Ý Nghĩa Lâm Sàng Của Tế Bào Ung Thư Trong Máu

05:13 PM 01/02/2021 Ung thư là tên gọi chung của một nhóm gồm nhiều bệnh, đặc trưng bởi sự hình thành và phát triển của các tế bào bất thường gọi là tế bào ung thư. Cho đến nay, nguyên nhân gây ung thư chưa xác định được rõ ràng. Tuy nhiên, các tế bào ung thư hình thành là do tích tụ các đột biến gene, thay đổi biểu sinh (epigenetic) và biểu hiện gene bất thường. Đặc điểm nổi bật của các tế bào ung thư là phát triển mất kiểm soát, xâm lấn vượt qua ranh giới bình thường, di căn đến các mô, cơ quan khác của cơ thể. Tiến triển cuối cùng của bệnh ung thư là tử vong. Các tế bào ung thư di căn theo 3 con đường chính: xâm lấn tại chỗ, di căn theo đường bạch huyết và di căn theo đường máu. Như vậy, rõ ràng có tế ung thư trong máu. Đối với ung thư hệ tạo máu (bạch cầu cấp, bạch cầu mãn…) người ta đã quan sát thấy và sử dụng tỷ lệ tế bào ung thư trong máu làm tiêu chuẩn chẩn đoán từ lâu. Tuy nhiên, đối với ung thư đặc, năm 1869, Thomas R. Ashworth, một thầy thuốc người Australia, lần đầu tiên thông báo quan sát dưới kính hiển vi thấy tế bào ung thư trong máu (circulating tumor cell - CTCs) ở một bệnh nhân ung thư di căn [1]. Hiện nay đã thu thập được tế bào ung thư trong máu ở hầu hết các loại ung thư đặc.

1. Nguồn gốc tế bào ung thư trong máu

Các tế bào ung thư được giải phóng từ khối u ban đầu hoặc khối di căn vào máu. Tế bào ung thư trong một khối ung thư không đồng nhất, kích thước to nhỏ không đều. Hình thái, kích thước tế bào của mỗi loại ung thư cũng khác nhau. Do đó, tế bào ung thư trong máu không đồng nhất. Nửa đời sống của tế bào ung thư trong máu chỉ khoảng 1-2,4 giờ. Số lượng tế bào ung thư trong máu rất thấp, ước tính chỉ khoảng dưới 10 tế bào/1ml. Tuy nhiên trong một số trường hợp, số lượng tế bào ung thư trong máu có thể đến hàng trăm thậm chí hàng ngàn/1ml máu [2]. Hệ thống CellSearch xác định tế bào ung thư trong máu là tế bào có nhân, kích thước lớn hơn 4 μm, biểu hiện các protein biểu mô EpCAM và cytokeratins 8, 18 và / hoặc 19, trong khi âm tính với kháng nguyên đặc hiệu của bạch cầu CD45 [3].

Dòng thác di căn của các tế bào ung thư bào gồm nhiều bước: (i) thâm nhiễm cục bộ của các tế bào ung thư vào tổ chức lân cận, (ii) di chuyển xuyên nội mạc mạch của các tế bào ung thư vào các mạch (mạch máu, mach bạch huyết), (iii) sống sót trong hệ thống tuần hoàn, (iiii) xuyên qua thành mạch vào các tổ chức mới, (iiiii) tăng sinh ở tổ chức mới thích hợp và tạo khối di căn (hình 1) [4].

Hình 1: cơ chế tạo thành và các quần thể tế bào ung thư trong máu [2]. EMT (epithelial to mesenchymal transition): chuyển dạng biểu mô – trung mô; CSF-1 (Colony-stimulating factor-1): yếu tố kích thích tạo cụm đại thực bào; EGF (epidermal growth factor): yếu tố tăng sinh biểu bì; BM (basal membrane): màng nền; ECM (extracellular matrix): tổ chức ngoại bào; MMPs (matrix-metalloproteinases): một họ enzyme chứa kẽm có khả năng phân hủy protein liên quan đến tạo hình lại chất nền ngoại bào; Non-EMT (Non epithelial to mesenchymal transition): không chuyển dạng biểu mô – trung mô; a – d: tế bào ung thư trong máu; e – i: cụm tế bào ung thư trong máu [7].

Các tế bào ung thư thâm nhiễm vào tổ chức lân cận theo lớp, cụm tế bào hoặc các tế bào đơn lẻ. Xâm lấn, xuyên mạch theo kiểu “trung mô” hoặc “a-mip”. Trong quá trình thâm nhiễm, các tế bào ung thư thể hiện sự “mềm dẻo” bằng sự thay đổi về hình thái và kiểu hình bao gồm: sự thay đổi biểu mô thành trung mô (epithelial to mesenchymal transition - EMT), chuyển đổi cụm thành a-míp (the collective to amoeboid transition - CAT) và chuyển đổi trung mô thành a-míp (the mesenchymal to amoeboid transition - MAT). Mặc dù một khối u nguyên phát có kích thước khoảng 1cm (tương ứng khoảng 1 x 109 tế bào ung thư) có thể phát tán vào tuần hoàn 1 triệu (1 x 106) tế bào ung thư mỗi ngày nhưng chỉ khoảng 0,01% số tế bào này tạo khối di căn xa [4].

2. Làm giàu, thu thập, phân tích tế bào ung thư trong máu[5; 6; 7]

Tế bào ung thư trong máu có thể là đơn lẻ, đứng thành cụm, các tế bào chuyển dạng hoặc kết dính với tiểu cầu, đại thực bào, tế bào đệm hay thậm chí là tế bào biểu mô lành (hình 1, 2). Tế bào ung thư (hoặc tế bào ung thư chuyển dạng) là những tế bào có nhân, lẫn vào các tế bào máu. Người ta thường dựa vào sự khác biệt về đặc tính vật lý và sinh học giữa tế bào ung thư và các tế bào máu để làm giàu và thu thập các tế bào ung thư trong máu.

2.1. Nguyên lý lọc: các tế bào máu thường có đường kính 8–10 μm, nhỏ hơn các tế bào ung thư biểu mô (trung bình khoảng 10 μm). Người ta dùng một màng polycarbonate với các lỗ nhỏ ~ 8 μm để tách hầu hết các tế bào máu ngoại vi khỏi các thành phần tế bào biểu mô. Một số thiết bị sử dụng nguyên lý lọc như: ScreenCell®, CellSieve™, Parsortix, JETTA, ApoStream®….

2.2. Nguyên lý ly tâm: các tế bào bạch cầu đơn nhân và tế bào ung thư trong máu thường có tỷ trọng <1,077 g / mL), trong khi bạch cầu đa nhân và hồng cầu có tỷ trọng > 1,077 g / mL. Người ta cho vào ống máu dung dịch có tỷ trọng phù hợp – lớp đệm (chẳng hạn Ficoll) và ly tâm. Các lớp từ trên xuống dưới sẽ là lớp huyết tương, lớp tế bào ung thư và bạch cầu đơn nhân, lớp đệm và cuối cùng là lớp bạch cầu đa nhân và hồng cầu. Một số thiết bị sử dụng nguyên lý ly tâm như Lymphoprep ™ (Axis-Shield) và OncoQuick (Greiner Bio-One GmbH).

2.3. Nguyên lý hạt từ tính miễn dịch: Đây là phương pháp phổ biến để làm giàu tế bào ung thư trong máu. Nó có thể được áp dụng cho máu toàn phần hoặc các thành phần tế bào thu được bằng nguyên tắc ly tâm hoặc lọc. Người ta sử dụng các kháng thể gắn vào các hạt từ tính. Các kháng thể này nhắm mục tiêu vào các kháng nguyên bề mặt tế bào biểu mô hoặc liên kết và sẽ bắt giữ các tế bào đích. Người ta có thể chọn lọc dương hoặc chọn lọc âm. Ở lựa chọn dương, các kháng thể nhắm vào kháng nguyên biểu mô người, cytokeratins, các phân tử kết dính tế bào biểu mô, kháng nguyên nội tạng (ví dụ, CEA, PSA, HER2…) và các hạt từ tính sẽ bắt giữ các tế bào ung thư. Ở lựa chọn âm, các kháng thể nhắm vào kháng nguyên bạch cầu (CD45, CD61…), hạt từ tính bắt giữ bạch cầu và để lại các tế bào ung thư. Phương pháp này cho phép cô lập và phát hiện các tế bào sống, định lượng và / hoặc trực quan các tế bào ung thư trong máu. Một số thiết bị áp dụng nguyên lý hạt từ tính miễn dịch như: CELLSEARCH®, AdnaTest, Microfluidic Technologie, On-Q-ity C5 Microfluidic Technology, CTC-iChip, IsoFlux™ System, GILUPI CellCollector™, CytoTrack…

2.4. Một số nguyên lý phân tách khác: một số thiết bị phân tách tế bào ung thư trong máu dựa trên đặc tích xâm lấn, bám dính của tế bào ung thư chẳng hạn như kỹ thuật Vitatex.

2.5. Nhận biết và xác định đặc điểm tế bào ung thư trong máu

Sau khi làm giàu, phân tách, thu thập người ta tiến hành nhận biết và xác định đặc điểm của tế bào ung thư trong máu bằng các kỹ thuật tế bào và sinh học phân tử.

Các công nghệ khác nhau sử dụng hóa tế bào miễn dịch huỳnh quang để đánh dấu, đếm và xác định đặc trưng của các tế bào ung thư trong máu sau khi làm giàu và / hoặc phân lập. Phân tích di truyền cũng có thể thông qua lai huỳnh quang tại chỗ để phát hiện những thay đổi di truyền và nhiễm sắc thể. Ví dụ, hệ thống CELLSEARCH® nhuộm nhân tế bào bằng cách sử dụng DAPI, cytokeratins (8, 18 và / hoặc 19) với kháng thể chống CK-PE và bạch cầu với anti CD45-APC sau khi làm giàu. Các tế bào EpCAM +, CK-PE + và CD45− được xác định tế bào ung thư trong máu và được sử dụng trong lâm sàng. Các chất đánh dấu khác cũng được sử dụng như vimentin, Ecadherin, thụ thể androgen, PSA, HER2 hoặc EGFR. Hệ thống hình ảnh tế bào Ariol là một phương pháp hoàn toàn tự động được sử dụng để quét các slide để xác định CTC bằng cách sử dụng ba kênh huỳnh quang (cho cytokeratins, CD45 và nhuộm hạt nhân). Ngoài ra, nó cho phép chụp ảnh trường sáng để mô tả hình thái tế bào. Một ưu điểm của hệ thống là khả năng định lượng DNA đơn bội, cho phép phân tích di truyền và nhiễm sắc thể của các CTC.

Các CTC tồn tại đã được phát hiện và xác định đặc điểm bằng cách sử dụng xét nghiệm EPISPOT (điểm miễn dịch biểu mô). Xét nghiệm này cho phép phát hiện CTC tồn tại trong thời gian thực dựa trên sự tiết các protein của tế bào ung thư cụ thể. Các tế bào đã được làm giàu được nuôi cấy trên màng phủ với các kháng thể đặc hiệu để bắt giữ các protein được tiết ra bởi các CTC. Các protein này sau đó được phát hiện bằng các kháng thể thứ cấp được đánh dấu fluorochrome

Kỹ thuật sinh học phân tử thường dùng là kỹ thuật PCR với gene đích là các mRNA. Chẳng hạn ở bệnh ung thư thực quản, các tế bào ung thư trong máu sau thu thập được xét nghiệm mRNA mã hóa CEA, BIRC5 và ERCC1. Mức mRNA giảm sau phẫu thuật cắt bỏ khối u. Mức mRNA mã hóa ERCC1 tăng cao ở những bệnh nhân đáp ứng kém với hóa xạ. Kỹ thuật qPCR tăng độ nhạy để phát hiện tế bào ung thư trong máu nhưng có thể biểu hiện gen đánh dấu khối u bởi các tế bào máu bình thường.

Các kỹ thuật sinh học phân tử chuyên sâu tiếp theo có thể được sử dụng để xác định các đột biến gene của các tế bào ung thư trong máu như xét nghiệm hệ gen đơn bào (single-cell genomics) và giải trình tự thế hệ mới (next-generation sequencing).

3. Ý nghĩa lâm sàng của tế bào ung thư trong máu

Tế bào ung thư trong máu được coi là một trong những dấu ấn ung thư sinh học có nhiều tiềm năng. Đã và đang có rất nhiều các nghiên cứu đánh giá vai trò của tế bào ung thư trong máu trong sàng lọc và chẩn đoán sớm, chẩn đoán và tiên lượng bệnh, tiên đoán đáp ứng với điều trị, phát hiện sớm kháng thuốc và phát hiện sớm tái phát di căn.

3.1. Sàng lọc và chẩn đoán sớm ung thư

Ilie và cộng sự nghiên cứu ở 168 (68,6%) bệnh nhân COPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease) và 77 (31,4%) người khỏe mạnh. Trong 77 người khỏe mạnh có 42 người hút thuốc lá và 35 người không hút. Các cá thể nghiên cứu được khám và thực hiện các xét nghiệm để xác định là không mắc ung thư phổi. Tế bào có hình ảnh ác tính (tế bào ung thư trong máu) phát hiện thấy ở 5 trong 168 bệnh nhân COPD (3%). Tế bào biểu mô lành tính phát hiện được ở 3 trong 168 bệnh nhân COPD (1,8%). Không phát hiện thấy tế bào ung thư trong máu ở 77 người khỏe mạnh. Giám sát bằng chụp cắt lớp vi tính liều thấp hàng năm với thời gian theo dõi trung bình 60 tháng cho thấy: cả 5 bệnh nhân COPD có tế bào ung thư trong máu xuất hiện u ở phổi (từ 1 đến 4 năm sau xét nghiệm). Phẫu thuật u phổi xác chẩn ung thư phổi giai đoạn sớm (pT1aN0M0). 3 bệnh nhân có tế bào biểu mô lành tính trong máu và 77 người khỏe mạnh không thấy xuất hiện u phổi [8]. Kết quả này cho thấy xét nghiệm tế bào ung thư trong máu có thể phát hiện ung thư rất sớm, khi mà chưa có biểu hiện lâm sàng và chụp cắt lớp vi tính.

3.2. Ước lượng nguy cơ tái phát di căn

Rack và cộng sự nghiên cứu ở 2.026 bệnh nhân bị ung thư vú trước khi hóa trị liệu bổ trợ (sau phẫu thuật) và 1.492 bệnh nhân sau hóa trị liệu bằng Hệ thống CellSearch. Ơ nhóm trước khi hóa trị, tế bào ung thư trong máu được phát hiện ở 21,5% bệnh nhân, trong đó 19,6% bệnh nhân chưa di căn hạch và 22,4% bệnh nhân có di căn hạch (P <0,001). Sự hiện diện của tế bào ung thư trong máu có liên quan đến sống thêm không bệnh ngắn (p <0,001), sống thêm toàn thể ngắn (p = 0,0002). Tế bào ung thư trong máu được xác nhận là dấu hiệu tiên lượng độc lập trong phân tích đa biến. Tiên lượng xấu nhất ở bệnh nhân có ít nhất năm tế bào ung thư trong máu trên 30 ml máu. Ở nhóm sau khi hóa trị, 22,1% bệnh nhân bắt được tế bào ung thư trong máu, và sự có mặt của tế bào ung thư trong máu sau hóa trị liệu liên quan đến tái phát sớm. Do đó, phát hiện tế bào ung thư trong máu cả trước và sau hóa trị liệu bổ trợ liên quan đến tăng nguy cơ tái phát ở bệnh nhân ung thư vú sau phẫu thuật [9]. Phân loại TNM ung thư vú năm 2010 đã bao gồm một giai đoạn mới gọi là cM0 (i +), trong đó, i + đề cập đến việc phát hiện các tế bào khối u được phân tách trong máu, tủy xương và các hạch bạch huyết.

3.3. Lựa chọn điều trị đích và cơ chế kháng thuốc

Nghiên cứu tế bào ung thư trong máu cung cấp nhiều thông tin để lựa chọn điều trị đích và cơ chế kháng thuốc đích ở cả mức độ protein, RNA và DNA.

-Mức độ protein: tình trạng các thụ thể ER, Her 2 đóng vai trò quan trọng trong lựa chọn điều trị ung thư vú (điều trị nội tiết, điều trị đích). Tuy nhiên, nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khối u vú ER (+) có thể chứa chấp tế bào ung thư trong máu ER (-) và có thể thoát khỏi liệu pháp nội tiết. Khối u vú Her 2 (+) có thể chứa chấp tế bào ung thư trong máu Her 2 (-) và điều trị Herceptin không hiệu quả. Tỷ lệ PD-L1 (+) ở các tế bào khối u rắn khác với tỷ lệ PD-L (+) ở tế bào ung thư trong máu và hạn chế hiệu quả của điều trị miễn dịch [10].

Gần đây, Paoletti và các đồng nghiệp đã phát triển Chỉ số trị liệu nội tiết đa thông số (multiparameter CTC-Endocrine Therapy Index- CTC-ETI), có thể dự đoán khả năng kháng trị liệu nội tiết ở bệnh nhân ung thư vú di căn [11].

- Mức độ RNA: ở bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệ kháng cắt tinh hoàn, xét nghiệm mRNA của ARv7, một dạng AR bị cắt ngắn, không có miền liên kết phối tử nhưng vẫn hoạt động liên tục, ở tế bào ng thư trong máu cho thấy bệnh nhân ARv7 dương tính nhạy cảm với taxanes nhưng kém đáp ứng với enzalutamide và abiraterone. Do đó ARv7 có thể trở thành điểm đánh dấu lựa chọn điều trị trong ung thư tuyến tiền liệt kháng cắt tinh hoàn di căn.

- Mức độ DNA: đột biến gene KRAS ở tế bào ung thư trong máu ngăn chặn hiệu quả của liệu pháp chống EGFR ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng di căn. Đột biến ở EGFR ảnh hưởng đến liệu pháp chống EGFR trong ung thư phổi.

3.4. Kiểm soát điều trị theo thời gian thực: xét nghiệm tế bào ung thư trong máu có thể thực hiện được trong suốt quá trình chẩn đoán và điều trị, do đó cho phép kiểm soát điều trị theo thời gian thực.

4. Kết luận: Phát hiện, làm giàu, phân tách, phân tích tế bào ung thư trong máu không những đã và đang làm sáng tỏ cơ chế di căn của ung thư mà tế bào ung thư trong máu và đặc điểm của nó còn là các dấu ấn sinh học ung thư nhiều tiềm năng. Tế bào ung thư trong máu đã và đang được nghiên cứu áp dụng trong sàng lọc, chẩn đoán, tiên lượng và điều trị cá thể bệnh nhân ung thư.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Gabriel D. Dakubo (2016). Cancer Biomarkers in Body Fluids, Springer.

2. Lichan Chen, Ann M Bode, Zigang Dong. Circulating Tumor Cells: Moving Biological Insights into Detection. Theranostics 2017, Vol. 7, Issue 10.

3. Qianwei Ye, Sunbin Ling, Shusen Zheng and Xiao. Liquid biopsy in hepatocellular carcinoma: circulating tumor cells and circulating tumor DNA. Molecular Cancer (2019) 18:114.

4. Franziska van Zijl, Georg Krupitza, Wolfgang Mikulits (2011). Initial steps of metastasis: Cell invasion and endothelial transmigration. Mutation Research, 728, 23–34.

5. Petra Bankó, Sun Young Lee, Viola Nagygyörgy, Miklós Zrínyi, Chang Hoon Chae, Dong Hyu Cho and András Telekes Technologies for circulating tumor cell separation from whole blood Journal of Hematology & Oncology (2019) 12:48.

6. Catherine Alix-Panabières1,2 and Klaus Pantel3 Clinical Applications of Circulating Tumor Cells and Circulating Tumor DNA as Liquid Biopsy CANCER DISCOVERYMAY 2016.

7. Gabriel D. Dakubo (2016). Cancer Biomarkers in Body Fluids (Principles). Springer International Publishing Switzerland 2016. Page: 233-260

8. Marius Ilie, Ve´ronique Hofman, Elodie Long-Mira, Eric Selva, Jean-Michel Vignaud, Bernard Padovani, Je´roˆ me Mouroux, Charles-Hugo Marquette, Paul Hofman1.‘‘Sentinel’’ Circulating Tumor Cells Allow Early Diagnosis of Lung Cancer in Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease. PLOS ONE . October 2014 | Volume 9 | Issue 10 | e111597.

9. Rack B , Schindlbeck C , Juckstock J , Andergassen U , Hepp P , Zwingers T , et al. Circulating tumor cells predict survival in early averageto-high risk breast cancer patients . J Natl Cancer Inst 2014 ; 106 .

10. Babayan A , Hannemann J , Spotter J , Muller V , Pantel K , Joosse SA . Heterogeneity of estrogen receptor expression in circulating tumor cells from metastatic breast cancer patients . PLoS One 2013 ; 8 : e75038

11. Paoletti C , Muniz MC , Thomas DG , Griffi th KA , Kidwell KM , Tokudome N , et al. Development of circulating tumor cell-endocrine therapy index in patients with hormone receptor-positive breast cancer . Clin Cancer Res 2015 ; 21 : 2487 – 98.

TS. La Vân Trường

Khoa Chống đau và chăm sóc giảm nhẹ - BVTWQĐ 108