Giải mã ctDNA: Tiềm năng chuyển đổi Y học hiện đại

Mục lục
    Add a header to begin generating the table of contents

    Ở những thập kỷ gần đây, ctDNA đã nổi lên như một bước đột phá trong lĩnh vực công nghệ sinh học, đánh dấu một chặng đường mới trong cuộc chiến chống lại ung thư. Bài viết này của Gene Solutions sẽ giúp người đọc hiểu hơn về ctDNA cũng như tiềm năng của nó trong việc tầm soát, chẩn đoán và theo dõi điều trị ung thư.

    Đánh giá tổng quan

    Năm 2012, có hơn 8,2 triệu người tử vong vì bệnh ung thư trên thế giới, và con số này đã tăng lên 9,5 triệu vào năm 2018. Trong đó việc không được tiếp cận với các phương pháp phát hiện sớm là một trong những nguyên nhân chủ yếu làm tăng nguy cơ tử vong do ung thư. Điều này tạo ra thách thức lớn cho cộng đồng nghiên cứu trong việc phát triển các phương pháp mới nhằm hỗ trợ phát hiện và theo dõi ung thư một cách chính xác hơn.

    ctdna-1
    Có hơn 8,2 triệu người bệnh ung thư trên thế giới qua đời vì không được phát hiện sớm

    Đánh giá về các kỹ thuật hiện tại, mặc dù có ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều hạn chế và có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe của bệnh nhân. Chẳng hạn, phương pháp sử dụng tia X có nguy cơ gây hại cho cơ thể do phơi nhiễm bức xạ. các kỹ thuật như siêu âm lại không đủ nhạy để phát hiện các dấu hiệu bệnh ở giai đoạn sớm.

    Mặt khác, sinh thiết mô được coi là tiêu chuẩn vàng trong chẩn đoán ung thư, nhưng lại khó áp dụng cho việc tầm soát ung thư do là thủ thuật xâm lấn và có thể gây đau đớn cho người bệnh.

    Xem thêm: Các phương pháp tầm soát ung thư hiện nay

    Trong khi đó, cùng với sự tiến bộ của các nghiên cứu phân tử đặc trưng của từng loại khối u, chẩn đoán phân tử ung thư ngày càng trở nên chính xác hơn. Nhiều nghiên cứu đã xác nhận rằng các protein liên quan đến khối u, miRNA, và các tế bào khối u lưu hành (CTC) có tiềm năng trở thành các biomarker quan trọng trong phương pháp sinh thiết lỏng, hỗ trợ đắc lực cho việc chẩn đoán ung thư. Tuy nhiên, độ nhạy và độ đặc hiệu của các biomarker này vẫn chưa đạt mức lý tưởng, làm hạn chế khả năng áp dụng chúng rộng rãi trong thực hành lâm sàng. Do đó, việc tìm kiếm và phát triển các dấu ấn sinh học mới cho khối u, với độ nhạy và độ đặc hiệu cao hơn là điều vô cùng cần thiết.

    ADN khối u lưu hành (ctDNA) là một minh chứng điển hình trong việc tìm kiếm các dấu ấn sinh học mới. Khi được giải phóng vào máu, ctDNA mang theo đột biến gen từ khối u gốc. Nhờ những tiến bộ từ những dự án nghiên cứu gen ung thư và công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới (NGS), ctDNA đã khai mở cánh cửa mới trong chẩn đoán và theo dõi ung thư với độ chính xác cao hơn. Công nghệ này không những cho phép sàng lọc các tổn thương gen một cách nhạy bén và đặc hiệu, mà còn là phương pháp không xâm lấn, giúp phát hiện sớm ung thư và theo dõi tiến trình bệnh một cách hiệu quả.

    Ngoài ra, phân tích ctDNA còn cung cấp khả năng xác định chính xác sự tiến triển của khối u, dự đoán diễn biến bệnh, và hỗ trợ trong việc điều trị nhắm trúng đích. Với những thành tựu của dự án nghiên cứu gen ung thư và sự phổ biến của NGS, các bác sĩ và nhà khoa học đang kỳ vọng rằng sinh thiết lỏng dựa trên ctDNA sẽ trở thành một bước đột phá, thay đổi cách thức chẩn đoán, dự đoán và điều trị ung thư trong tương lai.

    ctDNA là gì?

    Hiểu rõ về ctDNA

    Trong cơ thể người khỏe mạnh, việc DNA từ các tế bào được giải phóng vào máu là hiện tượng tự nhiên khi các tế bào chết theo quy trình tự nhiên. Tuy nhiên, đối với những người mắc bệnh ung thư hoặc có khối u ác tính, các tế bào khối u cũng thải ra DNA và vật liệu tế bào khác vào máu theo nhiều cách khác nhau.

    ctdna-2
    Theo chu trình bình thường, các tế bào chết theo quy trình apoptosis. Nguồn ảnh: ptglab.com

    Có thể hiểu rằng, ctDNA là những đoạn DNA ngắn được giải phóng từ các tế bào ung thư vào máu. Khác với DNA trong tế bào bình thường, ctDNA mang thông tin di truyền của khối u, bao gồm các đột biến gen góp phần vào sự phát triển của ung thư.

    Hiện tại, mặc dù các nhà khoa học vẫn chưa thể giải thích hết cơ chế thải ctDNA vào máu, nhưng nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng ctDNA xuất phát từ quá trình chết tế bào theo lập trình (apoptosis), hoại tử hay được chủ động phóng thích vào dòng máu. CtDNA thường có kích thước khoảng 167bp, chứa các thông tin đa dạng về gen và đặc trưng của khối u.

    Từ mẫu máu, chúng ta có thể phân tích để nhận biết sự hiện diện của ctDNA cũng như thông qua cấu trúc của ctDNA xác định các thay đổi của DNA trong tế bào khối u. Các thay đổi này bao gồm đột biến DNA, thay đổi số lượng bản sao DNA, và sắp xếp lại nhiễm sắc thể. Những thông tin này giúp bác sĩ hiểu rõ hơn về cách thức hình thành khối u. Các thông tin khác như tình trạng methylation (tình trạng methyl hóa DNA) và kích thước của các mảnh ctDNA cũng có thể cung cấp thông tin quan trọng về bệnh. Vì vậy, việc đo lường và phân tích ctDNA đang là một phương pháp tiên tiến trong chẩn đoán và theo dõi điều trị ung thư thông qua xét nghiệm mẫu máu.

    ctdna-3
    ctDNA cung cấp các thông tin quan trọng của người bệnh

    Nguồn gốc

    Việc phát hiện ra cfDNA (cell-free DNA- DNA tự do) đã có từ những năm 1940, khi nhà khoa học Mandel và Métais lần đầu tiên phát hiện ra DNA trong huyết tương của con người. Tuy nhiên, chỉ đến những năm 1970, người ta mới bắt đầu công nhận DNA trong máu có thể chứa DNA từ tế bào ung thư.

    Cụ thể, vào năm 1977, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng trong máu của bệnh nhân ung thư có chứa ADN không liên kết với tế bào. Ban đầu, việc tìm hiểu thêm về loại ADN không tế bào này tiến triển rất chậm, do giới hạn của công nghệ thời đó còn hạn chế. Sau đó 17 năm, các nhà khoa học mới chắc chắn chứng minh được rằng nguồn gốc của loại axit nucleic này là từ các mô khối u, dựa trên các đột biến đặc trưng.

    Sự phát triển mạnh mẽ chỉ thực sự bắt đầu trong vòng 10 năm trở lại đây, nhờ vào công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới (NGS) và những tiến bộ trong xét nghiệm giải trình tự gen toàn diện (CGP). Những công nghệ này đã giúp cải thiện đáng kể độ nhạy và độ chính xác trong việc phát hiện ctDNA, đưa nghiên cứu về ctDNA trở thành “chìa khóa vàng” trong lĩnh vực ung thư học.

    Gần đây, kỹ thuật phân tích ctDNA đã trở nên tiên tiến và phổ biến hơn, đặc biệt là nhờ vào sự phát triển của NGS và công nghệ PCR kỹ thuật số. Những tiến bộ này đã cải thiện đáng kể khả năng phát hiện và định lượng ctDNA với độ nhạy và độ chính xác cao, biến nó thành một công cụ quan trọng trong việc sàng lọc, chẩn đoán và theo dõi điều trị ung thư.

    Sự khác biệt giữa ctDNA và cfDNA

    cfDNA (Cell free DNA – ADN tự do trong máu hay ADN không tế bào) là những đoạn DNA nhỏ tồn tại tự do trong máu. Chúng thường xuất phát từ các tế bào bình thường trong cơ thể qua quá trình tự chết của tế bào (Apoptosis) hoặc do các tế bào bị hủy hoại. cfDNA không chỉ giới hạn ở các tế bào khối u mà có thể đến từ nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể, thường tồn tại dưới dạng các mảnh kép với độ dài từ 150bp đến 200bp.

    Ở người lớn khỏe mạnh, lượng cfDNA trong máu rất thấp, thường dưới 10 microgam mỗi mililít huyết tương. Tuy nhiên, ở những bệnh nhân ung thư, các tế bào khối u giải phóng một loại cfDNA đặc biệt gọi là ctDNA. Loại ctDNA này đặc biệt bắt nguồn từ các tế bào khối u, bao gồm cả những tế bào khối u đã chết và tế bào khối u lưu hành. Lượng ctDNA trong máu có thể chiếm từ 0.05% đến 90% tổng lượng cfDNA, phụ thuộc vào các yếu tố như kích thước và vị trí của khối u, quá trình điều trị ung thư và chức năng gan thận của bệnh nhân.

    ctdna-4
    ctDNA là một loại cfDNA đặc biệt. Nguồn ảnh: www.semanticscholar.org

    Có thể hiểu rằng, ctDNA là một loại cfDNA đặc biệt, khác biệt là nó xuất phát từ các tế bào khối u, mang các đột biến hoặc đặc điểm di truyền của khối u. Điều này giúp ctDNA trở thành một chỉ báo quan trọng về sự hiện diện và tiến trình phát triển của ung thư.

    Tuổi thọ của ctDNA lưu hành trong máu rất ngắn, chỉ từ 16 phút đến 2.5 giờ, vì vậy việc phân tích ctDNA sẽ cung cấp cho bác sĩ những thông tin “nhanh chóng” về tình trạng của khối u.

    Theo nhiều bằng nghiên cứu, ctDNA được phát hiện gần như 100% ở các bệnh nhân mắc ung thư bàng quang, đại trực tràng và buồng trứng, và trên 50% ở các bệnh nhân mắc các loại ung thư khác. Tuy nhiên, tỷ lệ phát hiện ctDNA thấp hơn với một số loại khối u đặc biệt (như u não chỉ có khả năng phát hiện 10%). Ngoài ra, các nghiên cứu cũng cho thấy, nồng độ ctDNA trong máu có liên quan mật thiết đến giai đoạn phát triển của khối u, những thông tin này giúp các bác sĩ đánh giá mức độ tiến triển của bệnh.

    Vai trò của ctDNA trong tầm soát sớm, chẩn đoán và theo dõi điều trị ung thư

    Tầm soát sớm các loại ung thư

    Trong những năm trở lại đây, tầm soát sớm ung thư bằng cách phân tích ctDNA đang mở ra một kỷ nguyên mới, được nhiều bên đầu tư nghiên cứu và phát triển, phương pháp phân tích này được giới y khoa đánh giá cao nhờ khả năng phát hiện các biến đổi gen liên quan đến ung thư từ giai đoạn rất sớm của bệnh. Sử dụng ctDNA trong tầm soát ung thư mang lại lợi ích đáng kể, bởi nó cho phép phát hiện sớm các tổn thương ác tính trước khi chúng phát triển và lan rộng, từ đó nâng cao tỷ lệ chữa khỏi bệnh và cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.

    ctdna-5
    Tầm soát ung thư qua việc phân tích ctDNA đã trở thành một xu hướng mới

    Một trong những lý do chính khiến ctDNA được đánh giá cao là khả năng cung cấp thông tin chính xác về đặc điểm gen của khối u mà không cần thực hiện các thủ thuật xâm lấn như sinh thiết. Theo nghiên cứu từ Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ (NCI), ctDNA có thể phản ánh đầy đủ hồ sơ đột biến của khối u nguyên phát, với độ nhạy lên tới 87% và độ đặc hiệu 99% cho các loại ung thư như ung thư phổi và ung thư bàng quang. Việc này cho thấy ctDNA có khả năng phát hiện sớm vượt trội so với các phương pháp truyền thống như chụp CT, siêu âm hay X-quang.

    Tuy nhiên, việc áp dụng ctDNA trong tầm soát ung thư vẫn còn đối mặt với một số thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là lượng ctDNA thường rất thấp ở các giai đoạn đầu của ung thư, đòi hỏi công nghệ phải có độ nhạy cực cao để có thể phát hiện chính xác. Ngoài ra, mẫu máu xét nghiệm cũng cần phải được đảm bảo chất lượng để phục vụ cho quá trình phân tích. Vấn đề này làm trở ngại cho việc triển khai rộng rãi ctDNA trong các chương trình sàng lọc do chi phí cao và yêu cầu kỹ thuật phức tạp.

    Bất chấp những thách thức, tiềm năng của ctDNA trong việc cải thiện chẩn đoán và điều trị ung thư là không thể phủ nhận. Nó không chỉ giúp giảm thiểu sự cần thiết cho các thủ thuật xâm lấn, mà còn cung cấp một công cụ mạnh mẽ để theo dõi đáp ứng điều trị và theo dõi tái phát.

    Chẩn đoán và theo dõi điều trị ung thư

    Bên cạnh việc tầm soát sớm, phân tích ctDNA đang dần trở thành một phần không thể thiếu trong lĩnh vực chẩn đoán và theo dõi điều trị ung thư. Công nghệ này cho phép các bác sĩ theo dõi sự tiến triển của bệnh và đánh giá hiệu quả của các phương pháp điều trị một cách chính xác và kịp thời.

    ctdna-6
    Ngoài tầm soát sớm, ctDNA cũng đã trở thành một phần không thể thiếu trong chẩn đoán và theo dõi điều trị ung thư

    Bằng cách phân tích các đột biến gen trong ctDNA lưu thông trong máu, các bác sĩ có thể phát hiện sớm sự xuất hiện hoặc tái phát của ung thư, ngay cả khi người bệnh chưa xuất hiện các dấu hiệu lâm sàng. Điều này không chỉ giúp cá nhân hóa phác đồ điều trị cho từng bệnh nhân, mà còn tối ưu hóa các phương pháp điều trị, giảm thiểu tác dụng phụ và nâng cao tỷ lệ thành công của liệu pháp.

    Đặc biệt, trong bối cảnh các khối u có thể phát triển kháng thuốc theo thời gian, việc phân tích ctDNA sẽ cung cấp cho các bác sĩ những thông tin quý giá để theo dõi các thay đổi gen của khối u, đồng thời cho phép các bác sĩ điều chỉnh phác đồ một cách linh hoạt và hiệu quả hơn.

    Phân tích ctDNA tại Việt Nam

    Tại Việt Nam, Gene Solutions đang tiên phong trong việc nghiên cứu và ứng dụng ctDNA qua dự án xét nghiệm SPOT-MAS. Đây là một phương pháp tầm soát sớm các loại ung thư phổ biến nhất tại Việt Nam như ung thư gan, vú, đại trực tràng, dạ dày và phổi. Công nghệ này tận dụng các đặc điểm của ctDNA bao gồm: methylation DNA, số lượng bản sao DNA, kích thước của mảnh ctDNA, và mô típ chuỗi tại cuối các đoạn ctDNA để phát hiện và định vị chính xác nguồn gốc của khối u.

    Nghiên cứu gần đây cho thấy, SPOT-MAS có khả năng dự đoán vị trí của khối u với độ chính xác lên đến 84%, ngay cả ở những người không có triệu chứng. Điều này mở ra hướng tiếp cận mới trong việc phát hiện sớm ung thư, cho phép can thiệp kịp thời và hiệu quả hơn.

    ctdna-7
    Gene Solutions là đơn vị tiên phong trong việc nghiên cứu và phát triển các xét nghiệm liên quan về ctDNA

    Gene Solutions đang hướng tới mục tiêu triển khai rộng rãi xét nghiệm SPOT-MAS trong các chương trình sàng lọc ung thư trên toàn quốc trong vòng 5 năm tới. Bên cạnh việc phát hiện sớm, ctDNA còn có vai trò quan trọng trong việc theo dõi đáp ứng điều trị và phát hiện tái phát bệnh, giúp cá thể hóa phương pháp điều trị dựa trên đặc điểm di truyền của từng bệnh nhân. Sự phát triển này không chỉ góp phần vào việc nâng cao hiệu quả chẩn đoán và điều trị ung thư tại Việt Nam mà còn là bước tiến quan trọng trong nghiên cứu và phát triển y học tại Việt Nam.

    Tương lai của ctDNA trong y học

    Phát hiện ctDNA trong máu mở ra một kỹ thuật tiềm năng cho việc tầm soát ung thư sớm, khi bệnh vẫn còn ở giai đoạn đầu và chưa biểu hiện rõ rệt qua các triệu chứng lâm sàng. Thay vì phải chờ đợi triệu chứng xuất hiện, bác sĩ có thể sử dụng các xét nghiệm máu đơn giản để phát hiện ctDNA, giúp nhận diện sớm bệnh tật. Điều này không chỉ gia tăng khả năng điều trị thành công mà còn giúp giảm thiểu các phương pháp can thiệp nặng nề hơn khi bệnh đã tiến triển.

    Mặc dù có nhiều thách thức cần giải quyết trước khi các xét nghiệm ctDNA có thể được tích hợp vào các chương trình sàng lọc, nhưng chúng ta không thể phủ nhận là tương lai của phát hiện ung thư sớm đang trở nên tươi sáng và đầy hứa hẹn.

    Việc phát hiện và theo dõi lượng ctDNA cũng có thể hỗ trợ các bác sĩ trong việc đánh giá hiệu quả điều trị, nhận diện sớm tình trạng tái phát của bệnh và thậm chí là cá thể hóa phác đồ điều trị cho từng bệnh nhân.

    Nguồn thông tin:

    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6396360/
    https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/circulating-tumor-dna
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6088154/
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5217053/
    https://www.cd-genomics.com/resource-ctdna-vs-cfdna.html
    https://frontlinegenomics.com/ctdna-tests-for-early-cancer-detection-are-we-there-yet/

    Cố vấn chuyên môn: Bác sĩ Phan Ngọc Minh – Viện Di truyền Y học Gene Solutions

    Nhìn chung, sự phát triển của các công nghệ dựa trên ctDNA hứa hẹn sẽ là một bước đột phá trong việc tầm soát và điều trị ung thư, mang lại hy vọng mới cho hàng triệu bệnh nhân trên toàn cầu. Công nghệ này không chỉ cải thiện khả năng chẩn đoán mà còn tối ưu hóa các chiến lược điều trị, đánh dấu bước phát triển vượt trội trong kỷ nguyên mới trong y học cá thể hóa.

     

    Bài viết liên quan

    Bình luận

    Chương trình dành cho cộng đồng “Vì một Việt Nam không còn nỗi lo ung thư”, nhằm góp phần nâng cao nhận thức về tầm soát, phát hiện sớm ung thư thông qua hình thức tặng 7.000 suất tầm soát ung thư miễn phí bằng công nghệ SPOT-MASTM, cho hơn 100 doanh nghiệp, bệnh viện và phòng khám khắp cả nước.

    » Xem chi tiết «
    » Xem trên VNExpress «

    Bài viết mới nhất

    Theo dõi chúng tôi

    Chuyên gia GENE SOLUTIONS đang lắng nghe bạn !

    Tư vấn di truyền