Gen trị liệu ung thư

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:164

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Những phương pháp tiếp cận hiện đại gen trị liệu ung thư" được biên soạn 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. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: 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 Theo nghiên cứu Gen tác động cặp đôi có t /c gia đình a Dạ dày 0, 28 0, 01 E-cadherin a a Kết - trực tràng 0, 35 0, 13 Sửa chữa ghép đôi không đúng, APC, LKB1 Tụy 0, 36 ---- CDKN2A a Phổi 0, 26 0, 08 Gen thâm nhập chuyển hóa thấp a a Vú 0, 27 0, 25 BRCA1/2, ATM a Cổ tử cung 0 0, 22 Gen đáp ứng miễn dịch? Mô tử cung 0 ---- 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 ---- Locus ứng cử viên a Bàng quang 0, 31 0,07 Gen thâm nhập chuyển hóa thấp a Bệnh bạch cầu 0, 21 0, 09 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.