BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ĐỘT BIẾN ĐIỂM TRÊN GEN BRCA1, PALB2 TRÊN BỆNH NHÂN UNG THƯ VÚ

• Tác giả: Trịnh Ngọc Châu
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Huyền Ái Thúy
• Trường học: Trường Đại Học Mở Tp.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Bước Đầu Khảo Sát Tính Chất Đột Biến Điểm Trên Gen BRCA1, PALB2 Trên Bệnh Nhân Ung Thư Vú
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• I. PHẦN I: ĐẠI CƯƠNG VỀ UNG THƯ
• I.1. Khái niệm về ung thư
• I.2. Các yếu tố nguy cơ dẫn đến ung thư
• I.3. Phân loại ung thư
• I.4. Phân loại ung thư vú
• I.5. Các giai đoạn phát triển của ung thư vú
• I.6. Tình hình ung thư vú ở phụ nữ trên thế giới
• I.7. Tình hình ung thư vú ở phụ nữ Việt Nam
• I.8. Các yếu tố nguy cơ dẫn đến ung thư vú
• I.9. Gen p53 (Protein 53)
• I.10. Gen HER2/neu (Human Epidermal growth factor Receptor)
• I.11. Epigenetics
• I.12. Sự methyl hóa DNA
• I.13. Đột biến điểm
• II. PHẦN II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• II.1. Phương pháp xác định tính chất đột điểm và tính chất methyl hóa
• II.1.1. Phương pháp PCR (Polymerase Chain Reaction)
• II.1.2. Phương pháp PCR giải trình tự
• II.2. Vật liệu và phương pháp
• II.2.1. Các công cụ tin sinh học
• II.2.2. Xử lý thống kê
• II.2.3. Phương pháp
• II.2.4. Khai thác dữ liệu
• II.2.5. Khảo sát in silico
• II.2.6. Khảo sát thực nghiệm về tính chất đột biến
• III. PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• III.1. Kết quả khai thác dữ liệu và khảo sát in silico về tính chất đột biến trên gen BRCA1
• III.1.1. Khai thác dữ liệu
• III.1.2. Khảo sát in silico
• III.2. Kết quả khai thác dữ liệu và khảo sát in silico về tính chất đột biến trên gen PALB2
• III.2.1. Khai thác dữ liệu
• III.2.2. Khảo sát in silico
• III.3. Kết quả khảo sát thực nghiệm về tính chất đột biến trên gen BRCA1
• III.3.1. Tách chiết DNA
• III.3.2. Kết quả phản ứng PCR và điện di
• III.3.3. Phân tích kết quả giải trình tự gen BRCA1 với cặp mồi BRCA1_11F7 và BRCA1_11R7
• III.4. Kết quả khảo sát thực nghiệm về tính chất đột biến trên gen PALB2
• III.4.1. Tách chiết DNA
• III.4.2. Kết quả phản ứng PCR và điện di
• III.4.3. Phân tích kết quả giải trình tự
• IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Đột Biến Gen BRCA1 PALB2 Ung Thư Vú

Ung thư vú là một vấn đề sức khỏe toàn cầu, đặc biệt là ở phụ nữ. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), ung thư vú là loại ung thư phổ biến nhất ở phụ nữ trên toàn thế giới. Nghiên cứu về đột biến gen BRCA1 và BRCA2 đã làm sáng tỏ một số yếu tố di truyền liên quan đến nguy cơ phát triển ung thư vú. Gần đây, gen PALB2 cũng được xác định là một yếu tố nguy cơ quan trọng. Các nghiên cứu này cho thấy rằng đột biến điểm trong các gen này có thể làm tăng đáng kể nguy cơ mắc bệnh. Nghiên cứu này, dưới dạng một khóa luận tốt nghiệp, tập trung vào việc khảo sát tính chất đột biến điểm trên gen BRCA1 và PALB2 ở bệnh nhân ung thư vú, nhằm hiểu rõ hơn về cơ chế bệnh sinh và phát triển các phương pháp chẩn đoán và điều trị hiệu quả hơn. Công trình nghiên cứu của King và các cộng sự (2003) đã xác định một số đột biến điểm trên gen BRCA1 và BRCA2 liên quan đến cơ chế hình thành và diễn tiến ung thư vú và ung thư buồng trứng.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Gen BRCA1 và PALB2

Nghiên cứu về gen BRCA1 và PALB2 có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc xác định nguy cơ ung thư vú ở phụ nữ. Việc phát hiện sớm các đột biến điểm trên các gen này cho phép thực hiện các biện pháp phòng ngừa và can thiệp sớm, giảm nguy cơ phát triển bệnh hoặc cải thiện tiên lượng điều trị. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu còn cung cấp thông tin quan trọng cho việc tư vấn di truyền và hỗ trợ tâm lý cho các gia đình có tiền sử ung thư vú.

1.2. Khái Niệm Về Đột Biến Điểm và Ảnh Hưởng Của Nó

Đột biến điểm là sự thay đổi đơn lẻ trong chuỗi DNA, có thể dẫn đến sự thay đổi trong cấu trúc và chức năng của protein được mã hóa bởi gen. Các đột biến điểm trong gen BRCA1 và PALB2 có thể làm giảm khả năng sửa chữa DNA hoặc kiểm soát sự phát triển tế bào, từ đó làm tăng nguy cơ phát triển ung thư vú. Sự methyl hóa các đảo CpG thường gặp ở vùng promoter hoặc vùng exon 1.

1.3. Mục Tiêu và Phạm Vi Của Khóa Luận Nghiên Cứu

Khóa luận này tập trung vào việc khảo sát tính chất đột biến điểm trên gen BRCA1 và PALB2 ở bệnh nhân ung thư vú tại Việt Nam. Mục tiêu chính là xác định tần suất và loại đột biến phổ biến, từ đó góp phần vào việc xây dựng cơ sở dữ liệu di truyền của bệnh ung thư vú ở Việt Nam và phát triển các phương pháp tầm soát và chẩn đoán phù hợp. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đánh giá mối tương quan giữa đột biến gen và các yếu tố lâm sàng khác như giai đoạn bệnh, loại ung thư, và đáp ứng với điều trị. Do vậy, chúng tôi thực hiện chuyên đề khóa luận tốt nghiệp “Bước đầu khảo sát tính chất đột biến điểm trên gen BRCA1, PALB2 trên bệnh nhân ung thư vú”.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Đột Biến Gen BRCA1 PALB2 Ung Thư Vú

Nghiên cứu về đột biến gen BRCA1 và PALB2 trong ung thư vú đối mặt với nhiều thách thức. Thứ nhất, việc xác định đột biến điểm đòi hỏi các kỹ thuật phân tích di truyền phức tạp và tốn kém. Thứ hai, việc thu thập mẫu bệnh phẩm từ bệnh nhân ung thư vú và xây dựng cơ sở dữ liệu di truyền đòi hỏi sự hợp tác giữa các bệnh viện và trung tâm nghiên cứu. Thứ ba, việc giải thích ý nghĩa lâm sàng của các đột biến khác nhau đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về sinh học phân tử và y học phân tử. Cuối cùng, việc phát triển các phương pháp điều trị nhắm mục tiêu vào các đột biến gen cụ thể đòi hỏi các nghiên cứu lâm sàng quy mô lớn. Ở Việt Nam, có ít công bố khoa học về tính chất đột biến trên một số gen đè nén ung (tumor suppressor gene) đối với bệnh ung thư vú.

2.1. Khó Khăn Trong Xác Định và Phân Tích Đột Biến Điểm

Việc xác định đột biến điểm trong gen BRCA1 và PALB2 đòi hỏi các kỹ thuật giải trình tự gen tiên tiến như giải trình tự Sanger hoặc giải trình tự thế hệ mới (NGS). Các kỹ thuật này đòi hỏi trang thiết bị hiện đại, hóa chất đắt tiền và đội ngũ kỹ thuật viên có trình độ cao. Ngoài ra, việc phân tích dữ liệu giải trình tự cũng đòi hỏi các công cụ tin sinh học phức tạp và kiến thức chuyên sâu về di truyền học.

2.2. Vấn Đề Thu Thập Mẫu Bệnh Phẩm và Dữ Liệu

Việc thu thập mẫu bệnh phẩm (máu, mô) từ bệnh nhân ung thư vú và xây dựng cơ sở dữ liệu di truyền đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ giữa các bệnh viện, trung tâm điều trị ung thư và trung tâm nghiên cứu. Việc này cần tuân thủ các quy trình pháp lý và đạo đức nghiêm ngặt để bảo vệ quyền riêng tư của bệnh nhân và đảm bảo chất lượng dữ liệu. Theo báo cáo sơ bộ của dự án ung thư quốc gia giai đoạn 2008-2010 của Duc và các cộng sự (2010) tỷ lệ mắc bệnh ung thư vú ở Việt Nam đã tăng lên từ tỷ lệ 13,8/100.000 phụ nữ trong năm 2000 lên 28,1/100.000 phụ nữ trong năm 2010.

2.3. Giải Thích Ý Nghĩa Lâm Sàng Của Các Đột Biến

Không phải tất cả các đột biến trong gen BRCA1 và PALB2 đều có ý nghĩa lâm sàng như nhau. Một số đột biến có thể làm tăng đáng kể nguy cơ ung thư vú, trong khi những đột biến khác có thể không có ảnh hưởng gì. Việc giải thích ý nghĩa lâm sàng của các đột biến khác nhau đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về sinh học phân tử, y học phân tử và các nghiên cứu dịch tễ học. Để có thể xây dựng bản đồ nguy cơ và ảnh hưởng của gen đột biến ở bệnh nhân Việt Nam cần một quá trình dài.

III. Phương Pháp PCR Giải Trình Tự Gen BRCA1 PALB2 Hiệu Quả Nhất

Để xác định đột biến điểm trên gen BRCA1 và PALB2, phương pháp PCR (Polymerase Chain Reaction) kết hợp với giải trình tự gen là một trong những phương pháp hiệu quả và được sử dụng rộng rãi. PCR cho phép khuếch đại một vùng gen cụ thể, tạo ra đủ lượng DNA để giải trình tự. Giải trình tự gen sau đó giúp xác định chính xác trình tự nucleotide của vùng gen, phát hiện các đột biến điểm. Sự lựa chọn bộ mồi PCR và điều kiện phản ứng PCR cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu quả và độ chính xác của quá trình phân tích. Trong khóa luận gốc có mô tả chi tiết bảng thành phần phản ứng PCR và chu kỳ nhiệt cho phản ứng PCR.

3.1. Thiết Kế Mồi PCR Đặc Hiệu Cho Gen BRCA1 PALB2

Thiết kế mồi PCR là một bước quan trọng để đảm bảo tính đặc hiệu và hiệu quả của phản ứng PCR. Mồi PCR cần được thiết kế sao cho nó chỉ gắn vào vùng gen mong muốn (ví dụ, vùng chứa các exon của gen BRCA1 hoặc PALB2) và không gắn vào các vùng gen khác. Các yếu tố cần xem xét khi thiết kế mồi bao gồm chiều dài mồi, hàm lượng GC, nhiệt độ nóng chảy (Tm) và khả năng tạo cấu trúc bậc hai. Công trình nghiên cứu của Casadei và các cộng sự (2013) xác định tính chất đột biến trên gen PALB2 làm tăng nguy cơ hình thành và diễn tiến ung thư vú.

3.2. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Phản Ứng PCR Để Tăng Độ Nhạy

Điều kiện phản ứng PCR, bao gồm nhiệt độ ủ, thời gian kéo dài mạch và nồng độ MgCl2, cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu quả khuếch đại DNA. Nhiệt độ ủ quá thấp có thể dẫn đến mồi gắn không đặc hiệu, trong khi nhiệt độ ủ quá cao có thể làm giảm hiệu quả gắn mồi. Thời gian kéo dài mạch cần đủ dài để đảm bảo enzyme polymerase có đủ thời gian để tổng hợp DNA. Nồng độ MgCl2 cần được điều chỉnh để tối ưu hóa hoạt động của enzyme polymerase. Phương pháp PCR (Polymerase Chain Reaction).

3.3. Quy Trình Giải Trình Tự Gen Sanger Để Phát Hiện Đột Biến Điểm

Sau khi khuếch đại DNA bằng PCR, quy trình giải trình tự gen Sanger được sử dụng để xác định trình tự nucleotide của vùng gen quan tâm. Phương pháp Sanger sử dụng các dideoxynucleotide (ddNTPs) để dừng quá trình tổng hợp DNA, tạo ra các đoạn DNA có độ dài khác nhau. Các đoạn DNA này sau đó được phân tách bằng điện di mao quản, và trình tự nucleotide được xác định bằng cách phát hiện các nucleotide được gắn với ddNTPs. Phương pháp PCR giải trình tự.

IV. Phân Tích Kết Quả Nghiên Cứu Đột Biến BRCA1 PALB2 Trên Mẫu

Sau khi thực hiện PCR và giải trình tự gen, việc phân tích kết quả là bước quan trọng để xác định các đột biến điểm trên gen BRCA1 và PALB2. Phân tích kết quả bao gồm việc so sánh trình tự gen của mẫu bệnh phẩm với trình tự gen tham chiếu, xác định các vị trí có sự khác biệt, và đánh giá ý nghĩa lâm sàng của các đột biến được phát hiện. Các công cụ tin sinh học và cơ sở dữ liệu di truyền có thể được sử dụng để hỗ trợ quá trình phân tích và giải thích kết quả. Kết quả khảo sát thực nghiệm về tính chất đột biến trên gen BRCA1.

4.1. Sử Dụng Công Cụ Tin Sinh Học Để So Sánh Trình Tự Gen

Các công cụ tin sinh học như BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) và CLUSTALW có thể được sử dụng để so sánh trình tự gen của mẫu bệnh phẩm với trình tự gen tham chiếu. BLAST tìm kiếm các trình tự tương đồng trong cơ sở dữ liệu, giúp xác định các vùng có sự tương đồng và khác biệt. CLUSTALW thực hiện căn chỉnh đa trình tự, giúp so sánh nhiều trình tự gen cùng một lúc. Các công cụ tin sinh học: .

4.2. Xác Định Vị Trí và Loại Đột Biến Điểm Trên Gen

Sau khi so sánh trình tự gen, cần xác định vị trí và loại đột biến điểm trên gen BRCA1 và PALB2. Vị trí đột biến được xác định bằng số nucleotide trong trình tự gen, và loại đột biến có thể là thay thế nucleotide (ví dụ, A thay bằng G), chèn nucleotide (ví dụ, chèn thêm một nucleotide), hoặc mất nucleotide (ví dụ, mất một nucleotide).

4.3. Đánh Giá Ý Nghĩa Lâm Sàng Của Các Đột Biến

Ý nghĩa lâm sàng của các đột biến được đánh giá bằng cách xem xét các yếu tố như tần suất của đột biến trong quần thể, vị trí của đột biến trong protein, và các nghiên cứu trước đây về tác động của đột biến đối với chức năng protein và nguy cơ ung thư vú. Các cơ sở dữ liệu di truyền như ClinVar và COSMIC cung cấp thông tin về ý nghĩa lâm sàng của nhiều đột biến gen khác nhau.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Tầm Soát Đột Biến Gen BRCA1 PALB2

Kết quả nghiên cứu về đột biến điểm trên gen BRCA1 và PALB2 có nhiều ứng dụng thực tiễn trong tầm soát, chẩn đoán và điều trị ung thư vú. Việc xác định các đột biến phổ biến trong quần thể có thể giúp phát triển các xét nghiệm di truyền đơn giản và chi phí thấp để tầm soát nguy cơ ung thư vú. Thông tin về ý nghĩa lâm sàng của các đột biến khác nhau có thể giúp bác sĩ đưa ra các quyết định điều trị cá nhân hóa cho bệnh nhân ung thư vú. Phương pháp . Khảo sát in silico .

5.1. Phát Triển Xét Nghiệm Di Truyền Tầm Soát Nguy Cơ Ung Thư Vú

Việc xác định các đột biến phổ biến trên gen BRCA1 và PALB2 có thể giúp phát triển các xét nghiệm di truyền đơn giản và chi phí thấp để tầm soát nguy cơ ung thư vú trong cộng đồng. Các xét nghiệm này có thể được sử dụng để xác định những phụ nữ có nguy cơ cao phát triển ung thư vú, cho phép họ thực hiện các biện pháp phòng ngừa như tầm soát thường xuyên hơn, phẫu thuật cắt bỏ vú dự phòng, hoặc sử dụng thuốc phòng ngừa. Bước đầu thiết lập quy trình PCR – giải trình tự phân tích tính chất đột biến trên gen BRCA1, PALB2 trên bệnh nhân ung thư vú, người Việt Nam.

5.2. Chẩn Đoán Sớm Ung Thư Vú Di Truyền

Kết quả nghiên cứu về đột biến gen có thể giúp chẩn đoán sớm ung thư vú di truyền ở những phụ nữ có tiền sử gia đình mắc bệnh. Việc phát hiện sớm ung thư vú cho phép điều trị hiệu quả hơn và cải thiện tiên lượng sống còn. Tầm soát và chẩn đoán ung thư vú di truyền.

5.3. Lựa Chọn Phương Pháp Điều Trị Cá Nhân Hóa

Thông tin về ý nghĩa lâm sàng của các đột biến khác nhau có thể giúp bác sĩ đưa ra các quyết định điều trị cá nhân hóa cho bệnh nhân ung thư vú. Ví dụ, bệnh nhân có đột biến BRCA1 hoặc PALB2 có thể đáp ứng tốt hơn với các liệu pháp nhắm mục tiêu vào con đường sửa chữa DNA hoặc các liệu pháp hóa trị đặc biệt. Điều trị ung thư vú ở bệnh nhân có đột biến BRCA1/PALB2 (PARP inhibitors, hóa trị).

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Đột Biến Gen Ung Thư Vú Tương Lai

Nghiên cứu về đột biến điểm trên gen BRCA1 và PALB2 là một lĩnh vực quan trọng trong nghiên cứu khoa học về ung thư vú. Các kết quả nghiên cứu đã góp phần làm sáng tỏ cơ chế bệnh sinh của bệnh, phát triển các phương pháp tầm soát, chẩn đoán và điều trị hiệu quả hơn. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu về vai trò của các đột biến gen khác trong ung thư vú, cũng như phát triển các liệu pháp nhắm mục tiêu vào các con đường tín hiệu bị ảnh hưởng bởi các đột biến gen. Bên cạnh đó, cần tăng cường hợp tác giữa các nhà khoa học, bác sĩ và bệnh nhân ung thư vú để thúc đẩy nghiên cứu khoa học và cải thiện chất lượng cuộc sống của bệnh nhân. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Đa Trung Tâm và Dữ Liệu Lớn

Để hiểu rõ hơn về vai trò của các đột biến gen trong ung thư vú, cần thực hiện các nghiên cứu đa trung tâm với quy mô lớn. Các nghiên cứu này cho phép thu thập dữ liệu từ nhiều bệnh nhân khác nhau, tăng cường tính đại diện của kết quả và phát hiện các mối liên hệ giữa đột biến gen, yếu tố nguy cơ và đặc điểm lâm sàng của bệnh.

6.2. Phát Triển Các Liệu Pháp Nhắm Trúng Đích Dựa Trên Đột Biến Gen

Trong tương lai, cần tập trung vào việc phát triển các liệu pháp nhắm trúng đích dựa trên đột biến gen. Các liệu pháp này có thể ức chế hoạt động của các protein đột biến hoặc sửa chữa các con đường tín hiệu bị ảnh hưởng bởi đột biến gen, từ đó ngăn chặn sự phát triển của ung thư vú.

6.3. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Yếu Tố Môi Trường và Lối Sống

Ngoài các yếu tố di truyền, yếu tố môi trường và lối sống cũng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của ung thư vú. Cần thực hiện các nghiên cứu để tìm hiểu về tương tác giữa đột biến gen, yếu tố môi trường và lối sống, từ đó phát triển các biện pháp phòng ngừa ung thư vú hiệu quả hơn. Các yếu tố nguy cơ dẫn đến ung thư vú .