Luận án tiến sĩ: Đa hình thái đơn gen MUC1 và PSCA trên bệnh nhân ung thư dạ dày - Trường Đại học Y Hà Nội

Ung thư dạ dày là nguyên nhân gây tử vong do ung thư đứng hàng thứ ba trên toàn cầu. Các nước khu vực Đông Á có tỷ lệ mắc bệnh cao nhất. Nguy cơ mắc bệnh chịu sự chi phối mạnh mẽ từ yếu tố gia đình và chủng tộc. Những người có người thân bậc một mắc bệnh có nguy cơ cao gấp 2 đến 3 lần. Các nghiên cứu kết hợp toàn bộ hệ gen (GWAS) đã xác định nhiều vị trí nhạy cảm di truyền. Nguy cơ ung thư dạ dày di truyền không chỉ do các đột biến gen hiếm gặp như CDH1 gây ra. Phần lớn các trường hợp liên quan đến tích lũy các đa hình đơn nucleotide (SNP) có tần số cao trong quần thể. Các biến thể này làm suy giảm tính bền vững của tế bào biểu mô niêm mạc trước các chất độc hại. Sự kết hợp giữa kiểu gen nhạy cảm và lối sống không lành mạnh làm gia tăng đột biến tỷ lệ mắc bệnh. Tầm soát yếu tố di truyền giúp nhận diện sớm các đối tượng có nguy cơ cao trong cộng đồng.

Biến thể di truyền ung thư dạ dày bao gồm nhiều dạng biến đổi cấu trúc DNA khác nhau. Trong đó, đa hình đơn nucleotide (SNP) là dạng phổ biến nhất. SNP xảy ra khi một nucleotide đơn lẻ trong chuỗi DNA bị thay thế. Biến thể này có thể xuất hiện tại vùng mã hóa, vùng khởi động hoặc vùng không dịch mã của gen. Những thay đổi tại vị trí cắt nối exon ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hoàn thiện phân tử RNA thông tin. Hậu quả là protein tạo ra bị biến đổi về cấu trúc không gian hoặc suy giảm số lượng. Nhiều biến thể làm gián đoạn chu trình kiểm soát phân bào và ức chế quá trình chết theo chương trình của tế bào. Một số biến thể khác làm suy yếu khả năng sửa chữa tổn thương DNA. Việc tích lũy dần các đột biến thứ cấp dẫn đến sự chuyển dạng ác tính của tế bào biểu mô. Phân tích biến thể di truyền cung cấp cái nhìn toàn diện về cơ chế sinh bệnh học ở mức độ phân tử.

Ung thư biểu mô tuyến dạ dày chiếm hơn 90% tổng số các ca ung thư dạ dày. Quá trình hình thành khối u tuân theo mô hình chuỗi biến đổi mô bệnh học Correa. Quá trình bắt đầu từ niêm mạc dạ dày bình thường chuyển sang viêm dạ dày mạn tính. Tình trạng viêm kéo dài tiến triển thành viêm teo niêm mạc, dị sản ruột, nghịch sản và ung thư biểu mô. Ở mức độ phân tử, sự mất ổn định di truyền và biến đổi biểu sinh đóng vai trò cốt lõi. Các đột biến gen tích lũy làm kích hoạt các gen tiền ung thư và làm bất hoạt các gen ức chế khối u. Lớp chất nhầy bề mặt bị suy thoái khiến niêm mạc mất đi lớp màng bảo vệ tự nhiên. Các tế bào biểu mô tiếp xúc trực tiếp với dịch vị axit và các gốc oxy hóa tự do. Tình trạng này gây đứt gãy sợi DNA và thúc đẩy quá trình tăng sinh mất kiểm soát. Hiểu rõ các bước chuyển hóa này giúp tối ưu hóa chiến lược ngăn chặn khối u tiến triển.

Gen MUC1 (Mucin 1) nằm trên nhánh dài của nhiễm sắc thể số 1 (vị trí 1q22). Gen bao gồm 7 exon và mã hóa cho chuỗi polypeptide giàu liên kết O-glycosyl hóa. Cấu trúc protein MUC1 gồm hai tiểu đơn vị liên kết không cộng hóa trị. Tiểu đơn vị ngoại bào lớn chứa các chuỗi lặp lại axit amin nối tiếp nhau. Tiểu đơn vị xuyên màng gắn với đuôi bào tương chịu trách nhiệm dẫn truyền tín hiệu nội bào. MUC1 đóng vai trò như một lớp lá chắn vật lý chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn và axit dịch vị. Ngoài chức năng bảo vệ, đuôi bào tương của MUC1 tương tác với beta-catenin và các thụ thể yếu tố tăng trưởng. Sự tương tác này điều hòa quá trình biệt hóa, tăng sinh và chuyển động của tế bào biểu mô. Khi cấu trúc gen MUC1 bị biến đổi, chức năng sinh học của protein bị xáo trộn nghiêm trọng. Tế bào mất khả năng duy trì phân cực và dễ dàng chuyển dạng ác tính.

Biến thể SNP rs4072037 MUC1 là một đa hình đơn nucleotide (SNP) thay thế guanine (G) bằng adenine (A). Đa hình này nằm tại vị trí nối nhận splicing của exon 2. Alen G tạo ra vị trí cắt nối thay thế sớm hơn 9 nucleotide so với alen A. Sự thay đổi này dẫn đến việc mất 3 axit amin trong chuỗi peptide tín hiệu của protein MUC1. Kết quả là đồng phân phiên mã dạng 1 (chứa alen A) và dạng 2 (chứa alen G) có hoạt tính bảo vệ khác nhau. Người mang alen G có biểu hiện MUC1 dạng 2 với lớp màng nhầy kém bền vững hơn. Lớp chất nhầy mỏng tạo điều kiện cho các độc tố thẩm thấu sâu vào lớp tế bào đáy. Tế bào niêm mạc liên tục bị kích thích viêm và tăng sinh bù trừ. Quá trình tái tạo kéo dài làm tăng xác suất phát sinh các sai sót trong sao chép DNA. Điều này trực tiếp thúc đẩy quá trình sinh ung thư biểu mô tuyến dạ dày.

Nhiều công trình khoa học chứng minh alen A của SNP rs4072037 MUC1 có vai trò bảo vệ niêm mạc dạ dày. Người mang kiểu gen AA hoặc AG có tỷ lệ mắc ung thư dạ dày thấp hơn đáng kể so với người mang kiểu gen GG. Dạng phiên mã hoàn chỉnh của alen A tạo ra protein MUC1 có cấu trúc không gian chuẩn xác. Phân tử này glycosyl hóa tối ưu, giúp tăng cường độ dẻo dai của lớp gel nhầy bề mặt. Khả năng chống chịu axit dịch vị và men tiêu hóa của tế bào biểu mô được nâng cao rõ rệt. Đuôi bào tương của MUC1 dạng 1 cũng ức chế hiệu quả các tín hiệu sinh khối u nội bào. Sự hiện diện của alen A giúp giảm thiểu mức độ viêm mạn tính và ngăn ngừa tổn thương tiền ung thư. Đánh giá sự phân bố của alen A hỗ trợ phân loại mức độ nguy cơ ung thư dạ dày di truyền trong các nhóm dân cư.

Gen PSCA (Prostate Stem Cell Antigen) nằm trên nhánh ngắn của nhiễm sắc thể số 8 (vị trí 8q24.3). Vùng nhiễm sắc thể này chứa nhiều điểm nóng liên quan đến tính nhạy cảm với các bệnh ung thư biểu mô. Gen PSCA gồm 3 exon và 2 intron, mã hóa chuỗi peptide gồm 123 axit amin. Protein PSCA hoàn chỉnh được định vị trên bè lipid của màng tế bào nhờ phần đuôi GPI. Tại niêm mạc dạ dày khỏe mạnh, PSCA biểu hiện chủ yếu ở vùng biểu mô eo tuyến dạ dày. Đây là khu vực tập trung các tế bào gốc và tế bào tiền thân chịu trách nhiệm tái tạo niêm mạc. PSCA hoạt động như một chất ức chế tăng trưởng tế bào và điều hòa tín hiệu miễn dịch cục bộ. Khi biểu hiện PSCA bị ức chế, các tế bào gốc phân chia không kiểm soát. Quá trình tích lũy sai hỏng di truyền diễn ra nhanh chóng, mở đường cho sự phát triển của các khối u ác tính.

Biến thể SNP rs2294008 PSCA là đa hình thay thế nucleotide C bằng T tại exon 1 của gen. Vị trí này làm thay đổi codon khởi đầu dịch mã từ ATG thành GTG hoặc thay đổi trình tự peptide tín hiệu. Alen T làm giảm đáng kể hiệu quả phiên mã và giảm nồng độ protein PSCA trong tế bào. Người mang kiểu gen TT hoặc CT có nguy cơ mắc ung thư dạ dày cao hơn người mang kiểu gen CC. Alen T đặc biệt liên quan chặt chẽ với ung thư dạ dày thể lan tỏa và vị trí không tâm vị. Tỷ suất chênh (OR) ở người mang alen T tăng rõ rệt trong nhiều nghiên cứu dịch tễ học tại châu Á. Sự thiếu hụt PSCA làm giảm tính ổn định cấu trúc mô học và thúc đẩy xâm lấn tế bào u. Xác định kiểu gen SNP rs2294008 PSCA cung cấp thông tin quý giá để dự báo nguy cơ ung thư dạ dày di truyền.

Biến thể SNP rs2976392 PSCA nằm trong vùng liên kết di truyền chặt chẽ với SNP rs2294008. Đây là đa hình thay thế nucleotide G bằng A tại exon 3 của gen PSCA. Đa hình này liên kết mất cân bằng cao với các vị trí điều hòa hoạt động của gen. Alen A của biến thể làm biến đổi cấu trúc không gian và tính bền vững của chuỗi polypeptide. Sự thay đổi này làm gián đoạn tương tác giữa protein PSCA và các thụ thể màng lân cận. Hậu quả là tế bào biểu mô giảm độ nhạy cảm với các tín hiệu kích hoạt chết theo chương trình. Khả năng tự sửa chữa và thanh thải tế bào đột biến của mô dạ dày bị suy giảm nặng nề. Sự kết hợp giữa hai alen nguy cơ của rs2294008 và rs2976392 làm gia tăng nguy cơ ung thư biểu mô tuyến dạ dày. Phân tích haplotype của hai SNP này mang lại độ chính xác cao trong đánh giá nguy cơ di truyền.

Nhiễm khuẩn Helicobacter pylori kích hoạt dòng thác phản ứng viêm dữ dội tại biểu mô dạ dày. Vi khuẩn tiết ra các yếu tố độc lực mạnh như CagA và VacA gây độc trực tiếp cho tế bào. Khi người bệnh mang biến thể SNP rs4072037 MUC1 dạng GG, lớp gel nhầy bị suy yếu nghiêm trọng. Vi khuẩn dễ dàng xuyên qua màng nhầy và bám dính trực tiếp lên thụ thể bề mặt tế bào. Sự gắn kết này tạo điều kiện cho CagA được bơm trực tiếp vào bào tương tế bào biểu mô. CagA làm biến đổi hình thái tế bào và kích hoạt con đường tín hiệu gây ung thư. Đồng thời, sự suy giảm PSCA do SNP rs2294008 PSCA làm suy yếu cơ chế tự hủy của tế bào bị tổn thương. Sự phối hợp giữa yếu tố nhiễm trùng và khiếm khuyết di truyền làm tăng nguy cơ ung thư dạ dày lên gấp nhiều lần. Độc lực vi khuẩn kết hợp với nền gen nhạy cảm thúc đẩy tế bào chuyển dạng ác tính nhanh chóng.

Viêm teo niêm mạc và dị sản ruột là hai giai đoạn tiền ung thư then chốt trong chuỗi bệnh sinh Correa. Tình trạng viêm mạn tính do vi khuẩn phá hủy dần các tuyến dạ dày chính và tuyến viền. Mô dạ dày bị teo đét được thay thế bằng các tuyến biểu mô có hình thái tương tự niêm mạc ruột non hoặc ruột già. Những người mang biến thể di truyền ung thư dạ dày trên gen PSCA và MUC1 có tốc độ teo tuyến nhanh hơn. Sự biểu hiện bất thường của các mucin dạng ruột phản ánh sự mất biệt hóa của tế bào biểu mô. Tỷ lệ Pepsinogen I/II huyết thanh giảm sâu phản ánh mức độ teo nghiêm trọng của niêm mạc thân vị. Nồng độ axit dịch vị suy giảm tạo điều kiện cho các vi khuẩn yếm khí khác sinh sôi và tạo hợp chất nitrosamine sinh ung thư. Các tổn thương này tích lũy dần nghịch sản từ mức độ nhẹ đến nặng và chuyển hóa thành ung thư biểu mô tuyến dạ dày.

Đa hình đơn nucleotide (SNP) không chỉ ảnh hưởng đến hàng rào bảo vệ mà còn điều hòa phản ứng miễn dịch tại chỗ. Khi niêm mạc bị vi khuẩn xâm lấn, hệ miễn dịch bẩm sinh và thích ứng được huy động nhanh chóng. Các đa hình trên gen MUC1 và PSCA làm thay đổi quá trình sản xuất các cytokine tiền viêm như IL-1beta, TNF-alpha và IL-8. Phản ứng viêm quá mức tạo ra nồng độ cao các gốc tự do oxy hóa (ROS) và nitơ tự do (RNS). Các chất oxy hóa này tấn công trực tiếp vào cấu trúc DNA, gây đột biến gen p53 và các gen kiểm soát khối u khác. Đồng thời, các tế bào miễn dịch giảm khả năng phát hiện và tiêu diệt các tế bào chuyển dạng dị sản. Sự mất cân bằng miễn dịch tạo ra vi môi trường thuận lợi cho khối u hình thành và phát triển. Đánh giá đa hình SNP giúp hiểu rõ hơn cơ chế trốn thoát miễn dịch của tế bào ung thư.

Sàng lọc sớm là chìa khóa then chốt để giảm thiểu tỷ lệ tử vong do ung thư dạ dày gây ra. Xét nghiệm giải trình tự hoặc kỹ thuật PCR-RFLP giúp xác định nhanh các đa hình đơn nucleotide (SNP). Các chỉ dấu như SNP rs4072037 MUC1, SNP rs2294008 PSCA và SNP rs2976392 PSCA được tích hợp vào bảng điểm đa gen nguy cơ (PRS). Bảng điểm này kết hợp thông tin về tiền sử gia đình, tình trạng nhiễm khuẩn Helicobacter pylori và nồng độ Pepsinogen huyết thanh. Mô hình dự báo nguy cơ toàn diện giúp xác định chính xác những người có nguy cơ ung thư dạ dày di truyền cao. Nhóm đối tượng này được chỉ định nội soi phóng đại nhuộm màu định kỳ để phát hiện sớm các ổ loạn sản vi thể. Can thiệp cắt niêm mạc qua nội soi (EMD/ESD) ở giai đoạn rất sớm giúp người bệnh bảo tồn toàn bộ dạ dày và khỏi bệnh hoàn toàn.

Các biến thể di truyền không chỉ cảnh báo nguy cơ mắc bệnh mà còn có ý nghĩa tiên lượng độc lập. Bệnh nhân ung thư biểu mô tuyến dạ dày mang alen T của SNP rs2294008 PSCA thường có độ ác tính mô học cao hơn. Khối u của nhóm này có xu hướng xâm lấn sâu qua lớp thanh mạc và di căn hạch sớm hơn. Nguy cơ tái phát sau phẫu thuật triệt căn ở những bệnh nhân này cũng cao hơn rõ rệt. Tương tự, kiểu gen GG của SNP rs4072037 MUC1 liên quan đến thời gian sống thêm toàn bộ (OS) và thời gian sống không bệnh (DFS) ngắn hơn. Phân tích kiểu gen giúp các bác sĩ ung bướu đánh giá chính xác diễn tiến của bệnh ngay từ thời điểm chẩn đoán ban đầu. Từ đó, bác sĩ có thể đưa ra kế hoạch điều trị bổ trợ tích cực hơn cho những ca bệnh có tiên lượng xấu.

Y học chính xác hướng tới việc lựa chọn phác đồ điều trị phù hợp nhất dựa trên đặc điểm di truyền của từng bệnh nhân. Hiểu rõ cấu trúc và biểu hiện của gen MUC1 và PSCA mở ra các đích tác động điều trị mới. Các kháng thể đơn dòng và liệu pháp tế bào miễn dịch CAR-T nhắm vào MUC1 và PSCA đang được thử nghiệm lâm sàng tích cực. Bệnh nhân mang kiểu gen nguy cơ cao có thể hưởng lợi từ các phác đồ hóa trị kết hợp thuốc miễn dịch sớm. Đồng thời, việc diệt trừ triệt để vi khuẩn Helicobacter pylori được chỉ định bắt buộc cho những người mang biến thể nhạy cảm di truyền. Chiến lược can thiệp sớm giúp đảo ngược các tổn thương viêm teo và ngăn ngừa tái phát khối u thứ hai. Sự kết hợp giữa di truyền học phân tử và lâm sàng mang lại hy vọng lớn trong việc kiểm soát toàn diện ung thư dạ dày.