn DNA bị tổn thương và dùng nhánh đối diện để tạo nên trình tự DNA bình thường, dựa theo nguyên tắc bổ sung

Khi các cơ chế này không hoạt động → tổn thương DNA không được sửa chữa → cơ thể sẽ tích lũy dần các ĐB gây bệnh

ĐB ở các nhóm gen sau dễ gây ra ung thư:

Gen sửa chữa tổn thương DNA: ĐB mất chức năng
Các nhóm gen tham gia điều hòa tăng trưởng TB:
- Tiền gen sinh ung / Gen sinh ung: ĐB tăng chức năng
- Gen đè nén bướu: ĐB mất chức năng
Gen điều hòa chết TB theo lập trình: ĐB tăng chức năng hoặc ĐB mất chức năng

Cơ chế sửa chữa bắt cặp (MMR): MLH1 và MSH2, khi đột biến gây ung thư đại tràng

HC Lynch (hay UT đại trực tràng di truyền không polyp)

Đột biến gen MSH2, MSH6 (2 protein nhóm MMR): tháo xoắn, cắt bỏ nu với sự giúp đỡ của MLH1 endonuclease và PMS2

HC di truyền: 2-5% UT đại trực tràng
RL di truyền theo gen trội
ĐB mất chức năng protein sửa chữa bắt cặp sai (MMR: miss-match repair)
Các bệnh lý khác: UT nội mạc tử cung, , dạ dày, ruột non, tụy, tuyến tiền liệt, da…

Tiền gen sinh ung, gen sinh ung

Tiền gen sinh ung (proto-oncogene): có trong TB bình thường của cơ thể, chức năng tăng sinh TB Khi tiền gen sinh ung bị ĐB sẽ tăng hoạt động → gen sinh ung

Bản chất của protein sinh ung có thể là/tác động lên bất cứ protein nào trong:

Growth Factors: EGF, TGF, FGF…
Thụ thể GF
Protein dẫn truyền tín hiệu TB
Protein G
Những thành phần của chu kỳ TB
Yếu tố sao chép

Cơ chế hoạt hóa gen sinh ung:

ĐB chuyển vị gen: tiền gen sinh ung nằm vùng khởi động
Chèn đoạn gen sinh ung từ virút
Biểu hiện quá mức protein sinh ung do sự khuếch đại tiền gen sinh ung hoặc gen sinh ung
ĐB điểm: thay đổi cấu trúc và chức năng của tiền gen sinh ung → sản xuất ra protein sinh ung, tham gia vào quá trình điều hoà và thúc đẩy sự sinh sản TB

Protein dẫn truyền tín hiệu

Protein dẫn truyền tín hiệu: nằm ở mặt trong màng TB, nhận tín hiệu từ thụ thể GF ngoài TB và dẫn truyền về nhân TB

ĐB gen RAS: 15-20% bướu ở người, khác biệt tùy loại bệnh

90% carcinôm tuyến của tụy và carcinôm đường mật
50% UT đại tràng, nội mạc tử cung và tuyến giáp
30% carcinôm tuyến ở phổi và bạch cầu dòng tủy

Dạng ĐB gen RAS thường gặp: ĐB điểm → ức chế GTPase (GTP → GDP) → RAS hoạt động liên tục

Protein RAS + GDP → bất hoạt
Protein RAS + GTP → hoạt hóa → liên kết với protein RAF-1 → kích hoạt con đường MAP kinase → MAP kinase hoạt hóa yếu tố sao chép nhân, thúc đẩy sự phân bào

Ở TB bình thường: sự hoạt hóa protein RAS là thoáng qua (men GTPase nội sinh sẽ thủy phân GTP thành GDP) → chuyển RAS từ trạng thái hoạt động thành không hoạt động

Ở TB mang gen RAS bị ĐB: protein Ras được hoạt hóa liên tục và do mất khả năng thủy phân GTP → kích thích TB tăng sinh liên tục

Thụ thể GF

Protein RET được mã hóa từ tiền gen sinh ung RET: đóng vai trò là thụ thể cho TB thần kinh đệm, giúp thúc đẩy sự sống còn TB trong quá trình phát triển TK

Bình thường biểu hiện ở những TB thần kinh-nội tiết:

TB cận nang tuyến giáp (tế bào C)
TB vùng tủy thượng thận
Tiền thân của TB tuyến phó giáp

Bệnh lý do sự ĐB tăng chức năng protein RET

Bệnh Hirschsprung (phình đại tràng bẩm sinh): do ĐB mất chức năng của protein RET nên đám rối TK ruột không phát triển được

Táo bón kéo dài
Tắc ruột

Gen đè nén bướu và sự mất dị hợp tử

Chức năng chính: điều hoà sự tăng trưởng TB

Được phát hiện khi nghiên cứu những bệnh hiếm: bướu nguyên bào võng mạc (1 / 20.000 trẻ em)

Có 2 nhóm gen đè nén bướu:

Thúc đẩy (Promoter): có vai trò điều hòa trực tiếp các gen sinh ung
- Rb / E2F
- APC / β-catenin
Chăm sóc bộ gen (caretaker): vai trò sửa chữa những hư hỏng, tổn thương DNA (gen BRCA…)

Gen đè nén bướu Rb

Protein Rb (gen nằm trên NST 13): điểm kiểm soát G1/S

Trạng thái hoạt hóa: Rb gắn kết và gây bất hoạt yếu tố sao chép E2F → ngăn cản tế bào từ G1 vào S
Trạng thái bất hoạt: Rb mất chức năng và làm hoạt hóa E2F. E2F sẽ gắn với phần thúc đẩy (promoter) của gen Cyclin E → tăng biểu hiện protein Cyclin E và sự tổng hợp phức hợp Cdk2-cyclin E → thúc đẩy tăng sinh TB

Giả thuyết Knudson – 2 cú đánh

Alfred Knudson (1971): đề xuất ra giả thuyết “2 cú đánh”, cần thiết cho sự bất hoạt cả 2 bản sao của gen đè nén bướu Rb (trên NST 13)

Thể di truyền:
- Cú đánh đầu tiên: được di truyền
- Vì vậy, chỉ cần thêm 1 cú đánh xảy ra trên bất cứ nguyên bào võng mạc nào cũng có thể tạo nên bướu
Thể đơn lẻ (hay thể tự phát):
- Cú đánh đầu tiên: bất hoạt 1 trong 2 bản sao của gen Rb ở trong nguyên bào võng mạc (retinoblast)
- Vì vậy, chỉ cần thêm 1 cú đánh xảy ra trên bất cứ nguyên bào võng mạc nào cũng có thể tạo nên bướu

Đặc điểm	Thể di truyền	Thể tự phát
Tỉ lệ	1/3	2/3
Độ tuổi mắc bệnh	< 1 tuổi	2-5 tuổi
Tổn thương	2 bên mắt	1 bên mắt
Lưu ý	Có bệnh lý kèm theo. Bị 2 bên mắt là do toàn bộ TB đã bị ĐB 1 bản sao sẵn	Không

Gen đè nén bướu: p53

Gen p53: đa chức năng, được ví như “người canh gác bộ gen”, có vai trò trong hơn 50% trường hợp bệnh UT

Chức năng bình thường của gen p53:

Dừng chu kỳ TB
Tham gia sửa chữa DNA
Thúc đẩy chết TB theo lập trình đối với những tổn thương DNA không thể sửa chữa

Kiểu ĐB gen p53: trở nên bất hoạt

ĐB điểm: vô nghĩa, tạo ra protein mất chức năng
TB bị nhiễm virus, bị chèn vào bộ gen 1 đoạn gen của virus → tạo ra protein chuyển dạng ác tính TB: gắn kết và giáng hóa p53
Do protein MDM2 (murine double minute): gây ra sự giáng hóa protein p53

Telomere, Telomerase

Khi không có Telomere, Telomerase:

Các đầu tận tự do của NST gắn với nhau → gộp NST
Mất NST ở đầu tận

Telomere: chủ yếu là TTAGGG lặp đi lặp lại ở phần tận cùng của NST

TTAGGG: không mã hoá protein → khi làm mất sẽ không ảnh hưởng đến thông tin di truyền của TB
Telomere capping (phức hệ protein - telomere): cuộn lại đầu mút dây giày → ngăn NST kế cận kết hợp với nhau

Giới hạn Hayflick: đoạn Telomere ngắn đi sau nhiều lần phân bào gây apoptosis → số lần phân bào của 1 TB là có giới hạn

Telomerase (ribonucleprotein): tạo chuỗi đơn DNA bằng chuỗi ssRNA làm mẫu → thêm trình tự lặo lại TTAGGG → tăng chiều dại đoạn Telomere

TB mầm (trứng, tinh trùng) và TB gốc: đều có telomerase hoạt động, nhưng chỉ có TB mầm là có nồng độ telomerase đủ nhiều duy trì sự bền vững của bộ gene

TB sinh dưỡng bình thường: không có telomerase

TB ung thư: telomerase hoạt động mạnh

Ứng dụng:

Chất ức chế Telomerase: tiêu diệt TB ung thư
Chất hoạt hoá Telomerase: giúp kéo dài đoạn Telomere của TB miễn dịch → chống chọi lại TB ung thư mạnh mẽ

Apoptosis

Caspases: yếu tố khơi mào và gây chết trực tiếp

Đường nội sinh: ty thể
- Bax, Bak (Bcl): hoạt hoá apoptosis → ti thể giải phóng Cytochrome c & protein pro-apoptotic
- =c=Bcl-2, Bcl-x^{L</sup≥=: chống lại apoptosis}
Đường ngoại sinh: thụ thể gây chết
- Fas
- Thụ thể yếu tố hoại tử bướu

Gen trong cơ thể chết TB theo lập trình mang theo chức năng:

Tiền gen sinh ung: Bcl-2
Gen đè nén bướu: PTEN, p53

p53: hoạt động mã hoá cho protein Bax (thuộc nhóm Bcl) kích hoạt apoptosis. ĐB mất chức năng p53 → mất protein Bax → TB không đi vào apoptosis

Bệnh BC lympho mạn (CLL): ĐB chuyển vị NST 14-18 → tăng biểu hiện protein Bcl-2 (ức chế apoptosis) → TB tăng sinh bình thường nhưng không chết → số lượng TB tích luỹ chậm dần (bệnh mạn tính)

Tiến trình sinh ung

Sinh ung thư gồm 3 pha chính:

Khởi đầu: xảy ra đột biến
Thúc đẩy: tích luỹ dần các đột biến
Tiến triển: hình thành UT giai đoạn sớm

Bệnh UT thường xảy ra ở những người lớn tuổi (đỉnh ở khoảng 75 tuổi)

Ung thư đại tràng

Có nhiều giai đoạn phát triển tuần tự:

Mất chức năng gen APC: thành lập polyp
ĐB gen sinh ung K-ras và gen ở vùng DDC (trên NST 18): TB tăng sinh không kiểm soát → gia tăng kích thước polyp
ĐB mất chức năng gen p53 → carcinôm ác tính
Một số ĐB khác để TB ung thư có thể phát triển xâm lắn, di căn

Epigenetics sinh ung thư

Các cơ chế epigenetics:

Methyl hoá DNA: bất hoạt
Acetyl hoá DNA: hoạt hoá
Histon
Micro RNA: gây thoái biến mRNA hay ức chế dịch mã

Biển đổi DNA, Histone

QUá trình biến đổi Histone: tại vị trí đuôi tận N

Acetyl hoá Lysine: thêm nhóm -COCH3 vào vị trí NH³+ của Lysine → loại bỏ điện tích dương của Histone → giảm ái lực Histone & DNA → Gen được hoạt hoá
Ngược lại, khử acetyl hoá gây ức chế biểu hiện gene

Micro RNA

Định nghĩa MicroRNAs:

Một nhóm ssRNA nội sinh
Ngắn, khoảng 21-25 nu
Điều hoà: gây thoái biến mRNA hay ức chế dịch mã

Ứng dụng trong dấu ấn sinh học

Chẩn đoán bệnh:
- UT giai đoạn sớm
- Theo dõi các đối tượng nguy cơ cao không triệu chứng
- Phân biệt u lành và u ác
Tiên đoán bệnh: khả năng, mức độ đáp ứng của bệnh với các phương pháp điều trị
Tiên lượng bệnh:
- SC bệnh không tiến triển và SC toàn bộ
- Theo dõi tái phát