Đột biến gen SMAD4 trong ung thư đại trực tràng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ung thư đại trực tràng (UTĐTT) nằm trong nhóm 5 loại ung thư thường gặp nhất. SMAD4 tham gia con đường tín hiệu yếu tố tăng trưởng chuyển dạng ß (TGF-ß) đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học trong đó liên quan quá trình khởi phát và tiến triển ung thư. Bài viết trình bày mô tả đột biến gen SMAD4 trong UTĐTT và mối liên quan giữa đột biến gen SMAD4 với các đặc điểm lâm sàng – giải phẫu bệnh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đột biến gen SMAD4 trong ung thư đại trực tràng

Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Nghiên cứu Y học ĐỘT BIẾN GEN SMAD4 TRONG UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG Hồ Quốc Chương1, Nguyễn Bùi Trọng Tín2, Đoàn Thị Phương Thảo3, Hoàng Anh Vũ1* TÓM TẮT Đặt vấn đề: Ung thư đại trực tràng (UTĐTT) nằm trong nhóm 5 loại ung thư thường gặp nhất. SMAD4 tham gia con đường tín hiệu yếu tố tăng trưởng chuyển dạng ß (TGF-ß) đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học trong đó liên quan quá trình khởi phát và tiến triển ung thư. Con đường tín hiệu TGF-β/SMAD4 đóng vai trò ức chế khối u ở giai đoạn đầu bằng việc dừng chu kỳ tế bào và apoptosis. Các đột biến trong gen SMAD4 phá vỡ tín hiệu của tế bào dẫn đến phát triển và phân chia không kiểm soát, tiếp đó sự hình thành polyp. Mục tiêu nghiên cứu: Mô tả đột biến gen SMAD4 trong UTĐTT và mối liên quan giữa đột biến gen SMAD4 với các đặc điểm lâm sàng – giải phẫu bệnh. Vật liệu và phương pháp: Nghiên cứu mô tả cắt ngang. Thu nhận 101 mẫu mô u, thực hiện quy trình giải trình tự gen thế hệ mới trên hệ thống Illumina. Kết quả nghiên cứu: Nghiên cứu ghi nhận tỉ lệ đột biến trên gen SMAD4 là 17,8%. Không có sự tương quan giữa đột biến gen SMAD4 với độ tuổi, giới tính, giai đoạn bệnh và vị trí khối u. Ghi nhận 1 bệnh nhân có lâm sàng đa polyp, mang đột biến trên gen SMAD4, đồng thời mang đột biến trên p53 và KRAS. Kết luận: Nghiên cứu đầu tiên mô tả tỉ lệ đột biến (17,8%) trên gen SMAD4 ở Việt Nam. Từ khoá: Ung thư đại trực tràng, đột biến gen SMAD4, hội chứng đa polyp vị thành niên. ABSTRACT SMAD4 GENE MUTATIONS OF COLORECTAL CANCER Ho Quoc Chuong, Nguyen Bui Trong Tin, Doan Thi Phuong Thao, Hoang Anh Vu * Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Vol. 25 - No. 6 - 2021: 185 - 190 Background: Colorectal cancer (CRC) is among the 5 most common cancers. SMAD4 gene is related to transforming growth factor β (TGF – ß) signaling pathway, which plays an important role in many biological processes including cancer initiation and progression. The function of TGF-β/SMAD4 signaling pathway is tumor suppression in early stage by cell cycle arrest and apoptosis. Mutations on SMAD4 gene disrupt cell signaling leading to uncontrolled growth and division as well as polyp formation. Objective: Description of SMAD4 gene mutations in colorectal cancer and the correlation between SMAD4 gene mutations with clinicopathological characteristics. Methods: Cross – sectional study. 101 tumor samples were received, performed next generation sequencing process on Immumina System. 1 Trung tâm Y sinh học phân tử, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh 2 Khoa Y, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh 3 Bộ môn Mô phôi - Giải phẫu bệnh, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: PGS.TS.BS. Hoàng Anh Vũ ĐT: 0772993537 Email: hoanganhvu@ump.edu.vn Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh 185
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Results: The study reported that rate of SMAD4 mutation was 17.8%. There was no correlation between gene mutations with age, gender, stage and tumor location. This research also recorded 1 patient with clinical polyposis, carrying a mutation on SMAD4 gene concurrent with mutation on p53 and KRAS gene. Conclusions: This is the first study describing mutation ratio (17,8%) on SMAD4 gene in Viet Nam. Keywords: Colorectal cancer, SMAD4 gene mutation, Juvenile polyposis syndrome (JPS). ĐẶT VẤN ĐỀ sớm hơn so với dạng ung thư rải rác(2, 3). Ung thư đại trực tràng (UTĐTT) được ước Đột biến trên gen SMAD4 gây ra hội chứng tính có 1,9 triệu trường hợp bệnh mới phát hiện đa polyp vị thành niên(4). Con đường tín hiệu của và 935.000 bệnh nhân tử vong trong năm 2020. yếu tố tăng trưởn chuyển dạng ß (TGF-ß) đóng Tỷ lệ này ở nam giới cao hơn nữ giới trong hầu vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hết các nghiên cứu trên toàn cầu. Đây là một học, như tăng trưởng tế bào, biệt hoá tế bào, chết bệnh lý có cơ chế bệnh sinh phức tạp, đa nguyên tế bào theo chương trình, di căn, cũng như trong nhân và có nhiều yếu tố nguy cơ gây bệnh. Độ khởi phát và tiến triển ung thư. SMAD4 đóng tuổi mắc UTĐTT thường là sau tuổi trung niên, vai trò trung gian trung tâm của tín hiệu TGF-β, tần suất cao nhất trong độ tuổi 60-70 tuổi. Trong con đường tín hiệu TGF-β/SMAD4 đóng vai trò những năm gần đây, tần suất UTĐTT ở người ức chế khối u ở giai đoạn đầu bằng việc dừng trẻ tuổi đang có dấu hiệu tăng lên. chu kỳ tế bào và apoptosis(5). Các đột biến trong Nhóm gen ức chế khối u chịu trách nhiệm gen SMAD4 phá vỡ tín hiệu của tế bào và thay quan trọng trong cơ chế sinh ung của UTĐTT, có đổi vai trò trong điều hoà hoạt động gen và tăng thể kể đến như: gen APC trong hội chứng đa sinh tế bào. Do đó, tế bào phát triển và phân chia polyp tuyến gia đình (FAP - familial không kiểm soát, dẫn đến sự hình thành polyp(6). adenomatous polyposis), gen PTEN trong hội chứng Cowden, gen SMAD4 trong hội chứng đa JPS di truyền trội trên NST thường với tỉ polyp vị thành niên (JPS - juvenile polyposis lệ hiện mắc 1/100.000(7), trong 75% các trường syndrome). hợp, bệnh nhân mang đột biến từ cha hoặc Hội chứng đa polyp vị thành niên (JPS) là mẹ, 25% còn lại là kết quả đột biến gen mới một rối loạn đặc trưng bởi sự tăng trưởng lành (de novo) và những người không có tiền căn tính được gọi là polyp juvenile. JPS được chẩn trong gia đình(8,9). đoán khi một người có bất kỳ một trong: (1) hơn Ở Việt Nam, UTĐTT nằm trong nhóm 5 loại 5 polyp juvenile ở đại tràng hoặc trực tràng; (2) polyp juvenile ở các bộ phận khác của đường ung thư thường gặp nhất, nghiên cứu này được tiêu hoá; hoặc (3) bất kỳ số lượng polyp juvenile thực hiện nhằm mô tả đột biến SMAD4 và các kèm theo ít nhất một thành viên trong gia đình đặc điểm lâm sàng – giải phẫu bệnh trên bệnh được chẩn đoán hội chứng đa polyp tuổi vị nhân UTĐTT trẻ tuổi ở Việt Nam. thành niên(1). Hầu hết các polyp juvenile đều VẬT LIỆU –PHƯƠNGPHÁP NGHIÊNCỨU lành tính, nhưng vẫn có khả năng (10 – 50%) nguy cơ phát triển thành ung thư đường tiêu Đối tượng nghiên cứu hoá, phổ biến nhất là UTĐTT. Nguy cơ tích luỹ Thu nhận 101 mẫu mô phẫu thuật được đúc trong khoảng 17 – 22% trong độ tuổi dưới 35 tuổi trong khối nến (formalin-fixed paraffin- và 68% ở độ tuổi 60 tuổi, độ tuổi trung bình được embedded: FFPE) của bệnh nhân được chẩn chẩn đoán UTĐTT ở bệnh nhân JPS là 34 tuổi, 186 Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Nghiên cứu Y học đoán UTĐTT khi nhỏ hơn hoặc đủ 50 tuổi tại ngày 25 tháng 03 năm 2021). Bệnh viện Đại học Y Dược TPHCM. Phân tích KẾT QUẢ đột biến gen được thực hiện tại Trung tâm Y Sinh học phân tử - Đại học Y Dược TPHCM. Đặc điểm đột biến SMAD4 Tách chiết DNA Thư viện của 101 mẫu UTĐTT sau khi được giải trình tự trên hệ thống MiniSeq, dữ liệu được Mẫu FFPE được chọn vùng có > 50% tế phân tích bằng phần mềm trực tuyến BaseSpace bào ung thư, tách chiết bằng QIAamp DNA Sequence Hub, chúng tôi ghi nhận tỉ lệ đột biến FFPE Tissue Kit (Qiagen), thu được 20 µl dung trên gen SMAD4 trong nghiên cứu là 17,8% dịch chứa gDNA. Mẫu DNA sau khi tách chiết (18/101). được đo bằng máy QFX Flourometer (DeNovix, Delaware, Mỹ) với lượng DNA tối Trong 18 bệnh nhân mang đột biến gen thiểu là 2,5 ng/µl. SMAD4, 3 bệnh nhân ghi nhận mang 2 đột biến, 18 kiểu đột biến khác nhau được ghi nhận. Chuẩn bị thư viện Trong đó, đột biến sai nghĩa chiếm 50% (9/18) Mẫu DNA sau khi đạt nồng độ phù hợp, bệnh nhân, đột biến vô nghĩa chiếm 16,7% (3/18) tiến hành chuẩn bị thư viện cho 21 gen mục tiêu và đột biến thay đổi khung dịch mã 33,3% (6/18) bao gồm gen SMAD4 với bộ kit AmpliSeq for (Bảng 1). Illumina On-Demand Custom (Illumina) gồm 5X Liên quan giữa đột biến gen SMAD4 và các đặc AmpliSeq HiFi Mix (cho phản ứng PCR tạo điểm lâm sàng – giải phẫu bệnh amplicon), FuPa Reagent (loại bỏ mồi trong PCR), Indexes và DNA Ligase (cho phản ứng nối Khi so sánh các đặ c điễm về độ tuỗi, giới các đoạn index), Agencourt AMPure XP beads tính, vị trí u và giai đoạn bệ nh lúc chẫn đoán, (dùng cho bước tinh sạch thư viện) và Lib Amp khô ng ghi nhậ n sự khác bi ệ t có ý nghîa Mix (dùng để khuếch đại số lượng trình tự DNA thống kê giữa 2 nhóm có và không có độ t thư viện đã được chuẩn bị). biến gen SMAD4 (Bảng 2). Trong nghiên cứu ghi nhận 5 bệnh nhân có Giải trình tự polyp đại tràng (2 bệnh nhân có tiền sử polyp, 3 Chất lượng thư viện sau khi làm giàu gen bệnh nhân phát hiện polyp bằng nội soi); trong mục tiêu được kiểm tra bằng hệ thống QFX đó, 1 bệnh nhân (YCRC-13) với đặc điểm lâm Flourometer, pha loãng về nồng độ 5 nM. Các sàng nhiều polyp được phát hiện qua nội soi, kết mẫu thư viện được gộp chung sau đó biến tính quả giải phẫu bệnh ghi nhận dạng carcinôm với dung dịch NaOH 0,2N để tạo thư viện mạch tuyến biệt hoá vừa. Mẫu sinh thiết của bệnh đơn, pha loãng thư viện về nồng độ cuối 2 pM nhân này được thực hiện giải trình tự và phân trước khi nạp vào cartridge. Thư viện được giải tích, kết quả ghi nhận được một đột biến mất 2 trình tự trên hệ thống MiniSeq (Illumina), dữ bp dẫn đến lệch khung dịch mã liệu được phân tích bằng phần mềm trực tuyến (c.295_296delTG; p.W99fs*102). Với phương BaseSpace Sequence Hub (Illumina). Các đột pháp tiếp cận bằng NGS, bệnh nhân này cũng biến được xác nhận lại bằng kỹ thuật Sanger. được ghi nhận đột biến trên các gen p53 (gen ức Y đức chế khối u), KRAS và PIK3CA (các gen sinh ung) (Bảng 3). Nghiên cứu đã được thông qua bởi Hội đồng Đạo đức trong Nghiên cứu Y sinh học của Đại học Y Dược TPHCM (số 226/ĐHYD-HĐĐĐ Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh 187
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Bảng 1: Kết quả đột biến gen SMAD4 trong nghiên cứu Số Mã số Thay đổi amino acid Thay đổi protein c.322G>T p.E108* 1 YCRC-2 c.1558G>T p.E520* 2 YCRC-11 c.1082G>A p.R361H 3 YCRC-13 c.295_296delTG p.W99fs*102 4 YCRC-22 c.1102_1103delTC p.S368Nfs c.1333C>T p.R445* 5 YCRC-26 c.1477G>C p.D493H 6 YCRC-29 c.1580_1584del p.R527fs*534 7 YCRC-30 c.1572G>C p.W524C 8 YCRC-31 c.1598T>C p.L533P 9 YCRC-61 c.1082G>A p.R361H Số Mã số Thay đổi amino acid Thay đổi protein 10 YCRC-71 c.182T>C p.I61T 11 YCRC-76 c.1495T>C p.C499R 12 YCRC-89 c.1591C>T p.R531W 13 YCRC-97 c.541delA p.T181fs*21 14 YCRC-99 c.1572G>T p.W524C 15 YCRC-102 c.986T>G p.F329C c.692delG p.G231fs*240 16 YCRC-105 c.1032_1033ins p.C345_P356dup 17 YCRC-107 c.1333C>T p.R445* 18 YCRC-108 c.380G>T p.C127F Bảng 2: Đặc điểm lâm sàng ở nhóm có và không có đột biến SMAD4 Đặc điểm Tình trạng gen SMAD4 Giá trị p Bình thường Đột biến Tuổi (năm) 18-29 11 1 (*) 30-39 40 10 0,638 40-50 32 7 Giới tính Nam 44 8 (**) 0,606 Nữ 39 10 Giai đoạn theo UICC I 5 2 II 19 4 (**) 0,767 III 41 7 IV 18 5 Vị trí khối u Đại tràng phải 21 8 (**) Đại tràng trái 23 4 0,263 Trực tràng 39 6 (*): Phép kiểm Fisher (**): Phép kiểm χ2 Bảng 3: Yếu tố polyp đại tràng liên quan đột biến gen SMAD4 Mã số Tiền sử polyp Nội soi (đại thể) Đột biến SMAD4 Đột biến gen khác YCRC-4 Có Không Không Sửa sai 188 Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Nghiên cứu Y học Mã số Tiền sử polyp Nội soi (đại thể) Đột biến SMAD4 Đột biến gen khác YCRC-13 Không Nhiều polyp Có Sinh ung YCRC-32 Không Polyp Không Sinh ung YCRC-34 Không Polyp Không Sinh ung, sửa sai YCRC-92 Có Không Không Ức chế khối u BÀN LUẬN nhân mang đột biến mất đoạn tại vị trí amino acid 99 và dẫn đến bộ ba kết thúc ở amino acid Các sản phẩm của các gen SMAD là chất 102, đột biến này nằm tại vùng chức năng MH1- trung gian quan trọng trong con đường tín hiệu chức năng chủ yếu liên quan đến hoạt động liên TGF-β, đóng vai trò chủ chốt trong việc ức chế kết DNA. Đồng thời, bệnh nhân cũng mang đột sự phát triển của các tế bào biểu mô bình biến trên một gen ức chế khối u khác là p53 và 2 thường. Sự rối loạn điều hòa của con đường này gen sinh ung (KRAS và PIK3CA). Các nghiên cứu dẫn đến quá trình sinh ung, và rối loạn chức cho thấy ở những bệnh nhân có RAS bình năng SMAD4 là nguyên nhân thường gặp thường và SMAD4 bình thường cho thấy thời nhất(10). Đột biến trên gen SMAD4 được cho rằng gian sống lâu hơn những bệnh nhân mang đột có liên quan đến di căn xa và/hoặc tiên lượng biến trên cả 2 gen này(19). xấu trong một số nghiên cứu(11 – 15). KẾT LUẬN Nghiên cứu cho thấy đột biến trên gen SMAD4 không liên quan đến độ tuổi, giới tính, Chúng tôi khảo sát tần suất đột biến của gen giai đoạn chẩn đoán bệnh và vị trí khối u. Điều SMAD4 trên 101 bệnh nhân được chẩn đoán mắc này khác với nghiên cứu của Mehrvars và cộng UTĐTT trẻ tuổi, phát hiện tỉ lệ đột biến là 17,8%. sự, ghi nhận mối liên hệ giữa giới tính, vị trí khối Kết quả nghiên cứu này cho thấy đột biến trên u và có tiên lượng xấu với đột biến gen gen SMAD4 không liên quan đến tuổi, giới tính, SMAD4(11). Tỉ lệ đột biến gen SMAD4 trong 101 vị trí khối u và giai đoạn bệnh. Kết quả ghi nhận mẫu bệnh nhân được chẩn đoán mắc UTĐTT là 1 bệnh nhân có nhiều polyp đại tràng và mang 17,8%. Tỉ lệ đột biến này cao hơn so với một số đột biến trên nhiều gen (gen sinh ung và gen ức nghiên cứu của Barzi(16), Willauer(17), nhưng thấp chế khối u). hơn nghiên cứu của Tricoli(18). Những sự khác Thông tin tài trợ: Nghiên cứu được thực hiện dựa trên biệt này có thể đến từ đặc trưng của sinh bệnh kinh phí tài trợ của Sở Khoa học và Công nghệ TP. HCM, học nhóm UTĐTT người trẻ. Việt Nam theo hợp đồng số 16/2019/HĐ-QPTKHCN ngày 15 tháng 5 năm 2019. Vùng chức năng quan trọng MH2 (từ vị trí amino acid 320 – 541) của gen SMAD4, giữ TÀI LIỆU THAM KHẢO chức năng trong quá trình hoạt hoá phiên mã 1. Brosens LA, Langeveld D, van Hattem, et al (2011). Juvenile polyposis syndrome. World journal of gastroenterology, 17(44): và hình thành các phức hợp với các protein 4839–4844. SMAD. Đột biến tại MH2 dẫn đến mất chức 2. Brosens LA, van Hattem A, Hylind LM, et al (2007). Risk of colorectal cancer in juvenile polyposis. Gut, 56(7): 965–967. năng, được ghi nhận có tương quan với đặc 3. Schreibman IR, Baker M, Amos C, McGarrity TJ (2005). The điểm ung thư biểu mô(10), gồm các đột biến hamartomatous polyposis syndromes: a clinical and E520*, R361H, S368Nfs, R445*, D493H, molecular review. Am J Gastroenterol, 100(2): 476–490. 4. Fleming NI, Jorissen RN, Mouradov D, Christie M, R527fs*534, W524C, L533P, R361H, C499R, Sakthianandeswaren A, Palmieri M, et al (2013). SMAD2, R531W, F329C, C345_P356dup, R445*. SMAD3 and SMAD4 mutations in colorectal cancer. Cancer Res, 73(2): 725–735. Trong nghiên cứu, thu nhận 1 bệnh nhân có 5. Zhao M, Mishra L, Deng CX (2018). The role of TGF- đặc điểm lâm sàng với nhiều polyp đại tràng, β/SMAD4 signaling in cancer. International journal of biological phân tích kết quả giải trình tự cho thấy bệnh sciences, 14(2): 111–123. Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh 189
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 6. Yang G, Yang X (2010). Smad4-mediated TGF-beta signaling resection for colorectal liver metastases. European Journal of in tumorigenesis. International journal of biological sciences, 6(1): Surgical Oncology, 44(5): 684-692. 1–8. 15. Goswami RS, Patel KP, Singh RR, et al (2015). Hotspot 7. Burt RW, Bishop DT, Lynch HT, Rozen P, Winawer SJ (1990). mutation panel testing reveals clonal evolution in a study of Risk and surveillance of individuals with heritable factors for 265 paired primary and metastatic tumors. Clinical Cancer colorectal cancer. WHO Collaborating Centre for the Research, 21(11): 2644-2651. Prevention of Colorectal Cancer. Bull World Health Organ, 16. Barzi A, Weipert CM, Espenschied CR, Lenz HJ (2021). Novel 68(5):655–656. Genomic Differences in Cell-Free Circulating DNA Profiles of 8. Burger B, Uhlhaas S, Mangold E, et al (2002). Novel de novo Young-Versus Older-Onset Colorectal Cancer. J Adolesc Young mutation of MADH4/SMAD4 in a patient with juvenile Adult Oncol, 10(3): 336-341. polyposis. Am J Med Genet, 110(3):289-291. 17. Willauer AN, Liu Y, Pereira AAL, et al (2019). Clinical and 9. Syngal S, Brand RE, Church JM, et al (2015). ACG clinical molecular characterization of early-onset colorectal cancer. guideline: Genetic testing and management of hereditary Cancer, 125(12): 2002-2010. gastrointestinal cancer syndromes. Am J Gastroenterol, 18. Tricoli JV, Boardman LA, Patidar R, et al (2018). A mutational 110(2):223-262. comparison of adult and adolescent and young adult (AYA) 10. Liao X, Hao Y, Zhang X, Ward S, Houldsworth J, Polydorides colon cancer. Cancer, 124(5): 1070-1082. AD, Harpaz N (2019). Clinicopathological characterization of 19. Fang T, Liang T, Wang Y, et al (2021). Prognostic role and SMAD4-mutated intestinal adenocarcinomas: A case-control clinicopathological features of SMAD4 gene mutation in study. PloS one, 14(2): e0212142. colorectal cancer: a systematic review and meta-analysis. BMC 11. Sarshekeh AM, Advani S, Overman MJ, et al (2017). Gastroenterol, 21: 297. Association of SMAD4 mutation with patient demographics, tumor characteristics, and clinical outcomes in colorectal cancer. PLoS One, 12(3): e0173345. Ngày nhận bài báo: 19/11/2021 12. Miyaki, M., Iijima, T., Konishi, M., Sakai, K., Ishii, A., Yasuno, M., ... & Mori, T. (1999). Higher frequency of Smad4 gene Ngày phản biện nhận xét bài báo: 22/11/2021 mutation in human colorectal cancer with distant Ngày bài báo được đăng: 08/12/2021 metastasis. Oncogene, 18(20), 3098-3103. 13. Alazzouzi H, Alhopuro P, Salovaara R, et al (2005). SMAD4 as a prognostic marker in colorectal cancer. Clinical Cancer Research, 11(7): 2606-2611. 14. Mizuno T, Cloyd JM, Vicente D, et al (2018). SMAD4 gene mutation predicts poor prognosis in patients undergoing 190 Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh