Khảo sát biểu hiện microRNA-141 và đa hình gene RPMS1 ở bệnh nhân ung thư vòm họng

Phân tích biểu hiện của microRNA-141 và tính đa hình gene RPMS1, tìm hiểu vai trò của chúng trong bệnh sinh ung thư vòm họng tại Việt Nam.

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Danh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Huyền Ái Thúy
• Trường học: Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Y Dược
• Đề tài: Khảo sát tính chất biểu hiện của MicroRNA-141 và tính đa hình gene RPMS1 trên bệnh nhân ung thư vòm họng tại Việt Nam
• Loại tài liệu: Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Bình Dương

Tóm tắt

I. Ung thư vòm họng và vai trò của các yếu tố di truyền

Ung thư vòm họng là một trong những bệnh ung thư phổ biến tại Việt Nam và các nước Đông Nam Á. Căn bệnh này có liên quan chặt chẽ đến virus Epstein-Barr (EBV), một virus herpesvi gây ra viêm họng và có khả năng biến đổi gen tế bào. Những năm gần đây, các nghiên cứu khoa học đã chứng minh rằng các yếu tố di truyền như microRNA-141 (miR-141) và gene RPMS1 đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển và tiến triển của bệnh. Hiểu rõ về cơ chế hoạt động của những yếu tố này sẽ giúp cải thiện các phương pháp chẩn đoán sớm và điều trị hiệu quả hơn cho bệnh nhân ung thư vòm họng.

1.1. Khái niệm ung thư vòm họng

Ung thư vòm họng là bệnh ung thư phát sinh từ các tế bào lining (biểu mô) của vòm họng, nằm ở phía sau của mũi. Đây là loại ung thư phổ biến nhất ở Việt Nam với tỷ lệ mắc và tử vong cao. Bệnh có liên quan mật thiết với virus EBV và các yếu tố di truyền khác, đặc biệt là những biến thể trên gene RPMS1 và sự thay đổi biểu hiện của miR-141.

1.2. Vai trò của virus Epstein Barr

Virus Epstein-Barr (EBV) là một virus herpesvirus có khả năng gây bệnh và có liên quan đến bệnh ung thư vòm họng. Virus này có cấu trúc DNA và có thể tích hợp vào gene RPMS1 của tế bào chủ, gây ra các biến thể di truyền. Tính đa hình gene RPMS1 liên quan trực tiếp đến nguy cơ mắc bệnh và đáp ứng miễn dịch của cơ thể.

II. MicroRNA 141 cơ chế hoạt động và biểu hiện trong ung thư

MicroRNA-141 (miR-141) là một phân tử RNA nhỏ không mã hóa có vai trò điều chỉnh biểu hiện gene thông qua cơ chế post-transcriptional regulation. Trong các bệnh nhân ung thư vòm họng tại Việt Nam, sự biểu hiện của miR-141 thường bất thường so với mô bình thường. MicroRNA-141 hoạt động bằng cách liên kết với mRNA đích, làm cản trở quá trình dịch mã hoặc gây sự phân hủy mRNA. Điều này dẫn đến sự thay đổi nồng độ protein và ảnh hưởng đến các quá trình sinh học quan trọng như apoptosis, proliferation và metastasis của tế bào ung thư.

2.1. Cấu trúc và cơ chế hoạt động của miR 141

MicroRNA-141 có cấu trúc gồm khoảng 22 nucleotide, được mã hóa bởi một tiền-miRNA dài hơn. Sau khi được chế biến bởi các enzyme Drosha và Dicer, miR-141 trưởng thành được tích hợp vào RISC complex để tìm kiếm mRNA đích. Cơ chế hoạt động của miR-141 phụ thuộc vào mức độ complementarity giữa miR-141 và mRNA của gene đích, từ đó điều chỉnh biểu hiện gene một cách chính xác.

2.2. Biểu hiện bất thường của miR 141 trong ung thư

Các nghiên cứu cho thấy biểu hiện của miR-141 thường tăng cao trong các mô ung thư vòm họng so với mô bình thường. Sự thay đổi này có thể là kết quả của nhiễm virus EBV hoặc các biến thể trên gene RPMS1. MicroRNA-141 có thể hoạt động như một oncomiR, thúc đẩy sự phát triển và di căn của tế bào ung thư bằng cách điều chỉnh các gene ức chế khối u.

III. Gene RPMS1 và tính đa hình di truyền trong ung thư vòm họng

Gene RPMS1 nằm trong vùng lục sắc của virus Epstein-Barr, chứa các trình tự DNA quan trọng liên quan đến khả năng lây nhiễm và độc lực của virus. Tính đa hình gene RPMS1 đề cập đến sự tồn tại của các biến thể khác nhau trong cùng một gene trên các cá thể khác nhau. Những biến thể trên gene RPMS1 có thể ảnh hưởng đến chức năng protein, khả năng liên kết của virus với tế bào chủ, và kích hoạt con đường tín hiệu dẫn đến ung thư. Các nghiên cứu tại Việt Nam cho thấy mối liên kết mạnh mẽ giữa tính đa hình gene RPMS1 và nguy cơ mắc ung thư vòm họng.

3.1. Cấu trúc và vị trí gene RPMS1

Gene RPMS1 được mã hóa bởi virus Epstein-Barr và mã hóa cho một protein quan trọng trong quá trình nhân bản của virus. Vị trí gene RPMS1 nằm trên vùng lục sắc (terminal repeat region) của genome EBV. Cấu trúc gene này chứa nhiều microrna binding site và regulatory elements, giúp điều chỉnh biểu hiện gene của cả virus và tế bào chủ.

3.2. Ảnh hưởng của tính đa hình gene RPMS1 lên nguy cơ mắc bệnh

Tính đa hình gene RPMS1 tạo ra các biến thể khác nhau có khả năng ảnh hưởng đến chức năng protein và khả năng lây nhiễm của virus EBV. Các biến thể này có thể làm tăng hoặc giảm nguy cơ mắc ung thư vòm họng phụ thuộc vào tính chất của từng biến thể. Nghiên cứu in silico và thực nghiệm tại Việt Nam đã xác định những biến thể nguy hiểm và tính chất đa hình của gene này.

IV. Ứng dụng lâm sàng chẩn đoán và điều trị ung thư vòm họng

Sự hiểu biết sâu sắc về vai trò của miR-141 và gene RPMS1 mở ra những cơ hội mới trong chẩn đoán sớm và tiên lượng ung thư vòm họng. Biomarker dựa trên biểu hiện miR-141 và tính đa hình gene RPMS1 có thể giúp phân loại nguy cơ bệnh nhân, dự đoán đáp ứng với điều trị, và xác định những bệnh nhân cần can thiệp tích cực. Các công nghệ deep sequencing và qRT-PCR hiện đại cho phép phát hiện những thay đổi vi mô này một cách chính xác. Những phát hiện này tạo nền tảng cho phương pháp điều trị cá nhân hóa, nhắm mục tiêu vào những đặc điểm di truyền cụ thể của từng bệnh nhân.

4.1. Biomarker và chẩn đoán sớm

MicroRNA-141 và biến thể gene RPMS1 có thể được sử dụng làm biomarker trong chẩn đoán sớm ung thư vòm họng. Thay đổi biểu hiện miR-141 trong máu hoặc mô bệnh nhân có thể phát hiện bệnh ở giai đoạn sớm. Tính đa hình gene RPMS1 cũng có giá trị trong sàng lọc nguy cơ cho những nhóm dân cư có nguy cơ cao mắc bệnh.

4.2. Tiên lượng và đáp ứng điều trị

Mô hình biểu hiện miR-141 và kiểu locus RPMS1 của bệnh nhân có thể dự đoán tiên lượng bệnh và đáp ứng với điều trị hóa trị. Những bệnh nhân có biểu hiện miR-141 cao thường có tiên lượng xấu hơn. Tính đa hình gene RPMS1 ảnh hưởng đến độc tính của virus và khả năng tái phát bệnh. Điều này cho phép điều trị cá nhân hóa theo đặc điểm di truyền riêng của mỗi bệnh nhân.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Dựa trên thống kê của Globocan (2018), ung thư vòm họng là một dạng ung thư phổ biến ở Việt Nam với tỷ lệ tử vong khá cao lên đến 3,9% dân số vào năm 2012. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến ung thư vòm họng, bao gồm: sự xâm nhiễm EBV, yếu tố môi trường, các hiện tượng epigenetics (methyl hóa, miRNA, sự biến đổi protein histon),. Trong đó, miRNA đang được các nhà khoa học nghiên cứu chuyên sâu gần đây, là một họ các phân tử RNA không mã hóa (non-coding RNAs), chiều dài khoảng 21 nucleotide, được bảo tồn cao và được tìm thấy rộng rãi ở động vật, thực vật, động vật nguyên sinh và virus. miRNA điều hòa biểu hiện gene bằng cách gắn vào vùng 3'- UTR của các mRNA mục tiêu của chúng, kết quả là gây ra sự ức chế và giảm biểu hiện của mRNA, được chứng minh là liên quan đến một loạt các quá trình sinh học như tế bào phân chia, phát triển, biệt hóa, apoptosis, di căn, phản ứng stress,.

Trong những thập kỷ qua, nhiều công trình đã chứng minh rằng các miRNA liên quan đến các vai trò Oncogene và Tumor suppressor. Sự biểu hiện bất thường (tăng biểu hiện hoặc giảm biểu hiện) của miRNA góp phần vào quá trình hình thành khối u ở người. Với các tính chất biểu hiện đặc trưng, đặc biệt cho nhiều loại bệnh ung thư, cùng với hai tính chất nổi bật khác, đó là tính lưu thông trong nhiều loại dịch thể và tính bền, microRNA đã nhanh chóng được chú ý đến như là một dấu chứng sinh học rất tiềm năng, ứng dụng trong tiên lượng và chẩn đoán sớm ung thư. Sự xâm nhiễm của Epstein-Barr virus là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến UTVH.

Trong đó, các công trình nghiên cứu trên thế giới về tính đa hình của các gene EBV đã được quan tâm nhằm xây dựng và phát triển một dấu chứng sinh học tiềm năng trong chẩn đoán sớm UTVH, đồng thời các biến thể cung cấp cơ sở cho các nghiên cứu về chức năng hoạt động và cơ chế phát sinh ung thư vòm họng. Ngoài ra, tính đa hình còn cho phép xác định sự phân bố địa lý của các chủng EBV đặc trưng cho từng vùng, khu vực khác nhau. Mặt khác, các công trình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam chỉ tập trung nghiên cứu về tính đa hình của một số họ gene đặc trưng của EBV như: EBNAs, LMPs, EBERs; rất ít công trình nghiên cứu về họ gene BARTs, nên giới hạn tầm nhìn về sự đa dạng toàn bộ bộ gene của EBV. Do đó, nghiên cứu về tính đa hình một số gene của EBV hiện đang là một hướng mới mang lại nhiều hứa hẹn trong lĩnh vực này.

Hơn nữa, tại Việt Nam, việc nghiên cứu này còn khá mới mẻ, do đó, việc tìm hiểu về 1 tính đa hình một số gene của EBV, cụ thể trong nghiên cứu này là họ gene RPMS1 trên bệnh UTVH sẽ giúp hiểu rõ hơn về nguyên nhân hình thành UTVH liên quan đến EBV. Cùng với đó, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về tính chất biểu hiện của miRNA trên nhiều loại ung thư khác nhau. Tuy nhiên, tại Việt Nam vẫn chưa có bất kì nghiên cứu nào về miRNA, cũng như tìm hiểu về tính chất biểu hiện của miRNA (cụ thể ở đây là miRNA-141). Vì vậy, nhóm nghiên cứu quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu tính chất biểu hiện của miR-141 và tính đa hình gene RPMS1 trên bệnh nhân ung thư vòm họng tại Việt Nam”.

Mục tiêu tổng quát: Khảo sát một số tính chất phân tử trên bệnh nhân ung thư vòm họng tại Việt Nam, cụ thể là tính chất đa hình gene RPMS1 và tính chất biểu hiện của miRNA-141. Đề tài này hướng tới việc xây dựng cơ sở dữ liệu phân tử ban đầu về sự biểu hiện của phân tử miRNA-141 và các biến thể trên gene RPMS1 của EBV trên bệnh ung thư vòm họng Việt Nam. Kết quả nghiên cứu này sẽ bổ sung vào cơ sở dữ liệu phân tử về bệnh UTVH ở Việt Nam, từ đó, hướng tới việc sử dụng các dữ liệu phân tử này làm dấu chứng sinh học tiềm năng có thể ứng dụng trong sàng lọc, chẩn đoán sớm bệnh UTVH trên cộng đồng người Việt Nam. Dựa trên mục tiêu tổng quát, chúng tôi xác định các mục tiêu cụ thể sau: (1) Ứng dụng các công cụ Tin – Sinh học (Bioinformatics tools) để phân tích, thống kê minh chứng cho việc miR-141 có vai trò quan trọng trong việc hình thành khối u vòm họng; Dự đoán gene đích tương tác trực tiếp với miR-141.

Cùng với đó, ghi nhận tần số phát hiện của miRNA-141 và tần số xuất hiện của các biến thể trên gene RPMS1 trong UTVH. Từ đó, làm cơ sở cho các nghiên cứu thực nghiệm trên chính cộng đồng người Việt Nam. (2) Thiết lập quy trình bắt đầu từ tách chiết miRNA và DNA đến việc phát hiện phân tích tính chất biểu hiện của miR-141 bằng kỹ thuật Real-Time PCR; phát hiện các biến thể bằng kỹ thuật PCR và giải trình tự. (3) Bước đầu khảo sát tính chất biểu hiện của miR-141 và tính đa hình gene RPMS1 trên chính mẫu bệnh phẩm ung thư vòm họng trên bệnh nhân người Việt Nam, so với người chẩn đoán không bị ung thư vòm họng.

2 PHẦN I TỔNG QUAN 1. TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ 1. Khái niệm về ung thư Ung thư là một nhóm các bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào một cách mất kiểm soát (uncontrolled division). Các tế bào ung thư có khả năng di chuyển, xâm lấn đến các cơ quan khác, phát triển khối u mới thông qua hệ bạch huyết và mạch máu, tiến trình này gọi là di căn [1].

Về phân loại ung thư được chia làm năm nhóm chính sau: [1] Ung thư biểu mô (Carcinoma): ung thư bắt nguồn trong da hay các mô lót phủ trong các cơ quan của cơ thể, chẳng hạn như ung thư da, ung thư cổ tử cung, ung thư vòm họng, ung thư gan,…. [2] Bệnh bạch cầu (Leukemia): ung thư bắt nguồn từ trong mô máu như tủy xương, sản xuất lượng lớn các tế bào máu bất thường; [3] Ung thư mô liên kết (Sarcoma): đây là loại ung thư hiếm gặp, bắt nguồn từ xương, sụn, mạch máu hay các mô liên kết khác; [4] Ung thư hệ thần kinh: ung thư bắt nguồn từ trong các mô hệ thần kinh, não và tủy sống. Tình hình ung thư trên thế giới và Việt Nam Theo thống kê của Globocan năm 2018, số ca ung thư mắc mới trên thế giới đạt khoảng 18 triệu ca, số ca tử vong lên đến 9,6 triệu [2]. Đứng đầu trong các quốc gia có tỉ lệ mắc và tử vong do ung thư là Trung Quốc.

Các quốc gia tiếp theo là: Mỹ, Ấn Độ, Nhật Bản và Đức [2]. Tỷ lệ tử vong do các loại ung thư năm 2018. 5 Đến nay, số lượng ca ung thư trên thế giới ngày càng tăng và trở thành một vấn đề cấp thiết toàn cầu. Tại Việt Nam, theo thống kê của Globocan năm 2018, Việt Nam có khoảng 164.671 ca mắc mới và trên 114.871 trường hợp tử vong do ung thư.

Theo dự đoán của Globocan 2018, ước tính đến năm 2040 số ca mắc mới và tử vong do ung thư tại Việt Nam lần lượt là 285. TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÒM HỌNG 2. Sơ lược về ung thư vòm họng Ung thư vòm họng (UTVH) là khối u ác tính xuất phát từ lớp biểu mô vòm họng [3]. UTVH chiếm tỷ lệ cao trong các loại ung thư ở vùng đầu, cổ và họng.

Về vị trí của ung thư ở vùng vòm mũi họng, là nơi tiếp giáp mũi, họng và chỗ đổ của ống vòi nhĩ (ống thông giữa tai và mũi họng), nên khi ung thư xâm lấn sẽ có triệu chứng liên quan đến các cơ quan này. Một số triệu chứng ở tai bao gồm: nghe kém, ù tai, đặc biệt chỉ xảy ra một bên; triệu chứng ở mũi bao gồm chảy máu mũi, nghẹt; triệu chứng ở họng được ghi nhận là khạc ra máu [3]. Vị trí giải phẫu của ung thư vòm họng Phần lớn các trường hợp phát hiện UTVH hầu hết ở giai đoạn muộn. Tại Singapore, phần lớn bệnh nhân lớn tuổi thường được chẩn đoán mắc UTVH ở giai đoạn 2 hoặc giai đoạn 3, có nguy cơ tái phát cao hơn và tỷ lệ sống sót thấp hơn [5].

Trong các thập kỷ vừa qua, việc điều trị UTVH đã được cải thiện đáng kể với sự ra đời đồng thời của các phương pháp hóa trị và xạ trị. Tuy nhiên, tỷ lệ bệnh nhân di căn vẫn còn khoảng 25-34% và tỷ lệ sống sót của những bệnh nhân này vẫn còn thấp [6, 7]. Một điều quan trọng là UTVH có khả năng 6 chữa lành hoàn toàn trong giai đoạn đầu. Do đó, việc tìm kiếm một dấu chứng sinh học để chẩn đoán sớm UTVH trong giai đoạn đầu là rất cần thiết.

UTVH là một căn bệnh ác tính và tỷ lệ mắc bệnh của UTVH phụ thuộc vào sự phân bố địa lý và chủng tộc [4]. Một số nhóm dân tộc có nguy cơ cao mắc UTVH, ví dụ: Bidayuh trên đảo Borneo, Nagas ở miền Bắc Ấn Độ và Inuits ở Bắc Cực [4]. Đàn ông có khả năng mắc UTVH cao gấp hai đến ba lần so với phụ nữ. Độ tuổi có tỷ lệ mắc bệnh cao nhất là từ 50 đến 60 tuổi.

Người cao tuổi có nguy cơ tái phát cao hơn và cũng có tỷ lệ sống thấp hơn. Mặt khác, tỷ lệ tử vong cao nhất do UTVH đã được ghi nhận ở những người trên 85 tuổi [4]. Cùng với đó, UTVH có sự phân bố địa lý không đồng đều trên thế giới, chủ yếu tập trung tại khu vực Châu Á và Châu Phi [4]. Theo thống kê của Globocan 2018, 84,7% trường hợp mắc ung thư vòm họng xảy ra ở châu Á và 5,4% ở châu Phi [2].

UTVH rất phổ biến tại Châu Á (đặc biệt là Trung Quốc và Đông Nam Á) [8] [8] [8] [9] [8] (8). Theo Globocan năm 2018, số ca UTVH trên thế giới là 129.079 ca, số lượng ca tử vong lên đến 72. Quốc gia có số ca UTVH cao nhất là Trung Quốc (60.992 ca), Việt Nam (6.212 ca) và India (5. Các quốc gia có tỷ lệ mắc UTVH cao nhất [2] Ở Việt Nam, ung thư vòm họng là loại ung thư đứng đầu trong các loại ung thư vùng đầu cổ.

Ngoài ra, UTVH nằm trong 10 loại ung thư phổ biến nhất Việt Nam, với tỉ lệ mắc bệnh tính đến năm 2018 là 5,7% và tỉ lệ tử vong hằng năm là 3,9% [1]. Tỷ lệ số ca mắc và tỷ lệ tử vong do ung thư tại Việt Nam 2.