Xây dựng quy trình phân tích đột biến các exon 19, 20, 21 thuộc gen EGFR của bệnh nhân ung thư phổi ở Việt Nam
Lượng DNA thu được từ mẫu sinh khiết
đúc trong paraffin của bệnh nhân ung thư phổi
thường đạt được rất thấp (<150 ng/ µl) do lượng
tế bào thu được khi lấy sinh khiết bằng chọc
kim hút không nhiều và chúng tôi chỉ sử dụng
vùng tế bào ung thư. Tuy nhiên, mẫu sinh khiết
đúc trong paraffin là loại mẫu phổ biến được
Hình 4. Kết quả giải trình tự cho các vùng chứa đột
biến trên exon 19, 20, 21 của gen EGFR. A: phân
đoạn chứa E746_A750del, phần đóng khung là vùng
bị mất khi xảy ra đột biến. B: phân đoạn chứa
T790M (c.2369C>T), phần đóng khung là vị trí xảy
ra đột biến. C và D: phân đoạn chứa L861Q
(c.2582T>A) và L858R (c.2573T>G), phần đóng
khung là vùng bị mất khi xảy ra đột biến
lưu giữ trong phân tích tế bào phục vụ chẩn
đoán và điều trị ung thư.
5 trang |
Chia sẻ: huyhoang44 | Lượt xem: 877 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Xây dựng quy trình phân tích đột biến các exon 19, 20, 21 thuộc gen EGFR của bệnh nhân ung thư phổi ở Việt Nam, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa Học Y Dược, Tập 32, Số 1 (2016) 36-40
36
Xây dựng quy trình phân tích đột biến các exon 19, 20, 21
thuộc gen EGFR của bệnh nhân ung thư phổi ở Việt Nam
Đậu Thế Huy1, Phạm Thị Hồng Nhung1,*, Trần Vũ Quỳnh Giao1,
Nguyễn Văn Hồng2, Vũ Thị Thơm1, Đinh Đoàn Long1
1Khoa Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội, 144 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
2Bệnh viện 198, Số 9 Trần Bình, Mai Dịch, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Tóm tắt
Đa hình di truyền trên gen EGFR đã được biết đến có ảnh hưởng đáng kể đến đáp ứng thuốc điều trị ở bệnh
nhân ung thư phổi không tế bào nhỏ. Phân tích gen nhằm xác định các đột biến này có ý nghĩa trong thực tiễn
điều trị nên đang được các bệnh viện Việt Nam tiếp cận và triển khai. Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành xây
dựng quy trình phân tích đa hình di truyền các đột biến gen EGFR liên quan đến điều trị đích ở bệnh nhân ung
thư phổi người Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu chính được sử dụng bao gồm tách DNA từ mẫu mô sinh
thiết bảo quản trong paraffin, khuếch đại ADN bằng PCR, xác định kiểu gen của bệnh nhân bằng phương pháp
giải trình tự Sanger. Kết quả nghiên cứu cho thấy chúng tôi đã hoàn thiện quy trình phân tích đột biến
E746_A750del ở exon 19, T790M (c.2369C>T) ở exon 20, L861Q (c.2582T>A) và L858R (c.2573T>G) ở
exon 21 trên gen EGFR. Đây là những đột biến đã được xác nhận có mối quan hệ đến đáp ứng thuốc trong điều
trị ung thư phổi không tế bào nhỏ. Bước đầu phân tích thành công trên 7 mẫu bệnh nhân ung thư phổi, chúng tôi
xác định 2 bệnh nhân mang đột biến L858R (c.2573T>G) làm tăng tính nhạy cảm với thuốc điều trị ung thư tác
động qua thụ thể EGFR.
Nhận ngày 05 tháng 04 năm 2016, Chỉnh sửa ngày 18 tháng 4 năm 2016, Chấp nhận đăng ngày 25 tháng 6 năm 2016
Từ khóa: Ung thư phổi không tế bào nhỏ, đột biến gen EGFR.
1. Đặt vấn đề*
EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor)
là một thụ thể tyrosine kinase xuyên màng có
vai trò quan trọng trong sự phát triển và di căn
của các tế bào ung thư. Thông qua các trục tín
hiệu RAS/RAF và PI3K/AKT, sự hoạt hóa
bình thường của EGFR sẽ chi phối sự tăng sinh
và tăng trưởng bình thường của tế bào [1]. Khi
các trục tín hiệu này bị kích hoạt bất thường và
liên tục do đột biến gen EGFR tế bào sẽ chuyển
dạng ác tính [2-4].
Đột biến gen EGFR liên quan đến tính đáp
ứng với thuốc điều trị đích của gen EGFR được
_______
*
Tác giả liên hệ. ĐT.: 84-904833155
Email: nhungpham_smp@vnu.edu.vn
chia làm 2 nhóm [5]. Nhóm một là nhóm đột
biến làm tăng tính nhạy cảm của tế bào ung thư
với thuốc điều trị đích, 85-90% là các đột biến
mất nucleotide ở exon 19 (E746_A750del) và đột
biến điểm L861Q (c.2582T>A), L858R
(c.2573T>G) tại exon 21. Nhóm thứ hai là
nhóm đột biến gây kháng thuốc điều trị đích,
chủ yếu là các đột biến chèn đoạn và đột biến
điểm T790M (c.2369C>T) tại exon 20. Trong
bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ, đột biến
gen EGFR có tần suất cao ở các nước Đông Á,
bệnh nhân nữ và nhóm không hút thuốc lá hơn
là các phân nhóm còn lại [6-7].
Hiện nay chưa có nghiên cứu nào ở Việt
Nam phân tích các đột biến ở exon 19, exon 20
và exon 21 của gen EGFR nhằm đưa ra các lộ
Đ.T. Huy và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Y Dược, Tập 32, Số 1 (2016) 36-40 37
trình điều trị thuốc hướng đích tại các bệnh
viện. Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành đề tài
này nhằm xây dựng quy trình phân tích bốn đa
hình di truyền có vai trò quan trọng trong đáp
ứng thuốc điều trị ung thư phổi không tế bào
nhỏ là E746_A750del (exon 19), T790M
(c.2369C>T ở exon 20) và E746_A750del
(exon 21) ở bệnh nhân ung thư phổi.
2. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Thu thập và bảo quản mẫu sinh phẩm: 7
mẫu mô sinh khiết kim ung thư phổi không tế
bào nhỏ thu tại bệnh viện 198. Mẫu sinh khiết
được cố định trong formalin và đúc trong
paraffin, có thể bảo quản ở nhiệt độ 4˚C.
Tách chiết DNA tổng số: Vùng tế bào ung
thư được đánh dấu trên tiêu bản, chúng tôi dựa
vào đó để định vị và thu vùng tế bào ung thư
phục vụ cho tách DNA. DNA tổng số được tách
từ mẫu mô đúc trong paraffin sử dụng kit
ReliaPrep™ FFPE gDNA Miniprep System
(Promega) theo quy trình khuyến cáo của hãng.
Thiết kế mồi đặc hiệu nhân vùng promoter
của exon 19, 20, 21 gen EGFR: Cặp mồi được
thiết kế và đánh giá các thông số với phần mềm
PerlPrimer version 1.1.14. Sau đó đặt tổng hợp
tại hãng IDT (Mỹ) với trình tự được trình bày
trong bảng 1.
Nhân dòng vùng promoter của exon 19,
20, 21 thuộc gen EGFR bằng PCR: Để có quy
trình nhân dòng đặc hiệu và ổn định, chúng tôi
xác định nhiệt độ gắn mồi, nồng độ hoạt động
tối ưu của các thành phần trong phản ứng PCR
sử dụng Q5® High-Fidelity DNA polymerase
(NEB). Sản phẩm PCR được điện di trên gel
agarose 1.5%, dùng thang chuẩn Ruler 100 bp
Plus DNA Ladder (SM0321, Thermo
Scientific).
Xác định kiểu gen exon 19, 20, 21 gen
EGFR bằng phương pháp giải trình tự: 20 µl
sản phẩm PCR được tinh sạch bằng kit
E.Z.N.A.® Cycle-Pure Kit (Omega-biotek) và
giải trình tự sử dụng máy phân tích phân đoạn
DNA tự động 3500 (Applied Biosystems) và kit
BigDye® Terminator v3.1 cycle sequencing
(Applied Biosystems). Kết quả giải trình tự
được phân tích bằng phần mềm BioEdit version
7.1.9, qua đó xác định kiểu gen của bệnh nhân.
Bảng 1. Trình tự mồi nhân dòng exon EGFR
Exon Trình tự mồi Độ dài
sản
phẩm
ATCGCTGGTAACATCCACCC 19
AGGTTCAGAGCCATGGACCC
232 bp
CCATGCGAAGCCACACTGAC 20
CCTTCCCTGATTACCTTTGCGA
239 bp
GAGCTTCTTCCCATGATGATCTG 21
CTGACCTAAAGCCACCTCCT
230 bp
3. Kết quả nghiên cứu
Tách chiết DNA tổng số: 7 mẫu mô đúc
trong parafin đều tách được DNA tổng số nhờ
sử dụng kit ReliaPrep™ FFPE gDNA
(Promega). Nồng độ DNA thu hồi sau tách
chiết dao động từ 50 - 150 ng/µl phụ thuộc vào
loại tế bào và lượng mẫu đúc trong paraffin.
Mẫu có độ tinh sạch cao với chỉ số A260/280
dao động trong khoảng 1.7-2.0, chứng tỏ ADN
được tách chiết đạt yêu cầu cho phản ứng
khuếch đại ADN bằng PCR.
Nhân dòng và xác định đột biến trên các
exon 19, 20, 21 thuộc gen EGFR: Như kết quả
điện di trình bày ở hình 1-3, nồng độ tối ưu của
các thành phần trong phản ứng PCR là: 0.2 mM
dNTP Mix, 0,02 u/µl Q5 High-Fidelity DNA
polymerase, 50 ng/µl DNA tách từ mô đúc
trong paraffin. Chu trình nhiệt cho phản ứng
PCR gồm 3 giai đoạn: biến tính ban đầu 98˚C
trong 3 phút; 35 chu kì: 98˚C trong 10 giây, gắn
mồi trong 30 giây, 72˚C trong 30 giây; thời gian
kéo dài cuối 72˚C trong 2 phút.
Với quy trình nhân dòng exon 20, nồng độ
mồi tối ưu là 0.5 µM mỗi mồi và nhiệt độ gắn
mồi tối ưu từ 60˚C đến 68˚C.Với quy trình nhân
dòng exon 21, nồng độ mồi tối ưu là 0.25 µM
mỗi mồi và nhiệt độ gắn mồi tối ưu từ 62˚C đến
68˚C.
Giải trình tự xác định đột biến trên các
exon 19, 20, 21 thuộc gen EGFR: Dựa vào kết
quả giải trình tự mẫu PCR đã tinh sạch, 7 bệnh
nhân đều không có đột biến mất đoạn
Đ.T. Huy và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Y Dược, Tập 32, Số 1 (2016) 36-40
38
E746_A750del, T790M (c.2369C>T) và L861Q
(c.2582T>A). 2/7 bệnh nhân có đột biến L858R
(c.2573T>G). Kết quả của kiểu gen không xuất
hiện đột biến E746_A750del được trình bày ở
hình 4A. Kết quả của kiểu gen không xuất hiện
đột biến T790M được trình bày ở hình 4B. Kết
quả của kiểu gen bình thường trên exon 21
được trình bày ở hình 4C và kiểu gen xuất hiện
đột biến L858R (c.2573T>G) ở hình 4D.
Hình 1. Ảnh điện di trên gel agarose 1.5% của thí
nghiệm tối ưu PCR nhân vùng mang đột biến
E746_A750del trên exon 19. A: tối ưu nhiệt độ gắn
mồi. B: tối ưu nồng độ DNA. C: sử dụng quy trình
tối ưu chạy với 5 mẫu bệnh nhân bất kì.
Với quy trình nhân dòng exon 19, nồng độ
mồi tối ưu là 0.25 µM mỗi mồi và nhiệt độ gắn
mồi tối ưu từ 66˚C đến 69˚C.
Hình 2. Hình điện di trên gel agarose 1.5% của thí
nghiệm tối ưu PCR nhân vùng mang đột biến
T790M trên exon 20. A: tối ưu nhiệt độ gắn mồi. B:
tối ưu nồng độ DNA. C: sử dụng quy trình tối ưu
chạy với 5 mẫu bệnh nhân bất kì.
Hình 3. Hình điện di trên gel agarose 1.5% của thí
nghiệm tối ưu PCR nhân vùng mang đột biến L861Q
và L858R trên exon 20. A: tối ưu nhiệt độ gắn mồi.
B: tối ưu nồng độ DNA. C: sử dụng quy trình tối ưu
chạy với 5 mẫu bệnh nhân bất kì.
4. Thảo luận
Lượng DNA thu được từ mẫu sinh khiết
đúc trong paraffin của bệnh nhân ung thư phổi
thường đạt được rất thấp (<150 ng/ µl) do lượng
tế bào thu được khi lấy sinh khiết bằng chọc
kim hút không nhiều và chúng tôi chỉ sử dụng
vùng tế bào ung thư. Tuy nhiên, mẫu sinh khiết
đúc trong paraffin là loại mẫu phổ biến được
Hình 4. Kết quả giải trình tự cho các vùng chứa đột
biến trên exon 19, 20, 21 của gen EGFR. A: phân
đoạn chứa E746_A750del, phần đóng khung là vùng
bị mất khi xảy ra đột biến. B: phân đoạn chứa
T790M (c.2369C>T), phần đóng khung là vị trí xảy
ra đột biến. C và D: phân đoạn chứa L861Q
(c.2582T>A) và L858R (c.2573T>G), phần đóng
khung là vùng bị mất khi xảy ra đột biến.
Đ.T. Huy và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Y Dược, Tập 32, Số 1 (2016) 36-40 39
lưu giữ trong phân tích tế bào phục vụ chẩn
đoán và điều trị ung thư.
Chúng tôi chọn được 1 quy trình nhiệt
chung cho PCR khuếch đại gen cả 3 exon
EGFR là: biến tính ban đầu 98˚C trong 3 phút;
35 chu kì: 98˚C trong 10 giây, gắn mồi ở 68˚C
trong 30 giây, 72˚C trong 30 giây; thời gian kéo
dài cuối 72˚C trong 2 phút. Q5 polymerase là
enzym thế hệ mới có độ chính xác trong quá
trình tổng hợp gen cao nhất hiện nay (hơn 100
lần so với Taq polymerase) và thời gian tổng
hợp gen nhanh hơn 1 giờ so với quy trình nhiệt
cổ điển [8]. Chúng tôi lựa chọn enzym này
nhằm tăng độ chuẩn xác và giảm thời gian thao
tác, tăng khả năng ứng dụng của phân tích này
tại các bệnh viện.
Phương pháp giải trình tự hiện nay vẫn là
“tiêu chuẩn vàng” để khảo sát các đột biến trên
gen EGFR, với độ chính xác và tin cậy cao.
Trong nghiên cứu của mình, vùng gen chứa đột
biến EGFR liên quan đến đáp ứng thuốc trong
điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ được
khuếch đại và đọc trình tự. Kết quả giải trình tự
thu được rõ ràng, không bị nhiễu cho thấy mẫu
DNA đảm bảo độ tinh sạch khi giải trình tự.
Với giải trình tự, ngoài 4 đột biến đích ban đầu,
chúng tôi cũng xác định được thêm nhiều đột
biến khác như rs758904586 và rs758904586
trên exon 19, rs397517121 và rs1050171 trên
exon 20, rs150749913 và rs397517126 trên
exon 21. Sử dụng quy trình này phân tích trên
số lượng mẫu lớn, chúng ta có thể có cái nhìn
tổng quan về các đột biến trên gen EGFR, khả
năng liên kết di truyền giữa các đột biến cũng
như đánh giá mối liên hệ giữa các đột biến và
khả năng đáp ứng với thuốc tác động lên đích là
EGFR. Mối liên hệ giữa một số đột biến EGFR
nhất định trong ung thư phổi và tỷ lệ đáp ứng
cao với các thuốc ức chế tyrosine kinase đã có
những minh chứng rõ ràng. Năm 2013, FDA đã
khuyến cáo việc sử dụng cả erlotinib (Tarceva)
và afatinib (Gilotrif) trong điều trị cho bệnh
nhân ung thư phổi di căn không tế bào nhỏ có
khối u mang đột biến EGFR mất đoạn ở exon
19 hoặc L858R ở exon 21. Phương pháp điều trị
đích hứa hẹn là liệu pháp điều trị mới, hiệu quả
cho bệnh nhân ung thư. Tuy nhiên, không phải
tất cả các bệnh nhân đều có đáp ứng tốt với
thuốc điều trị đích. Chính vì vậy, phân tích gen
EGFR giúp các bác sĩ có căn cứ để đưa ra quyết
định điều trị cho bệnh nhân, nhất là bệnh nhân
ung thư giai đoạn cuối.
5. Kết luận
Chúng tôi đã xây dựng được quy trình xác
định các đột biến trên các exon 19, 20, 21 của
gen EGFR liên quan đến đến đáp ứng ở các
bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ bằng kỹ
thuật PCR kết hợp với giải trình tự.
Lời cảm ơn
Chúng tôi trân trọng cảm ơn sự tài trợ của
Đại học Quốc gia Hà Nội cho đề tài mã số
CS.15.10 để thực hiện nghiên cứu này.
Tài liệu tham khảo
[1] Paez, J.G., et al., EGFR mutations in lung cancer:
correlation with clinical response to gefitinib
therapy. Science, 304(2004): 1497-500.
[2] Pao, W., et al., EGF receptor gene mutations are
common in lung cancers from "never smokers" and
are associated with sensitivity of tumors to gefitinib
and erlotinib. Proc Natl Acad Sci U S A, 101(2004):
13306-11.
[3] Rusch, V., et al., Differential expression of the
epidermal growth factor receptor and its ligands in
primary non-small cell lung cancers and adjacent
benign lung. Cancer Res, 53(1993): 379-85.
[4] Cappuzzo, F., et al., Epidermal growth factor
receptor gene and protein and gefitinib sensitivity in
non-small-cell lung cancer. J Natl Cancer Inst,
97(2005): 643-55.
[5] Gombos Z., et al., A comparative study of EGFR
mutation screening methods in non - small cell
carcinoma of lung. Journal Citation Reports. Science
Sdition, 111(2010): 365 - 368.
[6] Sharma, S.V., et al., Epidermal growth factor
receptor mutations in lung cancer. Nat Rev Cancer,
7(2007): 169-181.
[7] Gombos, Z., et al., A comparative study of EGFR
mutation screening methods in non-small cell
carcinoma of lung. Bratisl Lek Listy, 111(2010):
365-8.
[8] www.neb.ca/q5
Đ.T. Huy và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Y Dược, Tập 32, Số 1 (2016) 36-40
40
A Suitable Protocol for Genotyping Exons 19, 20 and 21
of EGFR Gene Extracted from Formalin-Fixed Paraffin-
Embedded Tissues in Vietnamese Non-Small
Cell Lung Cancer Patients
Dau The Huy1, Pham Thi Hong Nhung1, Tran Vu Quynh Giao1,
Nguyen Van Hong2, Vu Thi Thom1, Dinh Doan Long1
1School of Medicine and Pharmacy - Vietnam National University,
144 Xuan Thuy, Cau Giay, Hanoi, Vietnam
2Hospital 198, 9 Tran Binh, Mai Dich, Cau Giay, Hanoi, Vietnam
Abstract: Several genetic polymorphisms of EGFR gene have been reported to affect the drug
response in treatment of non-small cell lung cancer patients. Identifying mutations in exons 19, 20 and
21 of the gene may assist prediction of the patient’s drug response and estimation of appropriate
dosing. In this study, we established a rapid protocol for determining c.2235_2249del in exon 19,
T790M (c.2369C> T) in exon 20, L861Q (c.2582T> A) and L858R (c.2573T > G) in exon 21 of the
EGFR gene based on a combined PCR and sequencing approache. The protocol includes DNA
extraction from formalin-fixed paraffin-embedded tissues, gene amplification by PCR, patient’s
genotyping by sequencing with ABI 3500 system. Out of the first 7 non-small cell lung cancer patients
genotyped by the established prototocol, 2 were found with L858R mutation which increased
sensitivity for targeted therapeutics with EGFR tyrosine kinase inhibitors (TKIs) such as erlotinib and
gefitinib. Further studies should be performed to elucidate the importance of EGFR genotyping in
helping to ensure a better outcome of therapeutics in Vietnamese Non-Small Cell Lung Cancer
Patients based on their genetic profiles.
Keywords: Non-small cell lung cancer, EGFR mutations.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 1299_1_2536_1_10_20160711_4042.pdf