tin tức

Trong thập kỷ qua, công nghệ giải trình tự gen đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu ung thư và thực hành lâm sàng, trở thành một công cụ quan trọng để khám phá các đặc điểm phân tử của ung thư. Những tiến bộ trong chẩn đoán phân tử và liệu pháp nhắm mục tiêu đã thúc đẩy sự phát triển của các khái niệm về liệu pháp chính xác khối u và mang lại những thay đổi to lớn cho toàn bộ lĩnh vực chẩn đoán và điều trị khối u. Xét nghiệm di truyền có thể được sử dụng để cảnh báo nguy cơ ung thư, hướng dẫn quyết định điều trị và đánh giá tiên lượng, đồng thời là một công cụ quan trọng để cải thiện kết quả lâm sàng cho bệnh nhân. Trong bài viết này, chúng tôi tóm tắt các bài báo gần đây được công bố trên CA Cancer J Clin, JCO, Ann Oncol và các tạp chí khác để đánh giá ứng dụng của xét nghiệm di truyền trong chẩn đoán và điều trị ung thư.

Đột biến thể xác và đột biến dòng mầm. Nhìn chung, ung thư là do đột biến DNA có thể được di truyền từ cha mẹ (đột biến dòng mầm) hoặc mắc phải theo tuổi tác (đột biến thể xác). Đột biến dòng mầm có từ khi sinh ra và tác nhân gây đột biến thường mang đột biến trong DNA của mọi tế bào trong cơ thể và có thể truyền sang con cái. Đột biến thể xác được các cá thể mắc phải trong các tế bào không phải giao tử và thường không được truyền cho con cái. Cả đột biến dòng mầm và đột biến thể xác đều có thể phá hủy hoạt động chức năng bình thường của tế bào và dẫn đến sự chuyển đổi ác tính của tế bào. Đột biến thể xác là yếu tố chính thúc đẩy bệnh ác tính và là dấu ấn sinh học có khả năng dự đoán cao nhất trong ung thư học; tuy nhiên, khoảng 10 đến 20 phần trăm bệnh nhân khối u mang đột biến dòng mầm làm tăng đáng kể nguy cơ ung thư của họ và một số đột biến này cũng có tác dụng điều trị.
Đột biến trình điều khiển và đột biến hành khách. Không phải tất cả các biến thể DNA đều ảnh hưởng đến chức năng tế bào; trung bình, cần năm đến mười sự kiện bộ gen, được gọi là "đột biến trình điều khiển", để kích hoạt sự thoái hóa tế bào bình thường. Đột biến trình điều khiển thường xảy ra ở các gen có liên quan chặt chẽ đến hoạt động sống của tế bào, chẳng hạn như các gen liên quan đến điều hòa tăng trưởng tế bào, sửa chữa DNA, kiểm soát chu kỳ tế bào và các quá trình sống khác, và có tiềm năng được sử dụng làm mục tiêu điều trị. Tuy nhiên, tổng số đột biến trong bất kỳ loại ung thư nào là khá lớn, dao động từ vài nghìn ở một số bệnh ung thư vú đến hơn 100.000 ở một số bệnh ung thư đại trực tràng và nội mạc tử cung có biến đổi cao. Hầu hết các đột biến không có hoặc có ý nghĩa sinh học hạn chế, ngay cả khi đột biến xảy ra trong vùng mã hóa, các sự kiện đột biến không đáng kể như vậy được gọi là "đột biến hành khách". Nếu một biến thể gen trong một loại khối u cụ thể dự đoán khả năng đáp ứng hoặc kháng thuốc của nó đối với điều trị, thì biến thể đó được coi là có thể hoạt động về mặt lâm sàng.
Oncogen và gen ức chế khối u. Các gen thường bị đột biến trong ung thư có thể được chia thành hai loại: oncogen và gen ức chế khối u. Ở tế bào bình thường, protein được mã hóa bởi oncogen chủ yếu đóng vai trò thúc đẩy sự tăng sinh tế bào và ức chế quá trình apoptosis, trong khi protein được mã hóa bởi oncogen ức chế khối u chủ yếu chịu trách nhiệm điều hòa tiêu cực sự phân chia tế bào để duy trì chức năng bình thường của tế bào. Trong quá trình chuyển dạng ác tính, đột biến gen dẫn đến tăng cường hoạt động của oncogen và giảm hoặc mất hoạt động của gen ức chế khối u.
Biến thể nhỏ và biến thể cấu trúc. Đây là hai loại đột biến chính trong bộ gen. Các biến thể nhỏ làm thay đổi DNA bằng cách thay đổi, xóa hoặc thêm một số lượng nhỏ các bazơ, bao gồm đột biến chèn bazơ, xóa, dịch khung, mất codon khởi đầu, mất codon kết thúc, v.v. Biến thể cấu trúc là sự sắp xếp lại bộ gen lớn, liên quan đến các phân đoạn gen có kích thước từ vài nghìn bazơ đến phần lớn nhiễm sắc thể, bao gồm thay đổi số lượng bản sao gen, xóa nhiễm sắc thể, nhân đôi, đảo đoạn hoặc chuyển đoạn. Những đột biến này có thể làm giảm hoặc tăng cường chức năng protein. Ngoài những thay đổi ở cấp độ gen riêng lẻ, các dấu hiệu bộ gen cũng là một phần của báo cáo giải trình tự lâm sàng. Các dấu hiệu bộ gen có thể được xem là các mẫu phức tạp của các biến thể nhỏ và/hoặc cấu trúc, bao gồm tải lượng đột biến khối u (TMB), mất ổn định vi vệ tinh (MSI) và các khiếm khuyết tái tổ hợp tương đồng.

Đột biến dòng vô tính và đột biến dưới dòng vô tính. Đột biến dòng vô tính có mặt trong tất cả các tế bào khối u, xuất hiện khi chẩn đoán và vẫn hiện diện sau khi điều trị tiến triển. Do đó, đột biến dòng vô tính có tiềm năng được sử dụng làm mục tiêu điều trị khối u. Đột biến dưới dòng vô tính chỉ xuất hiện trong một phân nhóm tế bào ung thư và có thể được phát hiện khi bắt đầu chẩn đoán, nhưng biến mất khi tái phát sau đó hoặc chỉ xuất hiện sau khi điều trị. Tính không đồng nhất của ung thư đề cập đến sự hiện diện của nhiều đột biến dưới dòng vô tính trong một loại ung thư duy nhất. Đáng chú ý, phần lớn các đột biến thúc đẩy có ý nghĩa lâm sàng ở tất cả các loài ung thư phổ biến là đột biến dòng vô tính và vẫn ổn định trong suốt quá trình tiến triển của ung thư. Kháng thuốc, thường được trung gian bởi các phân nhóm vô tính, có thể không được phát hiện tại thời điểm chẩn đoán nhưng xuất hiện khi tái phát sau điều trị.

Kỹ thuật FISH truyền thống, hay còn gọi là phân tích kiểu nhân tế bào, được sử dụng để phát hiện những thay đổi ở cấp độ nhiễm sắc thể. FISH có thể được sử dụng để phát hiện các đột biến hợp nhất, mất đoạn và khuếch đại gen, và được coi là "tiêu chuẩn vàng" để phát hiện các biến thể này, với độ chính xác và độ nhạy cao nhưng thông lượng hạn chế. Trong một số bệnh lý ác tính về huyết học, đặc biệt là bệnh bạch cầu cấp, phân tích kiểu nhân vẫn được sử dụng để hướng dẫn chẩn đoán và tiên lượng, nhưng kỹ thuật này đang dần được thay thế bằng các xét nghiệm phân tử mục tiêu như FISH, WGS và NGS.
Những thay đổi ở từng gen có thể được phát hiện bằng PCR, cả PCR thời gian thực và PCR giọt kỹ thuật số. Các kỹ thuật này có độ nhạy cao, đặc biệt phù hợp để phát hiện và theo dõi các tổn thương nhỏ còn sót lại, và có thể cho kết quả trong thời gian tương đối ngắn. Nhược điểm là phạm vi phát hiện bị hạn chế (thường chỉ phát hiện được đột biến ở một hoặc một vài gen), và khả năng thực hiện nhiều xét nghiệm bị hạn chế.
Miễn dịch mô hóa học (IHC) là một công cụ theo dõi dựa trên protein thường được sử dụng để phát hiện sự biểu hiện của các dấu ấn sinh học như ERBB2 (HER2) và thụ thể estrogen. IHC cũng có thể được sử dụng để phát hiện các protein đột biến cụ thể (như BRAF V600E) và các gen dung hợp cụ thể (như gen dung hợp ALK). Ưu điểm của IHC là có thể dễ dàng tích hợp vào quy trình phân tích mô thường quy, do đó có thể kết hợp với các xét nghiệm khác. Ngoài ra, IHC có thể cung cấp thông tin về vị trí protein dưới tế bào. Nhược điểm là khả năng mở rộng hạn chế và yêu cầu tổ chức cao.
Giải trình tự thế hệ thứ hai (NGS) NGS sử dụng các kỹ thuật giải trình tự song song thông lượng cao để phát hiện các biến thể ở cấp độ DNA và/hoặc RNA. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để giải trình tự cả toàn bộ bộ gen (WGS) và các vùng gen quan tâm. WGS cung cấp thông tin đột biến bộ gen toàn diện nhất, nhưng có nhiều trở ngại đối với ứng dụng lâm sàng, bao gồm nhu cầu mẫu mô khối u tươi (WGS hiện chưa phù hợp để phân tích các mẫu cố định bằng formalin) và chi phí cao.
Giải trình tự NGS mục tiêu bao gồm giải trình tự toàn bộ exon và bảng gen mục tiêu. Các xét nghiệm này làm giàu các vùng quan tâm bằng các đầu dò DNA hoặc khuếch đại PCR, do đó hạn chế lượng giải trình tự cần thiết (toàn bộ exome chiếm từ 1 đến 2 phần trăm bộ gen và ngay cả các bảng lớn chứa 500 gen cũng chỉ chiếm 0,1 phần trăm bộ gen). Mặc dù giải trình tự toàn bộ exon hoạt động tốt trong các mô cố định bằng formalin, nhưng chi phí của nó vẫn cao. Các kết hợp gen mục tiêu tương đối tiết kiệm và cho phép linh hoạt trong việc lựa chọn gen để thử nghiệm. Ngoài ra, DNA tự do lưu thông (cfDNA) đang nổi lên như một lựa chọn mới để phân tích bộ gen của bệnh nhân ung thư, được gọi là sinh thiết lỏng. Cả tế bào ung thư và tế bào bình thường đều có thể giải phóng DNA vào máu và DNA được giải phóng từ các tế bào ung thư được gọi là DNA khối u lưu thông (ctDNA), có thể được phân tích để phát hiện các đột biến tiềm ẩn trong các tế bào khối u.
Việc lựa chọn xét nghiệm phụ thuộc vào vấn đề lâm sàng cụ thể cần giải quyết. Hầu hết các dấu ấn sinh học liên quan đến các liệu pháp đã được phê duyệt đều có thể được phát hiện bằng các kỹ thuật FISH, IHC và PCR. Các phương pháp này phù hợp để phát hiện một lượng nhỏ dấu ấn sinh học, nhưng chúng không cải thiện hiệu quả phát hiện khi tăng thông lượng, và nếu phát hiện quá nhiều dấu ấn sinh học, có thể không đủ mô để phát hiện. Trong một số bệnh ung thư cụ thể, chẳng hạn như ung thư phổi, nơi khó lấy mẫu mô và có nhiều dấu ấn sinh học cần xét nghiệm, sử dụng NGS là lựa chọn tốt hơn. Tóm lại, việc lựa chọn xét nghiệm phụ thuộc vào số lượng dấu ấn sinh học cần xét nghiệm cho mỗi bệnh nhân và số lượng bệnh nhân cần xét nghiệm dấu ấn sinh học. Trong một số trường hợp, việc sử dụng IHC/FISH là đủ, đặc biệt là khi mục tiêu đã được xác định, chẳng hạn như phát hiện thụ thể estrogen, thụ thể progesterone và ERBB2 ở bệnh nhân ung thư vú. Nếu cần khám phá toàn diện hơn về các đột biến bộ gen và tìm kiếm các mục tiêu điều trị tiềm năng, NGS được tổ chức tốt hơn và tiết kiệm chi phí hơn. Ngoài ra, NGS có thể được xem xét trong những trường hợp kết quả IHC/FISH không rõ ràng hoặc không có kết luận.

Các hướng dẫn khác nhau đưa ra hướng dẫn về những bệnh nhân nào nên đủ điều kiện xét nghiệm di truyền. Năm 2020, Nhóm Công tác Y học Chính xác ESMO đã ban hành các khuyến nghị xét nghiệm NGS đầu tiên cho bệnh nhân ung thư tiến triển, khuyến nghị xét nghiệm NGS thường quy cho các mẫu khối u ung thư phổi không phải tế bào nhỏ không vảy, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư đại trực tràng, ung thư ống mật và ung thư buồng trứng tiến triển. Năm 2024, ESMO đã cập nhật dựa trên cơ sở này, khuyến nghị bao gồm ung thư vú và các khối u hiếm gặp, chẳng hạn như u mô đệm đường tiêu hóa, u mô liên kết, ung thư tuyến giáp và ung thư chưa rõ nguồn gốc.
Năm 2022, Ý kiến ​​lâm sàng của ASCO về xét nghiệm bộ gen soma ở bệnh nhân ung thư di căn hoặc tiến triển nêu rõ rằng nếu liệu pháp liên quan đến dấu ấn sinh học được chấp thuận ở bệnh nhân ung thư rắn di căn hoặc tiến triển, thì xét nghiệm di truyền được khuyến nghị cho những bệnh nhân này. Ví dụ, xét nghiệm bộ gen nên được thực hiện ở bệnh nhân u hắc tố di căn để sàng lọc đột biến BRAF V600E, vì chất ức chế RAF và MEK được chấp thuận cho chỉ định này. Ngoài ra, xét nghiệm di truyền cũng nên được thực hiện nếu có dấu hiệu kháng thuốc rõ ràng để sử dụng thuốc cho bệnh nhân. Ví dụ, Egfrmab không hiệu quả trong ung thư đại trực tràng đột biến KRAS. Khi xem xét sự phù hợp của bệnh nhân đối với giải trình tự gen, tình trạng thể chất, bệnh đi kèm và giai đoạn khối u của bệnh nhân nên được tích hợp, vì một loạt các bước cần thiết để giải trình tự bộ gen, bao gồm sự đồng ý của bệnh nhân, xử lý trong phòng thí nghiệm và phân tích kết quả giải trình tự, yêu cầu bệnh nhân phải có đủ năng lực thể chất và tuổi thọ.
Ngoài các đột biến soma, một số bệnh ung thư cũng nên được xét nghiệm gen dòng mầm. Xét nghiệm đột biến dòng mầm có thể ảnh hưởng đến quyết định điều trị các bệnh ung thư như đột biến BRCA1 và BRCA2 ở ung thư vú, buồng trứng, tuyến tiền liệt và tuyến tụy. Đột biến dòng mầm cũng có thể có ý nghĩa đối với việc sàng lọc và phòng ngừa ung thư trong tương lai ở bệnh nhân. Những bệnh nhân có khả năng phù hợp để xét nghiệm đột biến dòng mầm cần đáp ứng một số điều kiện nhất định, bao gồm các yếu tố như tiền sử gia đình mắc ung thư, tuổi khi chẩn đoán và loại ung thư. Tuy nhiên, nhiều bệnh nhân (lên đến 50%) mang đột biến gây bệnh ở dòng mầm không đáp ứng các tiêu chí truyền thống để xét nghiệm đột biến dòng mầm dựa trên tiền sử gia đình. Do đó, để tối đa hóa việc xác định người mang đột biến, Mạng lưới Ung thư Toàn diện Quốc gia (NCCN) khuyến cáo rằng tất cả hoặc hầu hết bệnh nhân mắc ung thư vú, buồng trứng, nội mạc tử cung, tuyến tụy, đại trực tràng hoặc tuyến tiền liệt nên được xét nghiệm đột biến dòng mầm.
Về thời điểm xét nghiệm di truyền, vì phần lớn các đột biến gen có ý nghĩa lâm sàng là đột biến dòng vô tính và tương đối ổn định trong quá trình tiến triển của ung thư, nên việc thực hiện xét nghiệm di truyền cho bệnh nhân tại thời điểm chẩn đoán ung thư tiến triển là hợp lý. Đối với các xét nghiệm di truyền tiếp theo, đặc biệt là sau liệu pháp nhắm mục tiêu phân tử, xét nghiệm ctDNA có lợi thế hơn so với DNA mô khối u, vì DNA máu có thể chứa DNA từ tất cả các tổn thương khối u, thuận lợi hơn cho việc thu thập thông tin về tính không đồng nhất của khối u.
Phân tích ctDNA sau điều trị có thể dự đoán đáp ứng của khối u với điều trị và phát hiện tiến triển bệnh sớm hơn so với các phương pháp chẩn đoán hình ảnh tiêu chuẩn. Tuy nhiên, các giao thức sử dụng dữ liệu này để hướng dẫn quyết định điều trị vẫn chưa được thiết lập, và phân tích ctDNA không được khuyến nghị trừ khi trong các thử nghiệm lâm sàng. ctDNA cũng có thể được sử dụng để đánh giá các tổn thương nhỏ còn sót lại sau phẫu thuật cắt bỏ khối u triệt để. Xét nghiệm ctDNA sau phẫu thuật là một yếu tố dự báo mạnh mẽ về tiến triển bệnh sau này và có thể giúp xác định liệu bệnh nhân có được hưởng lợi từ hóa trị bổ trợ hay không, nhưng vẫn không khuyến khích sử dụng ctDNA ngoài các thử nghiệm lâm sàng để hướng dẫn quyết định hóa trị bổ trợ.

Xử lý dữ liệu. Bước đầu tiên trong giải trình tự bộ gen là trích xuất DNA từ mẫu bệnh nhân, chuẩn bị thư viện và tạo dữ liệu giải trình tự thô. Dữ liệu thô cần được xử lý thêm, bao gồm lọc dữ liệu chất lượng thấp, so sánh với bộ gen tham chiếu, xác định các loại đột biến khác nhau thông qua các thuật toán phân tích khác nhau, xác định ảnh hưởng của các đột biến này lên quá trình dịch mã protein và lọc đột biến dòng mầm.
Chú thích gen điều khiển được thiết kế để phân biệt đột biến điều khiển và đột biến hành khách. Đột biến điều khiển dẫn đến mất hoặc tăng cường hoạt động của gen ức chế khối u. Các biến thể nhỏ dẫn đến bất hoạt gen ức chế khối u bao gồm đột biến vô nghĩa, đột biến dịch khung và đột biến vị trí ghép nối chính, cũng như đột biến mất codon khởi đầu, đột biến mất codon kết thúc ít gặp hơn và một loạt các đột biến chèn/xóa intron. Ngoài ra, đột biến sai nghĩa và đột biến chèn/xóa intron nhỏ cũng có thể dẫn đến mất hoạt động của gen ức chế khối u khi ảnh hưởng đến các miền chức năng quan trọng. Các biến thể cấu trúc dẫn đến mất hoạt động của gen ức chế khối u bao gồm đột biến mất một phần hoặc toàn bộ gen và các biến thể bộ gen khác dẫn đến phá hủy khung đọc gen. Các biến thể nhỏ dẫn đến tăng cường chức năng của oncogen bao gồm đột biến sai nghĩa và đột biến chèn/xóa intron đôi khi nhắm vào các miền chức năng protein quan trọng. Trong một số ít trường hợp, đột biến cắt cụt hoặc đột biến vị trí ghép nối protein có thể dẫn đến hoạt hóa oncogen. Các biến thể cấu trúc dẫn đến hoạt hóa oncogen bao gồm hợp nhất gen, xóa gen và nhân đôi gen.
Việc diễn giải lâm sàng biến dị bộ gen đánh giá ý nghĩa lâm sàng của các đột biến đã xác định, tức là giá trị chẩn đoán, tiên lượng hoặc điều trị tiềm năng của chúng. Có một số hệ thống phân loại dựa trên bằng chứng có thể được sử dụng để hướng dẫn việc diễn giải lâm sàng biến dị bộ gen.
Cơ sở dữ liệu Ung thư Y học Chính xác (OncoKB) của Trung tâm Ung thư Memorial Sloan-Kettering phân loại các biến thể gen thành bốn cấp độ dựa trên giá trị dự đoán của chúng đối với việc sử dụng thuốc: Cấp độ 1/2, được FDA chấp thuận hoặc đạt tiêu chuẩn lâm sàng, dự đoán phản ứng của một chỉ định cụ thể với một loại thuốc đã được phê duyệt; Cấp độ 3, được FDA chấp thuận hoặc không được FDA chấp thuận, dự đoán phản ứng với các loại thuốc nhắm mục tiêu mới đã cho thấy triển vọng trong các thử nghiệm lâm sàng, và Cấp độ 4, các loại thuốc chỉ điểm sinh học chưa được FDA chấp thuận, dự đoán phản ứng với các loại thuốc nhắm mục tiêu mới đã cho thấy bằng chứng sinh học thuyết phục trong các thử nghiệm lâm sàng. Một phân nhóm thứ năm liên quan đến tình trạng kháng thuốc đã được bổ sung.
Hướng dẫn của Hiệp hội Bệnh học Phân tử Hoa Kỳ (AMP)/Hiệp hội Ung thư Lâm sàng Hoa Kỳ (ASCO)/Cao đẳng Bệnh học Hoa Kỳ (CAP) về việc giải thích biến thể soma chia biến thể soma thành bốn loại: Độ I, có ý nghĩa lâm sàng mạnh; Độ II, có ý nghĩa lâm sàng tiềm ẩn; Độ III, ý nghĩa lâm sàng chưa rõ; Độ IV, chưa rõ ý nghĩa lâm sàng. Chỉ có biến thể độ I và II mới có giá trị trong quyết định điều trị.
Thang đo Khả năng Vận hành Lâm sàng Mục tiêu Phân tử (ESCAT) của ESMO phân loại các biến thể gen thành sáu cấp độ: Cấp độ I, các mục tiêu phù hợp để sử dụng thường quy; Giai đoạn II, một mục tiêu vẫn đang được nghiên cứu, có khả năng được sử dụng để sàng lọc quần thể bệnh nhân có thể hưởng lợi từ thuốc mục tiêu, nhưng cần thêm dữ liệu để hỗ trợ. Cấp độ III, các biến thể gen mục tiêu đã chứng minh được lợi ích lâm sàng ở các loài ung thư khác; Cấp độ IV, chỉ các biến thể gen mục tiêu được hỗ trợ bởi bằng chứng tiền lâm sàng; Ở cấp độ V, có bằng chứng ủng hộ ý nghĩa lâm sàng của việc nhắm mục tiêu đột biến, nhưng liệu pháp đơn thuốc chống lại mục tiêu không kéo dài thời gian sống, hoặc có thể áp dụng chiến lược điều trị kết hợp; Cấp độ X, không có giá trị lâm sàng.