Sắp tới có thể chỉ cần một mẫu máu là đủ để chẩn đoán nhiều loại ung thư phổ biến, hay theo dõi tình trạng ung thư trong cơ thể bệnh nhân và đáp ứng với phương pháp trị liệu. Trước đây, cùng một cách tiếp cận, người ta thực hiện dựa trên việc theo dõi mức độ ADN của khối u lưu chuyển trong máu, cách làm này tốn nhiều công sức và thời gian vì phải điều chỉnh cho phù hợp với mỗi bệnh nhân hoặc chưa đạt đủ độ chính xác.
Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại Đại học Dược Stanford đã tìm ra cách để triển khai kỹ thuật chẩn đoán này đến các phòng khám. Phương pháp này có độ nhậy cao và đặc hiệu, có thể được áp dụng rộng rãi với nhiều loại ung thư. Nhóm nghiên cứu đã dùng kỹ thuật này để xác định chính xác khoảng 50% số người có ung thư phổi giai đoạn 1 và tất cả bệnh nhân có ung thư tiến triển ở giai đoạn sau.
“Chúng tôi bắt đầu phát triển một phương pháp có thể vượt qua hai trở ngại lớn khi nghiên cứu sự lưu chuyển của ADN khối u. Đầu tiên, cần phải thật sự rất nhạy để phát hiện một lượng ADN khối u vô cùng bé có trong máu. Thứ hai, để có thể sử dụng lâm sàng, cần phải có một loại xét nghiệm có thể thực hiện trên đa số bệnh nhân với một loại ung thư nhất định,” Tiến sỹ Maximilan Diehn, cho hay. Ông hiện đang là trợ giảng khoa ung thư xạ trị.
Nhóm nghiên cứu công bố phát hiện của họ trên trang web Nature Medicine vào ngày 6/4/2014. Diehn chia sẻ quyền chủ biên với Tiến sỹ Ash Alizadeh, trợ giảng khoa dược. Nghiên cứu sinh Aaron Newman và Tiến sỹ Scott Bratman cùng đồng tác giả.
“Khối u lỏng”
“Chúng tôi đang cố gắng phát triển một phương pháp tổng quát để chẩn đoán và đo lường gánh nặng của căn bệnh,” Alizadeh cho biết. “Rất dễ tiếp cận đường máu, vì thế ung thư máu như bệnh bạch cầu có thể được theo dõi thuận lợi hơn so với khối u đặc. Bằng cách phát triển một phương pháp xét nghiệm ADN tổng quát để theo dõi luồng di chuyển của ADN khối u, chúng tôi đang thực tế cố gắng biến đổi khối u đặc thành khối u lỏng để có thể dễ dàng phát hiện và theo dõi.”
Thậm chí khi không có liệu pháp điều trị, tế bào ung thư vẫn đang liên tục phân chia và chết đi. Khi chết đi, chúng thả ADN vào máu, giống như gởi thông điệp di truyền trong 1 cái vỏ chai. Bằng cách đọc những thông điệp này – được lấy ra từ 1 trong số 1000 hay 10.000 “cái chai” được thả từ tế bào ung thư, bác sĩ lâm sàng không cần xâm lấn vẫn có thể nhanh chóng theo dõi kích cỡ khối u, đáp ứng của cơ thể với liệu pháp và thậm chí cách thức khối u đột biến tiến hóa qua thời gian khi đối mặt với liệu pháp điều trị hay các áp lực được lựa chọn khác.
“Phần lớn các ADN lưu chuyển trong máu là từ các tế bào bình thường và không phải tế bào ung thư, ngay cả với bệnh nhân mắc ung thư giai đoạn sau,” Bratman cho biết. “Cần có một chiến lược toàn diện để cô lập ADN lưu chuyển trong máu và tìm ra các đột biến hiếm gặp có liên quan đến ung thư. Để nâng cao độ nhạy của kỹ thuật này, chúng tôi đã tối ưu hóa phương pháp tách chiết, nhân bội và giải trình tự ADN.”
Nhóm nghiên cứu sử dụng kỹ thuật đúp CAPP-Seq – Cancer Personalized Profiling by deep Sequencing. Kỹ thuật này đủ nhạy để có thể phát hiện ra chỉ một phân tử của ADN khối u trong nằm trong 10.000 phân tử của ADN khỏe mạnh có trong máu. Mặc dù nhóm nghiên cứu chỉ tập trung trên những bệnh nhân ung thư phổi, phương pháp này sẽ được ứng dụng rộng rãi cho nhiều loại khối u đặc khác ở khắp cơ thể. Có thể trong tương lai kỹ thuật này không chỉ được dùng để theo dõi sự tiến triển của bệnh nhân đã được chẩn đoán trước đó, mà còn có thể sàng lọc những người khỏe mạnh hay một bộ phận dân cư có dấu hiệu bất thường.
Khác biệt ở từng bệnh nhân
“Ung thư là một bệnh liên quan đến gen,” Alizadeh cho hay. “Nhưng khác với Hội chứng Down vốn chỉ có 1 nguyên nhân chính, phần lớn các loại ung thư đều rất khó để xác định nguyên nhân do một loại bất thường gen hay đột biến cụ thể ở mỗi bệnh nhân. Thay vào đó, mỗi loại ung thư đều có xu hướng khác biệt về gen từ bệnh nhân này đến bệnh nhân khác, mặc dù giữa các bệnh nhân có thể có chung một nhóm các đột biến gen đối với một loại ung thư.
Vì thế nhóm nghiên cứu đã chọn hướng tiếp cận trên quy mô dân số. Dữ liệu dân số quốc gia như The Cancer Genome Atlas chứa đựng trình tự ADN của khối u thu thập từ hàng ngàn bệnh nhân, từ đó xác định chính xác những vị trí sai khác giữa ADN ung thư và ADN bình thường. Mặc dù ý nghĩa của sự thay đổi ở mỗi người không phải lúc nào cũng rõ ràng, người ta đang dần tiến tới khả năng tạo ra nhóm các đột biến đặc trưng của mỗi loại ung thư bao gồm sự thay đổi nucleotide, chèn vào hay xóa đi những đoạn gen nhỏ và đảo lộn vị trí các phân vùng trên ADN. Không phải bệnh nhân nào cũng có tất cả các loại đột biến này, mà gần như tất cả đều có ít nhất một trong số này.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu từ việc thu thập dữ liệu sinh học của 407 bệnh nhân có ung thư phổi, sau đó tìm kiếm những phân vùng trên hệ gen có nhiều khả năng mang đột biến liên quan đến ung thư.
“Chúng tìm những gen thường hay bị biến đổi, và sau đó dùng máy tính phân tích để xác định cái mà chúng tôi gọi là kiến trúc gen của ung thư. Alizadeh chia sẻ. “Từ đó chúng tôi có thể định vị khu vực tốt nhất trong hệ gen để có thể xác định và theo dõi căn bệnh.”
Họ xác định được 139 gen đột biến vài lần ở ung thư phổi, chiếm khoảng 0,004% hệ gen người. Kế tiếp, họ thiết kế oligonucleotide, một nhóm gồm nhiều đoạn ADN ngắn, bọc những phân vùng này. Các oligonucleotide này sau đó được dùng để giải trình tự rất kỹ các ADN xung quanh (mỗi phân vùng được giải trình tự khoảng 10.000 lần).
Giữ chi phí thấp
“Chỉ giải trình tự những phân vùng trên hệ gen có nhiều khả năng mang đột biến liên quan đến ung thư, chúng tôi thể giữ chi phí ở mức thấp và xác định nhiều loại đột biến trên một bệnh nhân,” Diehn chia sẻ. Các phương pháp theo dõi ADN khối u khác chỉ dựa vào một đột biến đặc trưng của một loại ung thư, tuy nhiên không phải bệnh nhân nào cũng có đột biến này khi mang trong người ung thư đó. Theo dõi không chỉ một loại đột biến sẽ làm tăng tính chính xác và cho phép nhóm nghiên cứu linh hoạt hơn khi xem cách thức ung thư thay đổi theo thời gian.
“Hiện tại vẫn chưa có dấu sinh học đáng tin cậy cho các bệnh nhân ung thư phổi, đây là loại ung thư phổ biến nhất và là sát thủ số 1,” Diehn cho biết. “Chúng tôi rất phấn khích với kết quả này bởi vì nó có thể tạo nên một cuộc cách mạng trong cuộc chiến chống lại căn bệnh khủng khiếp này.”
Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu sử dụng các oligonucleotide để chọn lựa giải trình tự những mẫu khối u từ các bệnh nhân và xác định những loại đột biến cụ thể có trong mỗi khối u. Nhóm nghiên cứu bắt đầu với một bộ khung các oligonucleotide được thiết kế sẵn và nhanh chóng nhắm chính xác đến các đột biến cụ thể ở bệnh nhân, từ đó theo dõi diễn biến căn bệnh.
“Ưu điểm nổi bật của cách làm này chúng tôi có thể theo dõi nhiều cấp của đột biến và tích hợp tất cả các thông tin này thành một tín hiệu rõ ràng hơn nhiều,” Newman giải thích. “Chúng tôi cũng đã phát triển phương pháp thống kê để khữ nhiễu trong mẫu. Từ đó cứ mỗi phút có thể xác định số lượng ADN ung thư có trong máu.”
Khi kỹ thuật này được áp dụng cho các bệnh nhân ung thư phổi, nhóm nghiên cứu có thể phát hiện căn bệnh ở tất cả bệnh nhân ở giai đoạn 2 hoặc cao hơn, và một nửa số bệnh nhân giai đoạn 1, giai đoạn sớm nhất của căn bệnh. Hơn nữa, mức độ ADN khối u đo được trong máu có tính tương đồng cao với kích thước khối u ước tính bằng các phương pháp truyền thống như chụp CT và PET. Điều này cho thấy CAPP-Seq có thể được sử dụng để theo dõi khối u với chi phí thấp khi so với các phương pháp hình ảnh phổ biến khác.
<Theo Stanford School of Medicine>
