Cơ chế điều khiển của gen tác động mạnh tới căn bệnh ung thư

27/07/2020
nghien-cuu-co-che-gen-va-ung-thu-tech-moss.jpg

(TECH MOSS) Khi các tế bào ung thư phát triển, nhiều gen của chúng trở nên hoạt động quá mức trong khi các gen khác bị từ chối. Những thay đổi di truyền này có thể giúp các khối u phát triển ngoài tầm kiểm soát; khiến chúng trở nên hung dữ hơn, thích nghi với các điều kiện thay đổi. Cuối cùng, nó khiến khối u di căn và lan rộng ra các nơi khác trong cơ thể.

Xem thêm:

Tổng quan về nghiên cứu y khoa

Các nhà nghiên cứu của MIT và Đại học Harvard có một số phát hiện to lớn. Đó là một loạt các thay đổi cấu trúc thành “chromatin”, hỗn hợp protein, DNA và RNA tạo nên nhiễm sắc thể của tế bào. Trong một nghiên cứu về khối u phổi chuột, các nhà nghiên cứu đã xác định được 11 trạng thái nhiễm sắc thể (trạng thái biểu sinh). Các nhà nghiên cứu chỉ rằng các tế bào ung thư có thể đi đến các vị trí khác khi chúng trở nên hung dữ hơn.

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu biểu sinh đơn bào để mô tả toàn diện các gen điều chỉnh sự tiến hóa của khối u ung thư. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cho thấy một phân tử chủ chốt mà họ tìm thấy tế bào chỉ dấu ung thư mạnh mẽ hơn. Các chỉ dấu này giúp phát hiện các dạng ung thư phổi tiến triển ở người.

Kiểm soát biểu sinh

Bộ gen của một tế bào chứa tất cả các vật liệu di truyền của nó. Epigenome đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định gen nào sẽ được biểu hiện. Bộ gen của mọi tế bào đều có sự biến đổi biểu sinh. Đó là biến đổi protein và các hợp chất hóa học gắn vào DNA nhưng không làm thay đổi trình tự của nó. Những sửa đổi này, thay đổi theo loại tế bào, ảnh hưởng đến khả năng tiếp cận của gen. Những sửa đổi này làm cho một tế bào phổi khác biệt với tế bào thần kinh.

nghien-cuu-co-che-gen-va-ung-thu-tech-moss

Thay đổi biểu sinh cũng có thể ảnh hưởng đến sự tiến triển của bệnh ung thư. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu từ đại học MIT và Havard đã bắt đầu phân tích những thay đổi biểu sinh xảy ra khi khối u phổi phát triển ở chuột. Họ đã nghiên cứu một mô hình chuột với bệnh ung thư biểu mô tuyến phổi. Các nhà khoa học cũng nghiên cứu kết quả từ hai đột biến gen cụ thể. Từ đó. họ tóm tắt được sự phát triển của khối u phổi ở người.

Công nghệ mới để phân tích biểu mô tế bào đơn mà Buenrostro đã phát triển trước đó được sử dụng. Các nhà nghiên cứu đã phân tích những thay đổi biểu sinh xảy ra khi các tế bào khối u phát triển từ giai đoạn đầu sang giai đoạn sau. Họ cũng kiểm tra các tế bào khối u đã di căn ra khỏi phổi.

Phân tích này cho thấy 11 trạng thái nhiễm sắc khác nhau. Các trạng thái được phân loại dựa trên các vị trí thay đổi biểu sinh và mật độ của chất nhiễm sắc. Trong một khối u duy nhất, có thể có các tế bào từ tất cả 11 trạng thái. Điều này cho thấy các tế bào ung thư có thể đi theo các con đường tiến hóa khác nhau.

Cơ chế gen và ung thư

Đối với mỗi trạng thái, các nhà nghiên cứu cũng xác định những thay đổi tương ứng trong đó các bộ điều chỉnh gen; được gọi là các yếu tố phiên mã liên kết với nhiễm sắc thể. Khi các yếu tố phiên mã liên kết với vùng gen điều hòa, chúng bắt đầu sao chép gen đó vào RNA thông tin, chủ yếu kiểm soát gen nào đang hoạt động. Sửa đổi Chromatin có thể làm cho các gen điều hòa ít nhiều có thể tiếp cận được với các yếu tố phiên mã.

Nếu chromatin mở, một yếu tố phiên mã có thể liên kết và kích hoạt một lập trình gen cụ thể. Khi cấu trúc của nhiễm sắc thể của các tế bào khối u thay đổi, các yếu tố phiên mã có xu hướng nhắm vào các gen sẽ giúp các tế bào mất đi bản sắc ban đầu là các tế bào phổi và trở nên ít biệt hóa hơn. Cuối cùng, nhiều tế bào cũng có được khả năng rời khỏi vị trí chức năng ban đầu của chúng và gieo mầm các khối u mới.

Phần lớn quá trình này được kiểm soát bởi một yếu tố phiên mã gọi là RUNX2. Trong các tế bào ung thư tích cực hơn, RUNX2 thúc đẩy phiên mã các gen cho protein được tiết ra bởi các tế bào. Những protein này giúp điều chỉnh lại môi trường xung quanh khối u để giúp các tế bào ung thư dễ dàng thoát ra hơn.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tế bào khối u tích cực, tiền ung thư này rất giống với các tế bào khối u đã di căn.

“Điều đó cho thấy rằng khi các tế bào này ở trong khối u nguyên phát, chúng thực sự đã thay đổi trạng thái nhiễm sắc thể của chúng để trông giống như một tế bào di căn trước khi chúng di cư ra môi trường”, LaFave nói. “Chúng tôi tin rằng chúng đã trải qua một sự thay đổi biểu sinh trong khối u nguyên phát cho phép họ di cư và sau đó gieo hạt ở một vị trí xa như các hạch bạch huyết hoặc gan.”

Một dấu ấn sinh học mới

Các nhà nghiên cứu cũng so sánh các trạng thái nhiễm sắc thể mà họ xác định trong các tế bào khối u chuột với trạng thái nhiễm sắc thể tìm thấy trong các khối u phổi của con người. Họ phát hiện ra rằng RUNX2 cũng được nâng lên trong các khối u ở người mạnh hơn. Điều này cho thấy rằng nó có thể đóng vai trò như một dấu ấn sinh học để dự đoán kết quả của bệnh nhân.

“Trạng thái dương tính của RUNX được dự đoán rất cao về khả năng sống sót kém ở bệnh nhân ung thư phổi ở người”, LaFave nói. “Chúng tôi cũng đã chỉ ra điều ngược lại, nơi chúng tôi có chữ ký của các trạng thái sớm và họ dự đoán tiên lượng tốt hơn cho bệnh nhân. Điều này cho thấy rằng bạn có thể sử dụng các mạng điều hòa gen đơn bào này làm mô đun dự đoán ở bệnh nhân.”

RUNX cũng có thể là một mục tiêu ma túy tiềm năng; mặc dù theo truyền thống, rất khó để thiết kế các loại thuốc nhắm vào các yếu tố phiên mã vì chúng thường thiếu các cấu trúc được xác định rõ có thể hoạt động như các vị trí lắp thuốc. Các nhà nghiên cứu cũng đang tìm kiếm các mục tiêu tiềm năng khác trong số các thay đổi biểu sinh mà họ đã xác định ở các trạng thái tế bào khối u tích cực hơn. Những mục tiêu này có thể bao gồm các protein được gọi là chất điều chỉnh chromatin. Các protein này chịu trách nhiệm kiểm soát các biến đổi hóa học của chromatin.

“Các bộ điều chỉnh Chromatin được nhắm mục tiêu dễ dàng hơn vì chúng có xu hướng là enzyme”, LaFave nói. “Chúng tôi đang sử dụng khuôn khổ này để cố gắng hiểu đâu là mục tiêu quan trọng đang thúc đẩy các quá trình chuyển đổi trạng thái này, và sau đó mục tiêu nào có thể đạt được về mặt trị liệu.”

Nghiên cứu được tài trợ bởi một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của Quỹ Ung thư Damon Runyon, Tập đoàn Paul G. Allen Frontiers, Viện Y tế Quốc gia và Viện Hỗ trợ (cốt lõi) của Viện Koch từ Viện Ung thư Quốc gia.

Nguồn dịch: Tài liệu được cung cấp bởi Viện Công nghệ Massachusetts. Bản gốc được viết bởi Anne Trafton.

Techmoss.vn

Thông tin liên hệ


Đăng ký nhận tin

Một tháng chúng tôi có những đợt giảm giá dịch vụ và sản phẩm nhằm tri ân khách hàng. Để có thể cập nhật kịp thời những đợt giảm giá này, vui lòng nhập địa chỉ email của bạn vào ô dưới đây

Copyright by Tech Moss 2020. All rights reserved.