DNA khối u tuần hoàn (Circulating Tumor DNA – ctDNA)

Nguồn gốc ctDNA

ctDNA có thể được giải phóng vào máu thông qua một số cơ chế, bao gồm:

• Apoptosis (chết tế bào theo chương trình): Khi tế bào khối u chết theo chương trình, DNA của chúng bị phân mảnh và được giải phóng vào máu. Quá trình này đóng góp đáng kể vào lượng ctDNA trong huyết tương.
• Necrosis (hoại tử): Quá trình chết tế bào không kiểm soát do thiếu oxy hoặc các yếu tố gây stress khác cũng có thể giải phóng DNA khối u vào máu. Tuy nhiên, ctDNA từ necrosis thường có kích thước lớn hơn so với ctDNA từ apoptosis.
• Sự tiết chủ động: Một số nghiên cứu cho thấy tế bào khối u có thể chủ động giải phóng DNA vào máu thông qua các túi ngoại bào (exosomes). Cơ chế này cho phép khối u tương tác với môi trường xung quanh và có thể đóng vai trò trong quá trình di căn. Các túi ngoại bào này không chỉ chứa ctDNA mà còn chứa cả RNA và protein, cung cấp thêm thông tin về đặc điểm của khối u.

Đặc điểm của ctDNA

• Kích thước đoạn: ctDNA thường tồn tại dưới dạng các đoạn ngắn, trung bình khoảng 166 cặp base (bp). Kích thước này nhỏ hơn DNA tự do của tế bào khỏe mạnh, thường có kích thước khoảng 10,000 bp, giúp phân biệt ctDNA với DNA nền.
• Nồng độ: Nồng độ ctDNA trong máu rất thấp và thay đổi tùy thuộc vào loại ung thư, giai đoạn bệnh và đáp ứng với điều trị. Việc phát hiện và định lượng ctDNA đòi hỏi các kỹ thuật phân tích nhạy cảm.
• Bán hủy: ctDNA có thời gian bán hủy ngắn, thường là vài giờ, cho phép theo dõi động học của khối u trong thời gian thực và đánh giá nhanh chóng hiệu quả điều trị.

Ứng dụng lâm sàng của ctDNA

ctDNA có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ung thư học, bao gồm:

• Phát hiện sớm ung thư: Mặc dù vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, ctDNA có tiềm năng phát hiện ung thư ở giai đoạn sớm, khi các phương pháp chẩn đoán hình ảnh chưa phát hiện được. Đây là một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn cho việc sàng lọc ung thư.
• Theo dõi đáp ứng điều trị: Sự thay đổi nồng độ ctDNA có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả của điều trị ung thư. Giảm nồng độ ctDNA sau điều trị cho thấy đáp ứng tốt, trong khi tăng nồng độ có thể báo hiệu sự kháng thuốc hoặc tái phát.
• Phát hiện sớm tái phát: ctDNA có thể phát hiện sự tái phát ung thư sớm hơn so với các phương pháp chẩn đoán hình ảnh truyền thống, cho phép can thiệp điều trị kịp thời và cải thiện tiên lượng cho bệnh nhân.
• Xác định đột biến gen: Phân tích trình tự gen của ctDNA có thể xác định các đột biến gen đặc trưng của khối u, giúp lựa chọn phương pháp điều trị đích phù hợp, ví dụ như liệu pháp nhắm trúng đích.
• Theo dõi sự tiến triển của bệnh: Nồng độ ctDNA có thể phản ánh gánh nặng khối u và được sử dụng để theo dõi sự tiến triển của bệnh, cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý bệnh nhân.

Ưu điểm của ctDNA

• Xâm lấn tối thiểu: Lấy mẫu máu để phân tích ctDNA là một thủ thuật đơn giản và ít xâm lấn hơn so với sinh thiết khối u, giảm thiểu rủi ro và khó chịu cho bệnh nhân.
• Theo dõi động học khối u: Thời gian bán hủy ngắn của ctDNA cho phép theo dõi động học của khối u trong thời gian thực, cung cấp thông tin cập nhật về tình trạng bệnh.
• Phản ánh tính dị hợp của khối u: ctDNA đại diện cho toàn bộ khối u, bao gồm cả các vùng dị hợp, cung cấp thông tin toàn diện hơn so với sinh thiết khối u ở một vị trí cụ thể, giúp đưa ra quyết định điều trị chính xác hơn.

Hạn chế của ctDNA

• Nồng độ thấp: Nồng độ ctDNA trong máu rất thấp, đòi hỏi các kỹ thuật phân tích có độ nhạy cao và khả năng phát hiện chính xác các đoạn DNA khối u trong một lượng lớn DNA không phải khối u.
• Độ phức tạp của phân tích: Phân tích ctDNA đòi hỏi các kỹ thuật phân tích phức tạp, tốn kém và cần đội ngũ kỹ thuật viên được đào tạo chuyên sâu.
• Chưa được ứng dụng rộng rãi trong thực hành lâm sàng: Mặc dù có nhiều hứa hẹn, việc sử dụng ctDNA trong thực hành lâm sàng vẫn còn hạn chế và cần thêm nhiều nghiên cứu để xác định giá trị thực tiễn và hiệu quả chi phí.

Tóm lại, ctDNA là một công cụ đầy hứa hẹn trong ung thư học, có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán, theo dõi và điều trị ung thư. Tuy nhiên, vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa các kỹ thuật phân tích và xác định rõ hơn vai trò của ctDNA trong thực hành lâm sàng.

Các kỹ thuật phân tích ctDNA

Việc phân tích ctDNA đòi hỏi các kỹ thuật phân tích nhạy và đặc hiệu để phát hiện và định lượng các đoạn DNA khối u trong một lượng lớn DNA không phải khối u. Một số kỹ thuật thường được sử dụng bao gồm:

• PCR kỹ thuật số (dPCR): dPCR là một kỹ thuật nhạy bén cho phép định lượng tuyệt đối số lượng bản sao DNA. Kỹ thuật này đặc biệt hữu ích cho việc phát hiện các đột biến gen hiếm gặp trong ctDNA với độ chính xác cao.
• PCR thời gian thực (qPCR): qPCR được sử dụng để khuếch đại và định lượng các đoạn DNA cụ thể. Nó có thể được sử dụng để phát hiện các đột biến gen đã biết trong ctDNA một cách nhanh chóng và hiệu quả.
• Giải trình tự gen thế hệ mới (NGS): NGS cho phép giải trình tự toàn bộ bộ gen hoặc các vùng gen cụ thể của ctDNA. Kỹ thuật này có thể phát hiện cả đột biến gen đã biết và chưa biết, cung cấp một cái nhìn toàn diện về cấu trúc gen của khối u và giúp xác định các đột biến đích cho điều trị.
• Phương pháp dựa trên methyl hóa DNA: Sự methyl hóa DNA là một dấu ấn biểu sinh có thể được sử dụng để phân biệt DNA khối u với DNA không phải khối u. Các phương pháp dựa trên methyl hóa DNA có thể được sử dụng để phát hiện ctDNA ở nồng độ thấp và cải thiện độ đặc hiệu của xét nghiệm.

Thách thức và hướng nghiên cứu trong tương lai

Mặc dù ctDNA có tiềm năng ứng dụng rộng rãi, vẫn còn một số thách thức cần được giải quyết:

• Độ nhạy và độ đặc hiệu: Cần cải thiện độ nhạy và độ đặc hiệu của các kỹ thuật phân tích ctDNA để phát hiện ung thư ở giai đoạn sớm và theo dõi đáp ứng điều trị hiệu quả hơn.
• Chuẩn hóa: Cần thiết lập các tiêu chuẩn và quy trình chuẩn hóa cho việc thu thập, xử lý và phân tích ctDNA để đảm bảo tính nhất quán và so sánh giữa các nghiên cứu.
• Hiểu rõ hơn về sinh học của ctDNA: Cần nghiên cứu thêm về cơ chế giải phóng ctDNA, thời gian bán hủy và các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ ctDNA để hiểu rõ hơn về ý nghĩa lâm sàng của nó.
• Ứng dụng trong các loại ung thư khác nhau: Cần nghiên cứu thêm về ứng dụng của ctDNA trong các loại ung thư khác nhau để xác định các chỉ số sinh học cụ thể cho từng loại ung thư.
• Kết hợp ctDNA với các chỉ số sinh học khác: Việc kết hợp ctDNA với các chỉ số sinh học khác, chẳng hạn như protein khối u tuần hoàn, có thể cải thiện độ chính xác của chẩn đoán và tiên lượng.

• Schwarzenbach, H., Hoon, D. S. B., & Pantel, K. (2011). Cell-free nucleic acids as biomarkers in cancer patients. Nature Reviews Cancer, 11(6), 426–437.
• Bettegowda, C., Sausen, M., Leary, R. J., Kinde, I., Wang, Y., Agrawal, N., … Diaz, L. A. (2014). Detection of circulating tumor DNA in early- and late-stage human malignancies. Science Translational Medicine, 6(224), 224ra24.
• Wan, J. C. M., Massie, C., Garcia-Corbacho, J., Mouliere, F., Brenton, J. D., Caldas, C., … Rosenfeld, N. (2017). Liquid biopsies come of age: towards implementation of circulating tumour DNA. Nature Reviews Cancer, 17(4), 223–238.
• Dawson, S.-J., Tsui, D. W. Y., Murtaza, M., Biggs, H., Rueda, O. M., Chin, S.-F., … Rosenfeld, N. (2013). Analysis of circulating tumor DNA to monitor metastatic breast cancer. The New England Journal of Medicine, 368(13), 1199–1209.

Câu hỏi và Giải đáp

Ngoài ung thư, ctDNA còn có thể được ứng dụng trong việc chẩn đoán và theo dõi các bệnh lý khác không?

Trả lời: Mặc dù ctDNA chủ yếu được nghiên cứu và ứng dụng trong ung thư học, tiềm năng của nó đang được khám phá trong các lĩnh vực khác. Ví dụ, ctDNA có thể được sử dụng để theo dõi tình trạng thải ghép, chẩn đoán các bệnh lý tim mạch, phát hiện nhiễm trùng trước sinh và thậm chí đánh giá sức khỏe của thai nhi.

Làm thế nào để phân biệt ctDNA với DNA tự do của tế bào khỏe mạnh trong máu?

Trả lời: Có một số cách để phân biệt ctDNA với DNA tự do của tế bào khỏe mạnh. Một trong những cách phổ biến nhất là tìm kiếm các đột biến gen đặc trưng của khối u trong ctDNA. Ngoài ra, kích thước đoạn DNA cũng có thể là một dấu hiệu, vì ctDNA thường có kích thước ngắn hơn DNA của tế bào khỏe mạnh. Các dấu ấn biểu sinh như methyl hóa DNA cũng có thể được sử dụng để phân biệt ctDNA.

Chi phí của việc phân tích ctDNA hiện nay là bao nhiêu và liệu nó có được bảo hiểm y tế chi trả không?

Trả lời: Chi phí phân tích ctDNA thay đổi tùy thuộc vào loại xét nghiệm, công nghệ được sử dụng và quốc gia. Nói chung, chi phí có thể dao động từ vài trăm đến vài nghìn đô la. Việc bảo hiểm y tế chi trả cho xét nghiệm ctDNA cũng khác nhau tùy theo từng quốc gia và từng công ty bảo hiểm. Hiện tại, việc chi trả cho xét nghiệm ctDNA vẫn còn hạn chế và thường chỉ được áp dụng cho một số loại ung thư cụ thể và trong các trường hợp lâm sàng nhất định.

Những yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến nồng độ ctDNA trong máu?

Trả lời: Nồng độ ctDNA trong máu có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm loại ung thư, giai đoạn bệnh, kích thước khối u, vị trí khối u, đáp ứng với điều trị, và thậm chí cả thời điểm trong ngày.

Tương lai của ctDNA trong chẩn đoán và điều trị ung thư sẽ như thế nào?

Trả lời: Tương lai của ctDNA trong chẩn đoán và điều trị ung thư rất hứa hẹn. Các nhà nghiên cứu đang nỗ lực để phát triển các xét nghiệm ctDNA nhạy hơn, đặc hiệu hơn và chi phí thấp hơn. Trong tương lai, ctDNA có thể được sử dụng rộng rãi để phát hiện sớm ung thư, theo dõi đáp ứng điều trị, dự đoán tái phát và cá nhân hóa điều trị ung thư. Việc kết hợp ctDNA với các chỉ số sinh học khác và dữ liệu lâm sàng hứa hẹn sẽ mang lại những bước tiến vượt bậc trong cuộc chiến chống ung thư.