Dung hợp gen Eml4-Alk: Hướng tiếp cận mới trong điều trị nhắm trúng đích với ung thư phổi không tế bào nhỏ

11Số 77 (Tháng 6/2014) Y HỌC LÂM SÀNG DIỄN ĐÀN Y HỌC Chuyên đề trong tháng DUNG HỢP GEN EML4-ALK: HƯỚNG TIẾP CẬN MỚI TRONG ĐIỀU TRỊ NHẮM TRÚNG ĐÍCH VỚI UNG THƯ PHỔI KHÔNG TẾ BÀO NHỎ Ngô Quý Châu*, Chu Thị Hạnh*, Lê Hoàn*, Trần Vân Khánh** TÓM TẮT Ung thư phổi (UTP) là loại ung thư phổ biến nhất trên thế giới hiện nay. Điều trị UTP còn gặp rất nhiều khó khăn do bệnh thường được phát hiện ở giai đoạn muộn, không còn khả năng phẫu thuật. Điều trị hóa chất toàn thân có thể mang lại nhiều tác dụng không mong muốn và làm giảm chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân. Nhắm trúng đích là phương pháp điều trị mới hướng đến cơ chế phân tử của UTP, bước đầu mang lại hiệu quả ngoạn mục với các thuốc ức chế thụ thể tăng trưởng biểu mô (Epidermal Growth Factor Receptor, EGFR). Dung hợp gen EML4-ALK (Echinoderm Microtubule associated protein Like 4- Anaplastic Lymphoma Kinase) được chứng minh vai trò trong cơ chế bệnh sinh của UTP, mở ra hướng tiếp cận mới trong phương pháp điều trị nhắm trúng đích cho UTP không tế bào nhỏ. Từ khóa: Dung hợp gen EML4-ALK, điều trị nhắm trúng đích, ung thư phổi SUMMARY EML4-ALK FUSION GENE: NEW APPROACH FOR TARGETED THERAPY OF NSCLC Lung cancer is the most common cancer in the world. Unfortunately, a majority of patients have advanced unresectable disease at diagnosis. Systemic chemotherapy can lead to many side effects as well as reduces quality of life. Targeted therapy is a new type of treatment that targets cancer’s specific genes. Epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine kinase inhibitors (TKIs) are promising therapies for patients with advanced NSCLC. The EML4-ALK fusion gene represents one of the newest molecular targets for targeted therapy of NSCLC. Keywords: EML4-ALK fusion gene, targeted therapy, lung cancer. * Trung tâm Hô hấp-Bệnh viện Bạch Mai ** Trung tâm Gen Protein-Đại học Y Hà Nội I. Tổng quan ung thư phổi là loại ung thư thường gặp nhất và có tỷ lệ tử vong cao nhất trong các loại ung thư. Theo số liệu thống kê tình hình ung thư trên toàn thế giới được công bố năm 2011, ước tính thế giới có khoảng 1,66 triệu ca UTP mới mắc và khoảng 1,37 triệu ca tử vong [1]. Các nghiên cứu ở cấp độ phân tử cho thấy, sự phát sinh, phát triển UTP diễn ra qua nhiều giai đoạn dưới tác động của các yếu tố nguy cơ, sự mẫn cảm gen và quá trình tích lũy đột biến xảy ra 12 Số 77 (Tháng 6/2014)Y HỌC LÂM SÀNG DIỄN ĐÀN Y HỌC Chuyên đề trong tháng trên các gen gây ung thư (oncogene) và gen áp chế ung thư (tumor suppressor gene). Các cơ chế điều hòa gen vốn hoạt động nhịp nhàng và chặt chẽ khi bị rối loạn sẽ dẫn tới sự tăng cường hay ức chế bất thường các gen chức năng [2], [3], [4]. Bằng việc giải trình tự toàn bộ hệ gen của một dòng tế bào UTP, người ta đã phần nào giải thích được các con đường tín hiệu phân tử nội bào liên quan đến sự kích hoạt các oncogene và bất hoạt các suppressor gene. Sự kích hoạt các oncogene thông qua các con đường tín hiệu từ thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu mô (EGFR) và một số thụ thể Tyrosine kinase khác như MET, Her-2, c-KIT, IGF-1R và gần đây là dung hợp EML4-ALK. Tiếp đó các tín hiệu này sẽ hoạt hóa một loạt các con đường RAS/RAF/MEK/MAPK,PI3K/AKT và JAK/STAT dẫn đến tế bào không ngừng tăng sinh, biệt hóa, xâm lấn, di căn và kháng lại chết tế bào (apoptosis). Bên cạnh đó, một số đột biến của các gen áp chế ung thư cũng được phát hiện như đột biến TP53, RB1, CDKN2A, FHIT, RASSF1A, và PTEN, trong đó phổ biến nhất là đột biến TP53, những đột biến này làm mất đi khả năng kiểm soát sự nhân lên của các tế bào, hậu quả là các tế bào không ngừng phân chia, phát triển thành ung [2], [3]. II. Dung hợp gen eml4-alk và ung thư phổi 2.1. Cấu trúc của dung hợp gen EML4-ALK Ghi nhận về bất thường của gen ALK trong UTP được mô tả lần đầu tiên năm 2007 khi Soda và cộng sự phát hiện dung hợp gen EML4-ALK ở một BN ung thư biểu mô tuyến, nam giới, 62 tuổi tại Nhật Bản. Dung hợp gen EML4-ALK phát sinh do xuất hiện một đảo đoạn trên cánh ngắn của NST số 2- inv(2)(p21;p23) [5], [6] (Hình 1.1). Dung hợp EML4-ALK Hình 1.1: Dung hợp gen EML4-ALK do đảo đoạn trên NST 2 (Theo Soda và cộng sự [5]) Kể từ khi được mô tả lần đầu tiên, đã có nhiều biến thể khác nhau của dung hợp gen EML4-ALK được phát hiện. Các biến thể này mang phần exon 20 của gen ALK mã hóa Tyrosine kinases kết hợp với các exon khác của gen tổng hợp EML4 (bao gồm các exon 2, 6, 13, 14, 15, 18 và 20) (Hình 1.2). Cho đến nay, đã có 13 biến thể của dung hợp gen EML4-ALK được công bố, trong đó ghi nhận 2 biến thể phổ biến nhất là Biến thể 1 (E13-A20) và Biến thể 3 (E6a/b-A20) [7], [8]. Theo các nghiên cứu, dung hợp gen EML4-ALK xuất hiện trong khoảng 7% UTP không tế bào nhỏ [2], [3]. Hình 1.2: Các biến thể của dung hợp gen EML4-ALK đã được công bố (Theo Horn và cộng sự [16]) 13Số 77 (Tháng 6/2014) Y HỌC LÂM SÀNG DIỄN ĐÀN Y HỌC Chuyên đề trong tháng 2.2. Vai trò của EML4-ALK trong ung thư phổi Nghiên cứu về cơ chế phân tử của EML4-ALK trong bệnh sinh UTP, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng phân tử này kích hoạt con đường RAS/MEK/ErK và PI3K/AKT, từ đó thúc đẩy quá trình tăng sinh tế bào và chống lại Apoptosis. Điều này càng khẳng định rõ hơn khi trong mô hình nghiên cứu kháng ALK-TKI (Tyrosine Kinase Inhibitors), cả hai con đường RAS/MEK/ErK và PI3K/AKT vẫn được kích hoạt dù có sự hiện diện của TKI. Vai trò tác động của EML4-ALK lên con đường JAK/STAT3 và PLCγ chưa được làm sáng tỏ [9], [10]. Hình 1.3: Cấu trúc phân tử và các con đường tín hiệu phân tử của ALK (Theo Palmer và cộng sự [9]) 2.3. Đặc điểm lâm sàng của ung thư phổi mang dung hợp gen EML4-ALK Nghiên cứu về các dấu hiệu lâm sàng ở những bệnh nhân UTP mang dung hợp gen EML4-ALK, người ta ghi nhận một số đặc tính. Nổi bật nhất trong số những đặc tính được mô tả là độ tuổi khởi phát. Hầu hết các nghiên cứu đều chỉ ra rằng bệnh nhân UTP mang dung hợp gen EML4-ALK có tuổi trung bình thấp hơn nhiều so với nhóm không tìm thấy dung hợp gen này. Shaw và cộng sự (2009) đã phát hiện được 19 trường hợp mang dung hợp gen EML4-ALK trong tổng số 141 bệnh nhân UTPKTBN, trong đó trường hợp trẻ nhất mang dung hợp gen này mới 29 tuổi, tuổi trung bình của nhóm mang dung hợp gen EML4-ALK là 52 so với của nhóm không mang dung hợp gen là 64 tuổi [11]. Một đặc tính khác ở những bệnh nhân UTP mang dung hợp gen EML4-ALK được ghi nhận, đó là những bệnh nhân này thường không có tiền 14 Số 77 (Tháng 6/2014)Y HỌC LÂM SÀNG DIỄN ĐÀN Y HỌC Chuyên đề trong tháng sử hút thuốc lá. Trong nghiên cứu của Shaw và cộng sự (2009), đã có 19 bệnh nhân được phát hiện mang dung hợp gen EML4-ALK trong đó 14 bệnh nhân không hút thuốc lá và 5 bệnh nhân hút thuốc lá dưới 5 điếu/ngày [11]. Như vậy, cũng giống như các đột biến của EGFR (Epidermal growth factor receptor), các dung hợp gen EML4- ALK phổ biến hơn ở những bệnh nhân UTP không hút thuốc lá, trong khi các đột biến gen KRAS lại phổ biến hơn ở những bệnh nhân UTP hút thuốc lá [2], [3]. Khi xem xét sự khác biệt về giới tính ở những bệnh nhân UTP mang dung hợp gen EML4-ALK, người ta không nhận thấy một sự khác biệt nào có ý nghĩa. Một phân tích cộng gộp từ kết quả của 11 nghiên cứu trước đó đã được Li và các cộng sự thông báo (2013): từ 1777 bệnh nhân BN UTPKTBN gồm 1005 nam và 772 nữ, người ta đã xác định được 38 bệnh nhân nam mang dung hợp gen EML4-ALK và cũng với số lượng tương tự bệnh nhân nữ mang dung hợp gen này, kết quả cho thấy không có sự khác biệt về giới tính với OR=0,64; Z=1,80, p>0,05 [12]. Các nghiên cứu cũng không ghi nhận sự khác biệt về chủng tộc ở những bệnh nhân mang dung hợp gen EML4- ALK. Koivunen và cộng sự (2008) cũng đã phân tích sự khác biệt này trên bệnh nhân UTPKTBN mang dung hợp gen EML4-ALK từ 2 nguồn dữ liệu ở Mỹ và Hàn Quốc, tuy nhiên đã không có sự khác biệt nào được phát hiện [13]. Như vậy, khác với những đột biến của EGFR, các bệnh nhân UTP mang dung hợp gen EML4-ALK không có sự khác biệt về giới tính và chủng tộc. Về phương diện mô học, các nghiên cứu chỉ ra rằng dường như ung thư biểu mô tuyến phổ biến hơn các dạng tổn thương khác ở các bệnh nhân mang dung hợp gen EML4-ALK. Koivunen và cộng sự (2008) công bố phát hiện 8 trường hợp mang dung hợp gen EML4-ALK thì cả 8 trường hợp này đều mang đặc điểm mô học của ung thư biểu mô tuyến [13]. Bên cạnh đó, những trường hợp ung thư biểu mô tế bào vảy và ung thư biểu mô tuyến-vảy cũng được ghi nhận. Một nghiên cứu cộng gộp đã được Li và các cộng sự (2013) thực hiện dựa trên 9 nghiên cứu trước đó với tổng cộng 1413 bệnh nhân gồm 988 trường hợp ung thư biểu mô tuyến và 425 trường hợp không ung thư biểu mô tuyến, kết quả đã cho thấy ung thư biểu mô tuyến phổ biến hơn trong các đối tượng mang dung hợp gen EML4-ALK có ý nghĩa thống kê [12]. Khi phân tích kỹ hơn về dưới nhóm của ung thư biểu mô tuyến, các tác giả ghi nhận một tỷ lệ cao hơn đối với các ung thư biểu mô tuyến nhú và ung thư biểu mô tuyến chế nhầy. Đặc biệt, người ta đã ghi nhận những trường hợp ung thư biểu mô tuyến tế bào nhẫn, loại mô học này phổ biến hơn ở ung thư biểu mô tuyến dạ dày mà hiếm khi thấy ở phổi [14]. Dung hợp gen EML4-ALK được xác định là biến đổi di truyền độc lập với các đột biến phổ biến đã được ghi nhận trước đó như EGFR, KRAS. Trên thực tế, một số trường hợp mang đồng thời nhiều biến đổi di truyền đã được ghi nhận: Koivunen và cộng sự (2008) thông báo 1 trường hợp ung thư biểu mô tuyến mang đồng thời dung hợp gen EML4-ALK và đột biến EGFR [13]. Martelli và cộng sự (2009) lại phát hiện 1 bệnh nhân 54 tuổi, ung thư biểu mô tuyến, mang đồng thời dung hợp gen EML4-ALK và một đột biến của gen KRAS [15]. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu đã chỉ ra rằng không có sự liên quan nào giữa biến đổi mang dung hợp gen EML4- ALK với các đột biến của gen EGFR và KRAS ở bệnh nhân UTPKTBN. Điều này có một ý nghĩa rất lớn trong thực hành lâm sàng, nó sẽ giúp các nhà lâm sàng phân tầng các đối tượng UTPKTBN trong việc phát hiện các biến đổi di truyền, từ đó lựa chọn các phương pháp điều trị phù hợp. 15Số 77 (Tháng 6/2014) Y HỌC LÂM SÀNG DIỄN ĐÀN Y HỌC Chuyên đề trong tháng III. Các xét nghiệm chẩn đoán dung hợp gen EML4-ALK Có nhiều phương pháp khác nhau có thể phát hiện dung hợp gen EML4-ALK, tuy nhiên hiện nay có 3 phương pháp được áp dụng dựa trên giá trị và phạm vi ứng dụng của nó, đó là: Lai tại chỗ gắn huỳnh quang (Fluorescence In Situ Hybridization- FISH), PCR sao chép ngược (Reverse transcriptase-PCR, RT-PCR) và Hóa mô miễn dịch (Immunohistochemistry, IHC, HMMD) [4]. Mỗi phương pháp nêu trên đều có những ưu khuyết điểm riêng của mình, và trong chiến lược kiếm tìm một phương pháp tối ưu cho việc phát hiện dung hợp gen EML4-ALK, nhiều nghiên cứu so sánh vai trò của FISH, RT-PCR và HMMD đã được thực hiện. Với giá thành rẻ, dễ dàng thực hiện và việc sử dụng các kháng thể có độ nhậy và độ đặc hiệu cao, HMMD đã được khuyến cáo như là phương pháp ban đầu cho việc phát hiện dung hợp gen EML4-ALK. RT- PCR với độ nhậy rất cao có thể được sử dụng như một biện pháp sàng lọc, và việc kết hợp PCR với giải trình tự gen sẽ giúp các nhà khoa học xác định chính xác các biến thể của dung hợp gen EML4-ALK. Cuối cùng, cho đến thời điểm hiện tại, FISH vẫn được xem là phương pháp tiêu chuẩn và là phương pháp duy nhất được FDA chứng nhận cho việc phát hiện dung hợp gen EML4-ALK trên bệnh nhân UTPKTBN [4], [8], [16]. IV. Điều trị ung thư phổi mang dung hợp gen EML4-ALK Trải qua nhiều thử nghiệm lâm sàng, tháng 8 năm 2011, FDA đã chính thức phê duyệt Crizotinib-một chất ức chế ALK, được chỉ định điều trị cho BN UTPKTBN mang dung hợp gen EML4-ALK [17], [18]. Một nghiên cứu đăng trên tạp chí New England Journal of Medicine, thực hiện trên 82 bệnh nhân ung thư phổi không tế bào nhỏ mang dung hợp gen EML4-ALK được điều trị bằng Crizotinib trong khoảng thời gian trung bình là 6,4 tháng. Kết quả có 47/82 (57%) bệnh nhân đáp ứng với điều trị (46 bệnh nhân đáp ứng một phần, 1 bệnh nhân đáp ứng hoàn toàn), 27/82 (33%) bệnh nhân được đánh giá ổn định sau điều trị [18]. V. Kết luận Xác định dung hợp gen EML4-ALK trong UTP không tế bào nhỏ là một hướng tiếp cận mới trong phương pháp điều trị nhắm trúng đích. Việc FDA chính thức phê duyệt Crizotinib-một chất ức chế ALK, được chỉ định điều trị cho bệnh nhân UTP không tế bào nhỏ mang dung hợp gen EML4- ALK đã tạo thêm cơ hội điều trị cho căn bệnh hiểm nghèo này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. American Cancer Society (2011), “Global Cancer Facts & Figures 2nd Edition”. 2. Brambilla E, Gazdar A (2009), “Pathogenesis of lung cancer signalling pathways: roadmap for therapies”, Eur Respir J, 33 (6), pp. 1485-97. 3. Pass HI (2010), “Principles and practice of lung cancer”, 4th, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, USA. 4. Stahel RA (2012), “Lung Cancer Therapy “, Annual 7, Informa Healthcare, UK 5. Soda M, Choi YL, Enomoto M, et 16 Số 77 (Tháng 6/2014)Y HỌC LÂM SÀNG DIỄN ĐÀN Y HỌC Chuyên đề trong tháng al.(2007), “Identification of the transforming EML4-ALK fusion gene in non-small-cell lung cancer”, Nature, 448 (7153), pp. 561-6. 6. Rikova K, Guo A, Zeng Q, et al. (2007), “Global survey of phosphotyrosine signaling identifies oncogenic kinases in lung cancer”, Cell, 131 (6), pp. 1190-203. 7. Horn L, Pao W (2009), “EML4-ALK: honing in on a new target in non-small-cell lung cancer”, J Clin Oncol, 27 (26), pp. 4232-5. 8. Sasaki T, Rodig SJ, Chirieac LR, et al. (2010), “The biology and treatment of EML4- ALK non-small cell lung cancer”, Eur J Cancer, 46 (10), pp. 1773-80. 9. Palmer RH, Vernersson E, Grabbe C, et al.(2009), “Anaplastic lymphoma kinase: signalling in development and disease”, Biochem J, 420 (3), pp. 345-61. 10. Shaw AT, Solomon B (2011), “Targeting anaplastic lymphoma kinase in lung cancer”, Clin Cancer Res, 17 (8), pp. 2081-6. 11. Shaw AT, Yeap BY, Mino-Kenudson M, et al. (2009), “Clinical features and outcome of patients with non-small-cell lung cancer who harbor EML4-ALK”, J Clin Oncol, 27 (26), pp. 4247-53. 12. Li Y, Yang T, Wei S, et al.(2013), “Clinical significance of EML4-ALK fusion gene and association with EGFR and KRAS gene mutations in 208 Chinese patients with non-small cell lung cancer”, PLoS One, 8 (1), pp. e52093. 13. Koivunen JP, Mermel C, Zejnullahu K, et al.(2008), “EML4-ALK fusion gene and efficacy of an ALK kinase inhibitor in lung cancer”, Clin Cancer Res, 14 (13), pp. 4275-83. 14. Ohba T, Sugio K, Kometani T, et al.(2011), “Signet ring cell adenocarcinoma of the lung with an EML4-ALK fusion gene mimicking mucinous (colloid) adenocarcinoma: a case report”, Lung Cancer, 73 (3), pp. 375-8. 15. Martelli MP, Sozzi G, Hernandez L, et al.(2009), “EML4-ALK rearrangement in non-small cell lung cancer and non-tumor lung tissues”, Am J Pathol, 174 (2), pp. 661-70. 16. Thunnissen E, Bubendorf L, Dietel M, et al.(2012), “EML4-ALK testing in non- small cell carcinomas of the lung: a review with recommendations”, Virchows Arch, 461 (3), pp. 245-57. 17. Scagliotti G, Stahel RA, Rosell R, et al.(2012), “ALK translocation and crizotinib in non-small cell lung cancer: an evolving paradigm in oncology drug development”, Eur J Cancer, 48 (7), pp. 961-73. 18. Toffart AC, Sakhri L, and Moro-Sibilot D (2013), “Crizotinib: une thérapeutique ciblant le réarrangement EML4-ALK chez les patients porteurs d’un cancer bronchique non à petites cellules métastatique”, Revue de Pneumologie clinique, 69 (2), pp. 111-16.