Công nghệ giải mã gen ung thư chẩn đoán phát hiện và điều trị bệnh sớm

29/08/2019 14:49
Công nghệ giải mã gen ung thư giúp phát hiện mầm mống bệnh chuẩn xác cao so với một số phương pháp thông dụng hiện nay. Bên cạnh đó, công nghệ này sẽ hỗ trợ cho các bác sĩ thực hiện nghiên cứu kỹ hơn về nhóm gen và giúp xác định nhanh những bệnh ung thư nguy hiểm.

1. Phát hiện ung thư sớm nhờ giải mã gen

1.1. Giải mã gen là gì

Đây là phương pháp nhằm xác định trình tự DNA do Frederick Sanger nghiên cứu và phát triển vào những năm 1975. Nguyên tắc căn bản của công nghệ này sẽ dựa trên sự hoạt động của loại enzyme DNA polymerase trong giai đoạn tổng hợp DNA. Khi đó, loại enzyme này sẽ xúc tác gắn nucleotide vào mạch đơn của DNA khi đang thu thập ở vị trí thứ 3’ chứa nhóm -OH, nhưng nếu gặp nucleotide không chứa nhóm 3'-OH dẫn đến phản ứng tổng hợp bị gián đoạn. Đặc trưng của giải mã gen là dùng dideoxynucleotide để làm ngưng sự phản ứng tổng hợp của DNA một cách tự nhiên. Theo đó, trong phản ứng sẽ dùng đoạn DNA mồi từ đoạn DNA của mạch đơn với kích thước là 20 nucleotide.

Định nghĩa về giải mã gen

Định nghĩa về giải mã gen (Nguồn: viettimes.vn)

1.2. Nguyên lý xét nghiệm giải trình gen chẩn đoán bệnh

Bên cạnh các phương pháp khám tầm soát ung thư thì nguyên lý xét nghiệm giải mã gen ung thư cũng giúp phát hiện bệnh sớm để có cách thức điều trị kịp thời. Cùng tìm hiểu và phân tích các thông tin dưới đây.

Khi 2 loại gen BRCA1 và BRCA2 gặp đột biến thì khả năng tự động chữa những tổn thương ở ADN sẽ suy giảm, nguy cơ tích tụ đột biến tăng lên, làm cho cơ thể không phục hồi được, vì thế ung thư sẽ có nguy cơ tăng từ 46-65%. Không những thế, các gen chống ung thư thiết yếu như PTEN, TP53 bị đột biến thì cơ thể lúc này cũng sẽ có tỷ lệ mắc ung thư đến 85% ở một số trường hợp.

Vì lẽ đó, công nghệ giải mã gen sẽ giúp tách các ADN ra từ nước bọt, niêm mạc nằm trong khoang miệng, những mẫu phẩm từ bệnh nhân để thực hiện xét nghiệm cũng như phân tích gen. Cơ thể chúng ta chứa nhiều gen, nhưng hai loại gen BRCA1, BRCA2 sẽ có trách nhiệm sửa chữa và hồi phục thân thể.

Sau những xét nghiệm, các bác sĩ sẽ nghiên cứu và phân tích gen để phát hiện ra các gen lỗi. Phương pháp này sẽ sàng lọc ra 20 nghìn mẫu gen để phát hiện các đột biến di truyền gây khả năng cao mắc các bệnh ung thư, cần tìm hiểu về ung thư di truyền để tránh nguy hiểm không mong muốn. Hơn nữa, để phân tích kỹ lượng gen như vậy, bác sĩ sẽ phải áp dụng siêu máy tính hay trí tuệ nhân tạo, thực hiện cung cấp các thực nghiệm mức lâm sàng và sau cùng mới đưa ra được phác đồ điều trị phù hợp.

Giải trình gen có thể chẩn đoán bệnh

Giải trình gen có thể chẩn đoán bệnh (Nguồn: vinmec.com)

2. Công nghệ giải mã gen chẩn đoán ung thư

2.1. Phương pháp Sanger

Phương pháp giải mã gen ung thư Sanger là công nghệ giải trình tự DNA được đưa vào thương mại hóa lần đầu tiên bởi Hệ thống sinh học ứng dụng (Mỹ), dựa trên sự phối hợp chọn lọc của dideoxynucleotide được kết thúc bởi chuỗi DNA polymerase trong giai đoạn sao chép DNA in vitro.

Thời gian gần đây, giải trình tự Sanger dần được thay thế bởi các phương pháp giải trình tự thế hệ mới (Next-Gen), nhất là cho những phân tích bộ gen tự động có quy mô lớn. Tuy nhiên, phương pháp Sanger vẫn được áp dụng phổ biến và rộng rãi, dành cho những dự án quy mô nhỏ và xác định kết quả của Next-Gen, có lợi thế trong những công nghệ giải trình tự ngắn như Illumina và có thể tạo ra trình tự DNA đọc hơn 500 nucleotide.

Giải trình tự thông qua phương pháp Sanger

Giải trình tự thông qua phương pháp Sanger (Nguồn: wikipedia.org)

2.2. Phương pháp giải trình tự thế hệ mới

Công nghệ giải mã gen chẩn đoán ung thư còn nối tiếp với phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới. Mở đầu là sự phát hiện cấu trúc của DNA, các bước tiến sau đó đã đạt được sự am hiểu về tính chất phức tạp cũng như hệ gen đa dạng của con người. Các đổi mới về hóa chất và thiết bị tiên tiến là công cụ đắc lực cho các dự án lớn về hệ gen người. Theo đó, lịch sử quá trình phát triển của giải trình tự gen thế hệ mới trải qua 3 giai đoạn.

Giai đoạn 1

Với giai đoạn 1 đến từ phương pháp được nghiên cứu từ nhà hóa học Frederick Sanger, ngưng ngẫu nhiên sự phản ứng từ việc tổng hợp của chuỗi phân tử DNA thông qua dideoxynucleotide.

Giai đoạn 2

Giai đoạn 2 sẽ có 3 phương pháp như sau: phương pháp đầu tiên là Pyrosequencing đo lượng PPi để giải phóng phản ứng để tổng hợp DNA, phương pháp thứ hai là Ion Semiconductor dùng để đo tín hiệu từ ion H+ hỗ trợ giải phóng trong phản ứng tổng hợp chuỗi phân tử DNA, phương pháp thứ ba là Illumina sử dụng đo tín hiệu huỳnh quang để gắn được vào hợp chất nucleotide xảy ra ở phản ứng khi tổng hợp DNA.

Giai đoạn 3

Còn với giai đoạn 3, sẽ giải trình tự nhờ vào những phân tích kỹ thuật các tín hiệu từ đơn phân tử. Sau đó, phân tích những tín hiệu của phân tử huỳnh quang được lắp vào hợp chất nucleotide bên trong phản ứng khi tổng hợp DNA trong lỗ công nghệ nano.

Công nghệ giải mã gen ung thư như trên sẽ có một số những ưu điểm: có độ dài đọc là 400bp với mức độ chính xác về sau càng cao, tân tiến hơn Sanger bởi giải trình tự gen không cần phải tách dòng để tạo thư viện, thư viện DNA được mã hóa cũng như tách riêng trong quá trình phân tích cho kết quả.

Giải trình tự gen thế hệ mới thông qua 3 giai đoạn phát triển

Giải trình tự gen thế hệ mới thông qua 3 giai đoạn phát triển (Nguồn: adayroi.com)

Không chỉ dừng lại ở đó, phát hiện ung thư sớm nhờ giải mã gen còn được tiến hành qua phương pháp tầm soát ung thư cấp độ tế bào tân tiến hiện nay. Khi xác định được gen bị đột biến gây ung thư thì các bác sĩ sẽ gửi các mẫu đến Trung tâm nghiên cứu bệnh ung thư ở Mỹ để thực hiện xét nghiệm độc lập. Từ đó, có giải pháp điều trị hiệu quả và cấp thiết cho bệnh nhân.

Qua một số thông tin về công nghệ giải mã gen ung thư được đề cập chi tiết trong bài viết, hy vọng bạn thu thập thêm cho bản thân kiến thức hữu ích về ung thư di truyền. Đừng quên truy cập website Adayroi để tham khảo các gói dịch vụ chăm sóc sức khỏe tại bệnh viện Vinmec với chất lượng tốt nhất nhé.