Nhóm tác giả:
Estela Sánchez-Herrero1,2†, Roberto Serna-Blasco1†, Lucia Robado de Lope1, Víctor González-Rumayor2, Atocha Romero1,3*† và Mariano Provencio1,3
1Liquid Biopsy Laboratory. Biomedical Sciences Research Institute Puerta de Hierro-Majadahonda, Majadahonda, Spain. 2+D Department, Atrys Health, Barcelona, Spain. 3Medical Oncology Department, Hospital Universitario Puerta de Hierro-Majadahonda, Majadahonda, Spain
Link bài viết gốc: Frontiers | Circulating Tumor DNA as a Cancer Biomarker: An Overview of Biological Features and Factors That may Impact on ctDNA Analysis (frontiersin.org)
Người dịch: BS. Nguyễn Minh Nhật, BS. Trần Trung Bách
Tế bào ung thư phóng thích ra các acid nucleic, có thể ở dạng tự do hoặc trong các cấu trúc như các túi sinh học (Vesicle)* và lưu hành trong dịch cơ thể, trong đó có máu. Trong số các acid nucleic này, DNA khối u lưu hành (circulating tumor DNA – ctDNA) đã được biết đến như một dấu ấn sinh học cho phép khảo sát dữ liệu sinh học phân tử của khối u với một quy trình xâm nhập tối thiểu. Tuy nhiên, một số đặc điểm sinh học của ctDNA vẫn chưa được hiểu biết đầy đủ. Trong bài viết này, chúng tôi muốn mang đến một cái nhìn tổng quan những kiến thức hiện tại về các đặc điểm sinh học của ctDNA, bao gồm kích thước, cấu trúc cũng như các cơ chế phóng thích và thải trừ ctDNA và ảnh hưởng của các yếu tố vật lý-bệnh lý đến kết quả xác định nồng độ của ctDNA. Hiểu rõ về đặc điểm sinh học ctDNA là nền tảng căn bản để có thể phát triển, ứng dụng các phương pháp phân tích ctDNA mới.
*Vesicle: Trong sinh học tế bào, túi (hay bóng, bọng, nang) là một cấu trúc nhỏ trong tế bào, chứa dịch bên trong và bọc bởi một màng lipid kép. Túi hình thành tự nhiên trong quá trình tiết (xuất bào), hấp thu (nhập bào) và vận chuyển vật chất trong tế bào chất.
Nội dung chính
Giới thiệu
Ung thư là nguyên nhân gây tử vong và giảm tuổi thọ hàng đầu trên toàn thế giới (1). Sự xuất hiện của khái niệm y học chính xác (Precision medicine) trong lĩnh vực ung thư mang lại những hy vọng mới cho người bệnh và đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong vài thập kỷ vừa qua nhờ sự mở rộng nhanh chóng hiểu biết về vai trò của gen và sinh học phân tử trong bệnh học ung thư. Ngày càng có thêm nhiều mắt xích phân tử quan trọng trong cơ chế bệnh sinh và tiến triển tự nhiên của bệnh ung thư được xác định, là cơ sở cho sự ra đời các liệu pháp nhắm trúng đích mới (2). Các liệu pháp nhắm trúng đích sinh học đã tạo nên những bước đột phá trong điều trị bệnh ung thư, bên cạnh đó, tiếp tục đặt ra những câu hỏi, thách thức mới.
Một ví dụ điển hình trong ung thư phổi, các dấu ấn sinh học ngày một phong phú cho phép nhà lâm sàng nhận định đặc tính khối u toàn diện và sâu sắc hơn. Người bệnh có nhiều hơn cơ hội tiếp cận các liệu pháp nhắm trúng đích sinh học và nhận được kết quả điều trị tối ưu. Tuy nhiên, thăm dò sinh học phân tử trên mẫu sinh thiết mô u truyền thống bộc lộ một số nhược điểm. Bên cạnh việc để có được mẫu mô u, một thủ thuật sinh thiết xâm nhập cần được thực hiện với các nguy cơ biến chứng tiềm tàng, thêm vào đó, tính chất đa dạng, không đồng nhất của quần thể tế bào ung thư không chỉ tại khối u nguyên phát mà còn ở các tổn thương di căn khiến việc chỉ phân tích mẫu mô u không thể cung cấp kết quả phản ánh toàn diện đặc tính của quần thể đông đảo tế bào ung thư tồn tại bên trong cơ thể người bệnh (3, 4).
Trong trường hợp này, sinh thiết lỏng là một giải pháp xâm nhập tối thiểu đặc biệt hữu ích khi bệnh phẩm mẫu mô u không đủ hoặc không thể có được, cho phép xác định các dấu ấn sinh học có nguồn gốc từ khối u tại các thời điểm khác nhau trong quá trình điều trị, bao gồm cả các đột biến kháng thuốc (5, 6). Các thành phần khác nhau có thể được phân lập từ các dịch cơ thể và sử dụng trong phân tích sinh thiết lỏng như tế bào u lưu hành (Circulating tumor cells – CTCs), túi ngoại bào (Extracellular vesicles), tiểu cầu được “giáo dục” bởi khối u (Tumor-educated platelets – TEPs) hoặc DNA khối u lưu hành (ctDNA) (7). Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào ctDNA, dấu ấn sinh học có nhiều giá trị tiềm năng trong chẩn đoán và tiên lượng.
DNA tự do ngoại bào (cell free-DNA – cfDNA) lần đầu tiên được mô tả ở quần thể người khỏe mạnh bởi Mandel và cộng sự vào năm 1948 (8). Phải đến năm 1977, Leon cùng cộng sự mới phát hiện sự gia tăng nồng độ cfDNA trong huyết thanh của bệnh nhân ung thư (9) và gợi mở triển vọng to lớn của nó như một dấu ấn sinh học khối u. Nồng độ cfDNA trong máu của người khỏe mạnh trong giới hạn từ 0 đến 100 ng/mL và tăng lên > 1000 ng/mL ở bệnh nhân ung thư (4, 10). Thành phần cfDNA huyết tương có nguồn gốc từ các tế bào u được gọi là ctDNA, được nghiên cứu, ứng dụng nhiều nhất trên lâm sàng trong thăm dò đặc điểm sinh học phân tử của các khối u đặc ác tính, bao gồm ung thư phổi không tế bào nhỏ (UTPKTBN), ung thư đại trực tràng (UTĐTT), ung thư vú (11), ung thư đầu cổ (12) và ung thư hắc tố (13). ctDNA ghi dấu ấn đầu trong một nghiên cứu về đột biến KRAS/BRAF ở bệnh nhân UTĐTT (14) và sau đó được đưa vào thực hành lâm sàng để phát hiện đột biến gen EGFR trong UTPKTBN (15). Kể từ đó, dấu ấn sinh học này nhanh chóng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học, là chủ đề của hơn 870 ấn phẩm xuất bản vào năm 2021 (cơ sở dữ liệu Web of Science™, Hình 1) và hiện đang được sử dụng trong 359 thử nghiệm lâm sàng khác nhau, được liệt kê trong dữ liệu của ClinicalTrials.gov.
Mặc dù sinh thiết lỏng thường được đề cập đến với bệnh phẩm là mẫu máu ngoại vi của người bệnh, các dịch cơ thể khác như nước tiểu, nước bọt, dịch não tủy, dịch màng phổi, dịch màng ngoài tim và dịch ổ bụng cũng có thể được sử dụng (16, 17). Bằng cách này, các tràn dịch ác tính là hậu quả của sự tiến triển bệnh cũng cung cấp rất nhiều thông tin hữu ích. Ngoài ra, tế bào khối u phóng thích lượng ctDNA vào dịch cơ thể gần đó cao hơn so với máu. Thao tác bơm rửa phúc mạc được thực hiện thường quy trong các ca phẫu thuật ung thư buồng trứng đã được chứng minh là hữu ích cho xét nghiệm BRCA (19). Mặc dù cần thiết phải thực hiện các thủ thuật xâm nhập hơn để thu thập được các dịch sinh học, đây vẫn là phương án mang lại những dữ kiện giá trị về sinh học phân tử của tế bào u, thông qua việc phân tích ctDNA (18).
Phân tích ctDNA có nhiều tiềm năng ứng dụng trong thực hành lâm sàng ung thư học, từ chẩn đoán sớm, lập hồ sơ phân tử khối u giúp lựa chọn phác đồ điều trị phù hợp, cho đến phát hiện sớm các đột biến kháng thuốc. Nồng độ ctDNA có tương quan tốt với số lượng tế bào u, do đó nó có thể được sử dụng như một thông số thay thế cho kích thước u và giai đoạn bệnh (20, 21). Theo một logic tương tự, những thay đổi của nồng độ ctDNA đã được chứng minh có liên hệ chặt chẽ với diễn biến bệnh và là một cách tiếp cận không xâm nhập thích hợp để theo dõi đáp ứng với điều trị cho nhiều loại ung thư (22–24).
Tuy nhiên, cấu trúc và nguồn gốc của ctDNA cũng như các cơ chế phóng thích, giáng hóa và thanh lọc ctDNA vẫn chưa được hiểu biết rõ ràng. Trong khuôn khổ một bài viết tổng quan, chúng tôi tóm tắt động học của DNA khối u tự do ở ngoại bào, bao gồm sự cân bằng giữa phóng thích và thanh lọc ctDNA và ảnh hưởng của các yếu tố bệnh học lâm sàng tới các quá trình này.
ctDNA: Đặc điểm và cơ chế phóng thích
cfDNA bao gồm các đoạn nhỏ của chuỗi kép DNA nhân tế bào (Mã hóa và không mã hóa) và DNA ty thể (Mitochondrial DNA – mtDNA) với khoảng 40-200 cặp bazơ (Base pairs – Bp), thường gặp nhất 166 Bp tương ứng với các đoạn DNA liên quan đến nucleosome (4, 25). Mặc dù nguồn gốc chính của cfDNA là từ các tế bào máu (Bạch cầu chiếm khoảng 55% và 30% là các tế bào đầu dòng hồng cầu) (25), việc tìm hiểu các cơ quan khác nhau đóng góp như thế nào vào tổng lượng cfDNA trong các điều kiện sinh lý và bệnh lý vẫn là một chủ đề thu hút sự quan tâm.
