Thay thế các gen kiềm chế khối u trong ung thư

PGS.TS. NGUYỄN VĂN KÌNH, PGS.TS. TRẦN THÚY HẠNH, BS. NGUYỄN TUẤN ANH

MỞ ĐẦU

Trước khi cơ sở di truyền của ung thư được chấp thuận và trên một nửa thế kỷ trước khi thuật ngữ gen kiềm chế khối u (tumor suppressor gene – TSG) được đặt tên, nhà sinh học Đức Theodor Boveri đã cho rằng  khi kiềm chế các nhiễm sắc thể xác định sẽ làm ức chế sự phân chia tế bào. Theo bản dịch, xuất bản năm 1929 thì ngay từ năm 1914 Boveri đã mạnh dạn viết các tế bào khối u với sự tăng trưởng không giới hạn sẽ xuất hiện nếu loại đi các nhiễm sắc thể bị ức chế. Sau đó hơn một nửa thế kỷ, với việc phân tích phân tử các khối u ở người đã vạch rõ rằng: mỗi trường hợp ung thư đều có ít nhất là một biến đổi di truyền phức hợp trong một nhiễm sắc thể bị ức chế,  ngày nay được hiểu chính là gen kìm chế khối u (TSG). Trong những năm 1980, sinh học phân tử và di truyền học ung thư đã chuyển các nST bị ức chế theo thuyết của Boveri thành các công cụ sắc bén cho việc nghiên cứu sinh bệnh học phân tử (molecular pathogenesis) ung thư và tới những năm 1900 thì chúng được đẩy từ phòng thí nghiệm tới tận giường bệnh. Từ giữa 1994 đến cuối 2002 đã có trên 25 thử nghiệm lâm sàng về trị liệu thay thế TSG đã được thực hiện, những kết quả thu được đã vach ra một tương lai đầy hứa hẹn của TSG trong việc quản lý ung thư.

Vì những kiến thức thu được về TSG người ngày càng nhiều nên trong chương này chúng tôi chỉ xin tóm lược về sinh học TSG đồng thời cũng đưa ra một số định hướng chi tiết. Hơn nữa, các dẫn liệu thu được từ các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng ngày càng chồng chất, vì thế trong khi thảo luận về các chiến lược gen trị liệu với việc thay thế TSG chúng tôi chỉ giới hạn ở một trong số các TSG đã bị biến đổi phổ biến nhất, đó là p53.

CÁC GEN KIỀM CHẾ KHỐI U

Sự tiến bộ nhanh chóng trong những lĩnh vực sinh học và di truyền học phân tử đã tạo ra các công cụ cho phép chúng ta can thiệp sâu vào những công việc bên trong các tế bào bình thường cũng như các tế bào ác tính, hay các mạng lưới phức tạp của các con đường hóa sinh. Quá trình thực nghiệm gỡ rối mạng lưới đó có liên quan tới việc chắp lại các đơn vị thông tin thu lượm được từ các dòng tham vấn khác nhau, một quá trình mà đôi khi dường như không nhận được các câu trả lời khẳng định về sinh hóa học ung thư. Watson đã tóm tắt  vấn đề này trong chương kiểm soát sự tăng sinh của tế bào (xuất bản năm 1977) với cả sự lạc quan xen lẫn hoài nghi:

“Về vấn đề một số khác biệt có thể được sao chép lại đã nói với chúng ta rằng, các nghiên cứu về ung thư ở mức phân tử không còn là một khoa học viển vông theo kiểu đông – ky- sốt nữa. Mặt khác, chúng ta không được làm cho chính chúng ta phải thất vọng bởi vì chúng ta có thể đo được hàm lượng AMP vòng  và nếu thông minh hơn nữa chúng ta sẽ khảo sát GMP vòng.  Theo bất kỳ nghĩa nào chúng ta cũng đang tiến gần tới đỉnh của các vấn đề ung thư nhiều công trình nghiên cứu về ung thư vẫn đang tiếp tục tương tự như việc tìm kiếm một đồng xu bị mất ven một con đường mà đôi khi chỉ được rọi sáng bằng ánh đèn chiếu sáng của đường phố. Điều cần thiết là chúng ta phải được nhìn vào những vùng được chiếu sáng, còn nếu chúng ta có nhìn thật lâu đến đâu đi nữa trong bóng tối thì việc tìm kiếm cũng không bao giờ thành công. Vì vậy hầu hết các thành phần của màng tế bào bình thường vẫn là những chiếc hộp đen, và hóa sinh học ung thư vẫn là sự huyền bí đối với các thế hệ tương lai.

Tuy vậy, chỉ vài năm sau đó các kỹ thuật đã được cải tiến cho việc thao tác các phân tử sinh học đã làm lóe sáng trên những chiếc hộp đen đó, dần dần người ta đã khám phá ra các thông tin chi tiết hóa sinh về mạng lưới các con đường chế ngự các quá trình tế bào và phát hiện ra rằng nhiều gen có liên quan tới việc điều hòa quá trình tăng trưởng của các tế bào bình thường (phân chia, biệt hóa và chết của tế bào) đã bị biến đổi ở các tế bào khối u.

Với việc so sánh giữa các tế bào bình thường và các tế bào ác tính ở mức độ gen đã nhanh chóng chỉ ra sự liên can của các gen ung thư trội trong việc suy diễn căn nguyên ung thư, nhưng thông tin về các thành viên của họ TSG thì vẫn còn rất khó hiểu. Mặc dầu đã có bằng chứng sinh học về sự tồn tại của gen kiềm chế khối u từ những công trình trong những năm 1970 và 1980, nhưng các công trình về hóa sinh, sinh học của TSG ở mức phân tử thì vẫn đòi hỏi phải có các chiến lược tiên tiến hơn nữa khi nghiên cứu sinh học gen ung thư và phải làm sáng tỏ vai trò  của TSG trong các quá trình ở tế bào bình thường cũng như các tế bào ung thư. Trong những năm 1990, người ta đã phát hiện ra sự mất chức năng của một vài TSG ở khá nhiều dạng ung thư khác nhau, phúc đáp lại các câu hỏi về sinh bệnh học phân tử của ung thư và con đường dẫn tới các mẫu di truyền hiện tại: ung thư là kết quả của sự tích lũy đa tổn thương di truyền  trong suốt thời gian sống của một cá thể. Khi mất chức năng ở TSG thì sẽ dẫn tới ung thư. Trong các ung thư có tính chất gia đình thì một alen biến đổi được di truyền lại như một đột biến mầm, còn alen kia là kết quả của sự biến đổi thu được sau này. Còn với ung thư rời rạc đó là kết quả của sự đột biến soma ở cả 2 alen gen nguy cấp của cá thể.

Mặc dầu cơ sở di truyền của sinh khối u đã được thừa nhận, nhưng việc trị liệu thay thế gen lại không được cân nhắc trước tiên với tư cách như một chiến lược điều trị ung thư, bởi vì việc hiệu chỉnh một trong số các đa tổn thương dường như không thể làm cho khối u thoái lui. Các nghiên cứu về sự thay thế TSG trong các dòng tế bào và trên các động vật thí nghiệm những năm cuối 1980 và đầu 1990 tuy đã cho thấy những sai sót đáng ngờ, nhưng 3 khảo sát lâm sàng về thay thế gen p53 trong ung thư kết tràng và ung thư phổi vẫn được khởi đầu vào năm 1994. Đến cuối 2002, 25 quy trình thay thế TSG đã được phê chuẩn bao gồm 7 khảo sát pha II và 2 khảo sát pha IIIII. Những kết quả của các khảo sát lâm sàng đã nhanh chóng đưa ra bằng chứng của các nguyên lý bằng việc chứng minh có sự chuyển giao TSG tới các tế bào khối u, sự biểu hiện gen trong các tế bào đích, hiệu ứng gây độc tối thiểu và những bằng chứng sau cuối về thoái lui hay ổn định của các khối u đã được xử lý. Những khảo sát sau này đã chứng minh rằng việc thay thế TSG cũng hoàn lại cho các khối u sự nhạy cảm hơn đối với các hiệu ứng trị liệu DNA (bị hủy hoại), mở rộng ứng dụng việc thay thế TSG với các quy trình có sự kết hợp giữa trị liệu thay thế TSG với hóa trị liệu và xạ trị.

Nhờ những kết quả đầy hứa hẹn này trong lâm sàng mà đã đẩy nhanh tiến độ của các công trình thực nghiệm và kết quả của các nghiên cứu ở phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện để đưa ra giả định mới là sự hủy hoại TSG xảy ra tương đối sớm trong diễn tiến của các tổn thương di truyền dẫn tới ung thư. Sự hủy hoại của TSG ứng viên phát hiện được ở biểu mô phổi bình thường và trong các tổn thương tiền u đã chứng minh rằng các TSG ngoài việc đem lại lợi ích trị liệu đối với các bệnh nhân ung thư nó còn có giá trị trong việc phòng ngừa và phát hiện sớm ung thư.

TÍNH CHẤT SINH HỌC VÀ HÓA SINH CỦA TSG

Người gác cổng (gatekeeper) và người quản gia (carekeeper)

Theo như bảng thống kê thì rõ ràng là chức năng chủ yếu của TSG là người gác cổng (gatekeeper) cho tế bào còn một số khác lại giống như người quản gia (caretaker) hơn (xem Bảng 3.1). Một số TSG như p53 lại biểu hiện cả chức năng người gác cổng cũng như là người quản gia. Nói chung, các TSG gác cổng sẽ điều hòa trực tiếp chức năng tế bào liên quan tới tăng trưởng, biệt hóa và chết của tế bào; các gen quản gia thì kiểm soát các quá trình tế bào liên quan tới việc sửa chữa các gen hư hỏng và duy trì sự toàn vẹn của hệ gen.