Bài giảng Ứng dụng sinh học phân tử trong các bệnh lý ung thư - Hoàng Anh Vũ

ỨNG DỤNG SINH HỌC PHÂN TỬ
TRONG CÁC BỆNH LÝ UNG THƯ 
TS.BS. Hoàng Anh Vũ
Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 10 năm 2013
1
2NỘI DUNG TRÌNH BÀY
1.GIỚI THIỆU CÁC BẤT THƯỜNG GEN 
TRONG UNG THƯ
2.PHÁT HIỆN NGUY CƠ DI TRUYỀN CỦA 
UNG THƯ
3.PHÁT HIỆN CÁC ĐÍCH NHẮM PHÂN TỬ 
CHO ĐIỀU TRỊ UNG THƯ
MÔ HÌNH UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG
(Jones S, PNAS 2008)
4UNG THƯ LÀ “BỆNH” CỦA GEN
Rối loạn hoạt động của gen:
1. Bất thường nhiễm sắc thể
2. Đột biến gen: Thêm chức năng gen sinh ung 
và mất chức năng gen đè nén khối u
ĐỘT BIẾN GEN KRAS TRONG UNG THƯ
ĐỘT BIẾN GEN P53 TRONG UNG THƯ
VAI TRÒ P53 TRONG APOPTOSIS 
(CHẾT TẾ BÀO THEO LẬP TRÌNH)
(Wiman KG, Oncogene 2010)
CHIẾN LƯỢC ĐIỀU TRỊ DỰA TRÊN P53 
(PRIMA-1: P53 reactivation and induction of massive apoptosis)
CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA PRIMA-1
10
Đỏ: đột biến thêm chức năng; xanh lá: đột biến mất chức năng; xanh dương: tăng biểu hiện gen.
BC: breast cancer; CRC: colorectal cancer; EC: endometrial cancer; GB: glioblastoma; HNC: head 
and neck cancer; LC: lung cancer; Me: melanoma; OC: ovarian cancer; PC: pancreatic cancer; PrC: 
prostate cancer; TC: thyroid cancer (Laurent-Puig P, Clin Cancer Res 2009) 
BẤT THƯỜNG PHÂN TỬ TRONG UNG THƯ
11(Ma W, CA Cancer J Clin 2009;59;111-137)
THUỐC NHẮM TRÚNG ĐÍCH PHÂN TỬ
(Aggarwal S, Nature Review Cancer 2010)
THỊ PHẦN THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƯ
12
(Chiang AC, NEJM 2008)
CÁC NHÓM GEN TRONG QUÁ TRÌNH UNG THƯ
THỜI GIAN TIỀM ẨN CỦA DI CĂN 
(Nguyen DX, Nat Rev Cancer 2009)
DI CĂN PHỔI
Epiregulin (EREG), prostaglandin G/H synthase 2 (PTGS2)
Lysyl oxidase (LOX), angiopoietin-like 4 (ANGPTL4), transforming
growth factor-β (TGFβ)
(Nguyen DX, Nat Rev Cancer 2009)
(Micalizzi DS, J Mammary Gland Biol Neoplasia 2010)
CÁC THAY ĐỔI CHÍNH TRONG SỰ CHUYỂN DẠNG 
BIỂU MÔ – TRUNG MÔ (EMT)
(Epithelial – mysenchymal transformation)
EMT trong quá trình 
phát triển phôi 3 lá
EMT trong quá trình 
phát triển phôi thần kinh
EMT TRONG PHÁT TRIỂN PHÔI
(Micalizzi DS, J Mammary Gland Biol Neoplasia 2010)
EMT THÚC ĐẨY DI CĂN
THAY ĐỔI FOCAL ADHESION KINASE (FAK) 
VÀ DIỄN TIẾN UNG THƯ
(Tế bào đậm màu là tế bào biểu hiện mạnh FAK)
(Gabarra-Niecko V, Cancer and Metastasis Reviews 2003)
(N: normal; B: benign; PI: preinvasive; M: metastatic; IHC: immunohistochemistry)
TƯƠNG TÁC FAK-SRC
THUỐC ỨC CHẾ FAK VÀ SRC
(Bolos V, OncoTargets and Therapy 2010)
25
1.GIỚI THIỆU CÁC BẤT THƯỜNG GEN 
TRONG UNG THƯ
2.PHÁT HIỆN NGUY CƠ DI TRUYỀN CỦA 
UNG THƯ
3.PHÁT HIỆN CÁC ĐÍCH NHẮM PHÂN TỬ 
CHO ĐIỀU TRỊ UNG THƯ
GEN MẪN CẢM VỚI UNG THƯ
APC: adenomatous polyposis coli; FAP: familial adenomatous polyposis;
GWA, genome-wide association (Fletcher O, Nat Rev Cancer 2010)
Hội chứng Gen liên quan Loại khối u
Ung thư vú/buồng trứng gia đình BRCA1, BRCA2Ung thư vú, ung thư buồng trứng
Bệnh polyp tuyến gia đình APC Ung thư đại trực tràng, u xương
U nguyên bào võng mạc gia đình RB1 U nguyên bào võng mạc, u
xương
Hội chứng Lynch 
(ung thư đại tràng không polyp
gia đình)
hMLH1, 
hMSH2, 
hPMS2, hMSH6
Ung thư đại trực tràng, ung thư
nội mạc tử cung, ung thư dạ dày,
ung thư buồng trứng
Hội chứng Li Fraumeni P53, hCHK2 Sarcoma mô mềm, ung thư vú,
u não, leukemia
Hội chứng Bloom BLM U đặc
Hội chứng Cowden PTEN Ung thư vú, hamartoma
Thiếu máu Fanconi FACC, FACA Leukemia cấp dòng tủy
Ung thư thận gia đình MET Ung thư thận, các ung thư khác
1. Estrogen receptor (+): 60-70%
2. HER2(+): 20-30%
3. Đột biến gen BRCA1/2: 5-10% 
28
UNG THƯ VÚ: CÁC DẤU ẤN PHÂN TỬ
Upon generation of a double-strand break , the MRN complex (Mre11–Rad50–Nbs1) recognizes the
lesion. The MRN complex recruits CtIP and BRCA1/BARD1. MRN nuclease activity is stimulated
following its interaction with CtIP. This nuclease activity, together with other unconfirmed factors,
generates 3’-ssDNA overhangs on either side of the break that rapidly bind RPA (replication protein A).
Through its interaction with PALB2, BRCA1 leads to the recruitment of BRCA2, which, in turn, recruits
and loads the Rad51 recombinase, displacing RPA. This RAD51 nucleoprotein filament catalyzes strand
invasion and initiates the homology search on the intact sister chromatid.
CÁC GEN MẪN CẢM VỚI UNG THƯ VÚ
VAI TRÒ CÁC GEN TRONG UNG THƯ VÚ
BRCA1: BREAST CANCER 1 GENE 
Đột biến mầm: 
• Gặp trong 5% ung thư vú chung
• Gặp trong 20 – 40% các gia đình có nhiều người bị
ung thư vú
• Người mang gen đột biến có 80% nguy cơ ung thư vú
33
Đối với người mang gen đột biến: 
• Chương trình tầm soát: Chụp nhũ ảnh, siêu âm và MRI
• Can thiệp phòng ngừa: Tamoxifen, đoạn nhũ hoặc cắt
buồng trứng
BRCA1 LÀ MỘT GEN RẤT LỚN
• Genomic DNA = 100 kb
• mRNA = 7,8 kb
• Protein = 1863 amino acid 34
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
PCR 1 PCR 2 PCR 3 PCR 4 PCR 5
11 12
PCR 6
PCR 7
13 14 15 16 17
PCR 8 PCR 9 PCR 10 PCR 11
18 19 20 21 22 23 24
PCR 12 PCR 13 PCR 14 PCR 15 35
BRCA1: VỊ TRÍ MỒI TRONG PCR
36
BRCA1: SẢN PHẨM PCR
37
Điện di
GIẢI TRÌNH TỰ CHUỖI DNA 
ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘT BIẾN GEN 
Tinh sạch 
sản phẩm
Giải trình tự DNA
38
BRCA1: 18 KIỂU THAY ĐỔI (VIỆT NAM)
39
A
BÌNH THƯỜNG
ĐỘT BIẾN
2131334630 20 2932
43 49 3736 42 44 454834 35 41
B
38 47 5039
BRCA1: ĐỘT BIẾN GÂY BỆNH 1792 STOP
MUTATION
WILD-TYPE
40
BRCA1: ĐỘT BIẾN GÂY BỆNH R1751X
• Bệnh nhân 38 tuổi, có 2 người trong gia đình ung thư vú
• Đã từng được phát hiện trên 3 bệnh nhân Việt Nam 
sống tại Mỹ (Kurian AW, J Clin Oncol 2008)
ĐỘT BIẾN GEN RB TRONG RETINOBLASTOMA
Phát hiện đột biến gen RB:
• Tầm soát ung thư cho người lành mang gen đột biến
• Đánh giá nguy cơ xuất hiện bệnh ở mắt còn lại trên bệnh nhân đang điều trị
ĐỘT BIẾN GEN RB TRONG RETINOBLASTOMA
43
1.GIỚI THIỆU CÁC BẤT THƯỜNG GEN 
TRONG UNG THƯ
2.PHÁT HIỆN NGUY CƠ DI TRUYỀN CỦA 
UNG THƯ
3.PHÁT HIỆN CÁC ĐÍCH NHẮM PHÂN TỬ 
CHO ĐIỀU TRỊ UNG THƯ
Protein 
HER-2
Gen 
HER-2
FISH Hóa mô miễn dịch
(IHC: Immunohistochemistry)
UNG THƯ VÚ: KHUẾCH ĐẠI GEN HER2
High 
amplification
1+2+ Negative/0
Normal Normal 
3+ 
Low 
amplification
ĐÁNH GIÁ HER2 BẰNG IHC VÀ FISH
46
UNG THƯ VÚ: KHUẾCH ĐẠI GEN HER2
HER2 
(NST 17)
Bình thường: 
2 tín hiệu màu đỏ
Ung thư vú: 
nhiều tín hiệu đỏ
Trastuzumab
(Herceptin)
47
(Kitamura Y, Cancer Sci 2003)
Exon 9
Exon 11
Exon 13
Exon 17
48
PHÂN BỐ ĐỘT BIẾN KIT TRONG GIST
49
KIT-wt
KIT-mt
(Science 2003;299:708-710)
50
HOẠT HÓA THỤ THỂ
(Tzen CY, Journal of Cancer Surgery 2007) 
KHÔNG IMATINIB:
ĐỘT BIẾN KIT CÓ TIÊN LƯỢNG XẤU
51
52(Blanke, J Clin Oncol 2008) 
HIỆU QUẢ ĐIỀU TRỊ GIST BẰNG IMATINIB
ĐÁP ỨNG BAN ĐẦU VỚI IMATINIB
TÙY THUỘC ĐỘT BIẾN KIT
(Heinrich, J Clin Oncol 2008)
(Blay, Cancer 2010)
(Wozniak, Cancer Investigation 2010)
(Pierotti, Nat Rev Clin Oncol 2011)
53
54
ĐỘT BIẾN KIT VÀ PDGFRA KHÁNG IMATINIB
(Lasota, Histopathology 2008)
• Xanh: đột biến nguyên phát/ GIST mắc phải 
• Vàng: đột biến nguyên phát/ GIST di truyền
• Đỏ: đột biến kháng thuốc
55
SAU KHÁNG IMATINIB: ĐÁP ỨNG 
SUNITINIB TÙY THUỘC KIỂU ĐỘT BIẾN
(Wozniak, Cancer Investigation 2010)
(PFS: Progression-free survival)
Exon 9 Exon 11 Exon 13 Exon 17
Exon 11 Exon 11
Exon 11
Exon 17Exon 9
VIỆT NAM: ĐỘT BIẾN GEN KIT TRONG GIST 
Tỷ lệ đột biến 70,6% (108/153)
• Protein EGFR tăng biểu hiện trong 40-80% ung thư phổi
không tế bào nhỏ (NSCLC: Non-small Cell Lung Cancer)
• Gefitinib ức chế đặc hiệu EGFR
• Chỉ 10% bệnh nhân NSCLC có đáp ứng với gefitinib
(Lynch TJ, N Engl J Med 2004)
57
58
ĐỘT BIẾN EGFR TRONG UNG THƯ PHỔI
(Fukui T, Gen Thorac Cardiovasc Surg 2008)
• Carcinôm tuyến > carcinôm 
gai-tuyến
• Nữ > nam
• Không hút thuốc lá > hút thuốc
• Theo chủng tộc: 
Âu, Mỹ: 3 – 5%
Nhật: 32%
Hàn Quốc: 36.4%
Đài Loan: 55%
Thái Lan: 57,4% 
 Việt Nam: ?
59
ĐỘT BIẾN GEN EGFR TRONG UNG THƯ PHỔI
60
ĐÁP ỨNG VỚI THUỐC ỨC CHẾ EGFR 
PHỤ THUỘC KIỂU ĐỘT BIẾN
Vai trò quan trọng của 
giải phẫu bệnh
KHUẾCH ĐẠI CÁC VÙNG GEN EGFR VÀ KRAS
55/135 có đột biến EGFR (40,7%)
• Exon 19: 22 
• Exon 21: 22 
• Exon18 và 20: 10 
• Intron 18: 2 
• 135 bệnh nhân: 81 nam/ 54 nữ
• Tuổi trung bình: 60 tuổi (20 – 85) 
• 106 carcinoma tuyến (78%)
Kỹ thuật giải trình tự DNA phù hợp cho 
chẩn đoán đột biến EGFR trong ung thư phổi
ĐỘT BIẾN GEN EGFR TRÊN BỆNH NHÂN VIỆT NAM 
UNG THƯ PHỔI KHÔNG TẾ BÀO NHỎ
• 35/106 có đột biến (33%)
• Đột biến codon 12/13: 24,5%
• Đột biến đôi của KRAS: 7 trường hợp
• Đột biến KRAS đi kèm EGFR: 12
EGFR
KRAS
43
12
23
ĐỘT BIẾN GEN KRAS TRÊN BỆNH NHÂN VIỆT NAM 
UNG THƯ PHỔI KHÔNG TẾ BÀO NHỎ
64
HÌNH ẢNH ĐỘT BIẾN GEN EGFR
65
HÌNH ẢNH ĐỘT BIẾN GEN KRAS
UNG THƯ PHỔI: ĐẢO ĐOẠN NST
• 2007: Đảo đoạn của NST 2 tạo 
gen tổ hợp EML4/ALK trong ung 
thư phổi không tế bào nhỏ
• Tháng 8/2011: FDA chấp thuận chỉ 
định crizotinib cho ung thư phổi có 
biểu hiện EML4/ALK
• Đột biến EGFR trong ung thư đại trực tràng: rất hiếm.
• 70% - 80% có biểu hiện EGFR: Đích điều trị của kháng thể 
đơn dòng
• Cetuximab có hiệu quả hơn trên bệnh nhân có biểu hiện 
mạnh EGFR dạng hoạt động (pEGFR) hoặc có khuếch đại 
gen EGFR qua khảo sát bằng FISH
BẤT THƯỜNG EGFR 
TRONG UNG THƯ ĐẠI TRỰC TRÀNG
KHẢO SÁT BIỂU HIỆN EGFR BẰNG FISH 
Bệnh phẩm
DNA
PCR: EGFR (exon 6 – 14)
Sequencing
(Goncalves A, BMC Cancer 2008;8:169)
70
71
72PR: partial response, SD: stable disease, PD: progressive disease
LIÊN HỆ GIỮA EGFR, KRAS VÀ BRAF 
(Uramoto H, British Journal of Cancer 2007;96,857 – 863)
DỰ ĐOÁN ĐÁP ỨNG VỚI THUỐC ỨC CHẾ EGFR 
(Xám: nhạy, đen: kháng)
75
TÓM TẮT NHỮNG ĐIỂM CHÍNH
1. Bệnh ung thư do bất thường gen gây nên, nhưng không hoàn toàn đồng nghĩa là bệnh di
truyền.
2. Đột biến gen trong ung thư thường gây mất chức năng gen đè nén khối u (như APC, P53,
BRCA1,...) và thêm chức năng gen sinh ung (như KRAS, BRAF và các gen mã hóa cho thụ thể
xuyên màng tế bào như EGFR, KIT, PDGFRA,)
3. Gia tăng biểu hiện FAK và SRC cùng với sự chuyển dạng biểu mô trung mô (EMT) ở các tế
bào ung thư góp phần quan trọng vào hiện tượng di căn của ung thư.
4. Đột biến một gen nhất định có thể gặp trong các ung thư khác nhau. Một loại ung thư nhất định
có thể mang bất thường của cùng lúc nhiều gen.
5. Có nhiều gen đột biến gây tăng tính mẫn cảm với ung thư vú, trong đó quan trọng nhất là đột
biến BRCA1 và BRCA2.
6. Trong ung thư vú, khuếch đại gen HER2 là một chỉ định của điều trị kháng thể đơn dòng
trastuzumab.
7. U mô đệm đường tiêu hóa (GIST) có thể được điều trị bằng imatinib do có mang đột biến gen
KIT hoặc PDGFRA. Đột biến gen KIT gặp chủ yếu ở exon 11.
8. Đột biến gen EGFR gây ung thư phổi thường gặp ở exon 18 đến 21. Mỗi kiểu đột biến lại có
tính nhạy cảm với thuốc đặc hiệu erlotinib hoặc gefitinib khác nhau. Đột biến exon 19 và 21
thường cho đáp ứng với thuốc tốt nhất, trong khi đột biến T790M của exon 20 gây kháng
thuốc.
9. Gen tổ hợp EML4/ALK là do đảo đoạn của nhiễm sắc thể số 2 tạo nên. Tuy chỉ gặp không quá
10% trong ung thư phổi không tế bào nhỏ, nhưng EML4/ALK là đích điều trị hiệu quả của
crizotinib.
10. Đột biến gen KRAS trong ung thư gây kháng thuốc khi đích điều trị là các thụ thể xuyên màng.
Đột biến thường gặp nhất ở codon 12 và 13.