Hotline 247
04 6662 6362
 
Hà Nội
0968 378 899
 
Hồ Chí Minh
01289 777 888

Quá trình chuyển đổi của tế bào thành tế bào ung thư

BioMedia

Tế bào ung thư có khả năng phát triển và sinh sôi ở tốc độ vượt xa tốc độ bình thường. Nói cách khác, ung thư là một dạng bệnh lý tế bào, là rối loạn ở mức độ tế bào, gây ra do sự thay đổi của một quá trình sinh học bình thường – sự phân chia tế bào. Nguyên nhân là do các protein tham gia điều khiển chu trình tế bào không còn hoạt động chính xác, từ đó tế bào phát triển và phân chia không kiểm soát, hình thành khối u, sau đó là phát triển khả năng lây lan, có khả năng di chuyển khắp cơ thể.

Với các thành tựu đã đạt được trong nuôi cấy tế bào invitro, các nhà khoa học đã xác định được các gen liên quan đến kiểm soát chu trình tế bào, thông qua các thí nghiệm chuyển đổi các tế bào bình thường thành các tế bào ung thư và ngược lại. Có hai nhóm gen chính liên quan đến quá trình này, gồm: gen ung thư – gen thúc đẩy chu trình tế bào diễn ra và gen ức chế khối u – gen ức chế chu trình tế bào diễn ra.

Hình 1: Kiểm soát chu trình tế bào bởi gen ức chế khối u và gen ung thư.

Các điểm kiểm soát được thể hiện bằng các thanh màu đỏ. Các giai đoạn của chu kỳ tế bào được chỉ ra: G1: Gap 1, S: tổng hợp ADN, G2: Gap 2 và M: nguyên phân. Gen ức chế khối u hoạt động bằng cách duy trì các điểm kiểm soát (mũi tên) trong khi các gen ung thư cho phép các điểm kiểm soát vượt qua (vạch dừng).

Gen ung thư mã cho các protein có chức năng kích thích tế bào tăng trưởng và phân chia, ví dụ như các thụ thể bề mặt đáp ứng với các nhân tố tăng trưởng, các protein là các yếu tố khởi đầu sao chép ADN. Ở các tế bào bình thường, các gen ung thư này được gọi là gen tiền ung thư, chúng hoạt động bình thường và mã cho các protein hoạt động bình thường. Gen tiền ung thư biến đổi thành gen ung thư dẫn đến việc protein mà chúng mã hóa tăng hoạt tính, khiến tế bào tăng sinh mất kiểm soát và hình thành khối u, thậm chí còn có thể đưa tế bào thoát khỏi chương trình tự chết (apoptosis) bình thường và trở nên bất tử. Gen tiền ung thư biến thành gen ung thư có thể do đột biến làm thay đổi trình tự acid amin hoặc do sự chuyển đoạn nhiễm sắc thể (NST Philadelphia) hình thành nên protein dung hợp, khiến cho protein mà chúng mã hóa thay vì có hai trạng thái bất hoạt và có hoạt tính phụ thuộc vào tín hiệu của tế bào lại luôn ở trạng thái có hoạt tính và hoạt động liên tục. Ngoài ra, gen tiền ung thư cũng được coi là gen ung thư khi gen tiền ung thư này hình thành nhiều bản sao trong tế bào, kết quả là nhân lên sự biểu hiện của chúng trong tế bào.

5

Hình 2: Ba loại biến đổi di truyền chính dẫn đến hoạt hóa gen ung thư.

Gen tiền ung thư (trên cùng) được mô tả gồm một trình tự điều hòa (regulatory sequence- RS), tiếp đến là vùng mã hóa (của gen). Trong ví dụ đầu tiên, hình ngôi sao chỉ ra sự thay thế nucleotide trên một phần của gen. Trong trường hợp ví dụ về sự chuyển vị, một trình tự điều hòa khác chịu trách nhiệm kích thích phiên mã của môt protein dung hợp. Trong ví dụ về sự khuếch đại, sự có mặt nhiều bản sao của gen gây ra sự biểu hiện quá mức.

Gen ức chế khối u mã cho các protein mà chức năng của chúng là ức chế sự sinh trưởng và phân chia của tế bào hoặc thậm chí là kích thích tế bào đi vào chương trình tự chết (apoptosis). Do vậy, các gen này nếu bị bất hoạt sẽ dẫn đến việc tế bào tăng sinh không kiểm soát. Hai gen RB1 và p53 là hai gen được nghiên cứu nhiều nhất của nhóm gen này. RB1 mã cho protein pRB, có hoạt tính ngừng biểu hiện các gen cần thiết để tế bào đi vào pha S. Các đột biến chủ yếu xảy ra ở RB1 là các đột biến dịch khung hoặc mất đoạn, làm xuất hiện sớm “stop codon”, dẫn đến protein biểu hiện mất hoạt tính. Protein p53 có chức năng khi có tổn thương ở ADN, p53 sẽ làm ngừng chu trình tế bào cho đến khi ADN bị tổn thương được sửa chữa hoặc nếu ADN không còn khả năng sửa chữa, p53 có thể làm cho tế bào đi vào con đường tự chết. Các đột biến làm bất hoạt protein p53 khiến cho tế bào tiếp tục phân chia kể cả khi ADN có mang thương tổn, từ đó tích lũy thêm các đột biến có thể dẫn đến hình thành tế bào ung thư.

Trong những nghiên cứu ban đầu về ung thư, các tế bào bình thường chuyển thành tế bào ung thư dưới sự kích thích của virus xâm nhiễm, do virus có khả năng thúc đẩy sự nhân chia tế bào nhằm phục vụ cho quá trình nhân lên của chính bản thân chúng. Do sau khi xâm nhiễm, virus thay đổi những vị trí ADN có khả năng thúc đẩy hoạt động chu trình tế bào, cộng thêm với đặc điểm hệ gen của virus rất nhỏ, các nhà hoa học có thể dựa vào các đặc tính này để phát hiện ra các thay đổi di truyền dẫn đến chuyển đổi trạng thái của tế bào.

Các tế bào ung thư có đặc điểm khác với các tế bào bình thường như thế nào khi được nuôi cấy? Đầu tiên, chúng không đòi hỏi phải bám vào bề mặt đĩa nuôi cấy, thay vào đó chúng có thể phát triển trong môi trường thạch hoặc dưới dạng huyền phù.

2

Hình 3: Tế bào bị chuyển đổi biểu hiện nhiều đặc tính sinh trưởng khác với tế bào không bị chuyển.

Tế bào không được chuyển đổi (hình a và b) yêu cầu bề mặt sinh trưởng và ức chế khả năng liên lạc để ngăn chặn khả năng chen chúc. Ngược lại, các tế bào bị chuyển (hình c) không đòi hỏi bề mặt sinh trưởng và hình thành nên dạng mật độ khuẩn lạc cao được gọi là foci.

Điều này phản ánh khả năng di động của tế bào ung thư, khả năng phá vỡ các chất xung quanh chúng để tạo thêm không gian để phát triển và phân chia cũng như giảm sự ức chế do các mối liên kết thường ngăn cản khi các tế bào trở nên quá đông đúc. Thứ hai, thay vì phát triển định hướng thành một lớp, các tế bào này sẽ chồng lên nhau một cách lộn xộn, một lần nữa thể hiện sự giảm liên lạc giữa các tế bào để giảm sự liên lạc có tính ức chế giữa các tế bào với nhau. Đặc điểm thứ ba của các tế bào ung thư là yêu cầu của chúng đối với các chất dinh dưỡng trong dung dịch nuôi cấy là ít hơn. Điều này phản ánh các tế bào khối u có khả năng sinh trưởng và phân chia kể cả khi vắng mặt các nhân tố tăng trưởng của các tế bào ung thư.

Ngày nay, với sự phát triển của nhiều kĩ thuật mới, việc nghiên cứu cơ chế phân tử của ung thư đang ngày càng trở nên sang tỏ. Với trình tự hệ gen đầy đủ của con người, các phương pháp phân tích di truyền (phân tích đa hình đơn nucleotide, phân tích microarray, phân tích liên kết, giải trình tự hệ gen cá thể), các gen ảnh hưởng đến sự hình thành khối u ngày càng được xác định một cách nhanh chóng. Kĩ thuật biểu hiện và bất hoạt gen trong tế bào nuôi cấy cũng như các kĩ thuật cấy tế bào vào các cơ thể sống (ví dụ: chuyển tế bào tạo máu bị ung thư ở người vào cơ thể chuột để nghiên cứu quá trình hình thành và phát triển khối u) cũng giúp có được hiểu biết sâu sắc hơn về cơ sở di truyền cho bệnh ung thư cũng như con đường hình thành và phát triển khối u, từ đó không chỉ giúp ngăn chặn và mà còn giúp quá trình trị liệu hiệu quả hơn.

 Nguồn: nature.com

Dịch giả: Đào Mai Anh

Chỉnh sửa và tổng hợp: BioMedia VN

Các bài viết cùng chủ đề

Quá trình chuyển đổi của tế bào thành tế bào ung thư

Tế bào ung thư có khả năng phát triển và sinh sôi ở tốc độ vượt xa tốc độ bình thường. Nói cách khác, ung...