Di truyền biểu sinh là gì?
Di truyền biểu sinh (hay di truyền ngoại gen - Epigenetics) đã phát triển từ một tập hợp các hiện tượng phức tạp không thể giải thích được bằng cơ chế di truyền học, trở thành một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, độc lập và có ảnh hưởng sâu rộng. Phần lớn nghiên cứu di truyền biểu sinh ngày nay tập trung vào các biến đổi trong cấu trúc hóa học của DNA, bao gồm quá trình methyl hóa DNA và các biến đổi hóa học của đuôi protein histone. Các dấu hiệu biểu sinh kết nối và tương tác với nhau một cách có hệ thống, đảm bảo sự cân bằng nội môi của tế bào cũng như duy trì biểu hiện gen đúng trong quá trình sinh trưởng và phát triển ở người.
Ứng dụng nổi bật trong phát hiện bệnh truyền nhiễm
Trong các tế bào soma, quá trình methyl hóa diễn ra ở khoảng 90% các cytosine tại các vị trí CpG, quan trọng hơn hết, tỷ lệ này khác nhau giữa các loại mô, tế bào và tình trạng bệnh khác nhau. Một số tác nhân gây bệnh, chẳng hạn như vi rút gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV) và vi rút viêm gan B (HBV) đã được xác minh là có thể làm thay đổi sự điều hòa methyl hóa DNA của vật chủ [1, 2]. Mycobacterium tuberculosis (Mtb) gây bệnh lao phổi và coronavirus 2 (SARS-CoV-2) gây ra hội chứng hô hấp cấp tính nặng, những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới, cũng đã được chứng minh là có các tính chất nêu trên. Năm 2020, A.R. DiNardo và cs [3] phát hiện ra rằng, mức độ methyl hóa của các gen liên quan đến miễn dịch thay đổi, dẫn đến sự kích hoạt các phản ứng miễn dịch của vật chủ chống lại Mtb. Các nghiên cứu trên bệnh nhân nhiễm COVID-19 cũng cho thấy, những thay đổi về methyl hóa DNA có liên quan đến hoạt động của hệ thống miễn dịch, qua đó kích hoạt tế bào B và tế bào T nhằm chống lại sự xâm nhiễm của vi rút. Những phát hiện này chỉ ra rằng, hiện tượng methyl hóa DNA rất quan trọng trong quá trình tiến triển ở bệnh truyền nhiễm và có thể đóng vai trò là dấu ấn sinh học đầy hứa hẹn.
Các yếu tố ngoại di truyền, bao gồm quá trình methyl hóa DNA, được xem như nhân tố giải thích sự tương tác giữa quá trình xâm nhiễm của mầm bệnh và hệ miễn dịch của vật chủ.
Tiên lượng, chẩn đoán sớm và theo dõi điều trị ung thư
GSTP1 là thành viên của họ enzyme Glutathione-S transferases (GSTs) đóng vai trò quan trọng trong nhiều chu trình tế bào và là gen ức chế ung thư. Quá trình thay đổi methyl hóa DNA, cụ thể là sự tăng biểu hiện methyl của gen GSTP1, được xem như là một dấu ấn sinh học tiềm năng trong chẩn đoán và tiên lượng trong ung thư tuyến tiền liệt. Năm 2019, K.L. Mahon và cs [6] đã thực hiện một thử nghiệm lâm sàng (giai đoạn III) trên quần thể 600 bệnh nhân nhằm mục đích tìm ra mối quan hệ giữa mGSTP1(methylated GSTP1) tự do trong huyết thanh và kết quả của phác đồ hóa trị với docetaxel. Kết quả cho thấy, mGSTP1 tự do ở huyết thanh sau điều trị docetaxel có quan hệ chặt chẽ với tỷ lệ sống sót của bệnh nhân mCRPC. Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu cũng cho thấy, tiềm năng sử dụng mGSTP1 trong chẩn đoán và tiên lượng các loại ung thư khác như ung thư biểu mô tế bào gan (HCC) và ung thư vú.
Hỗ trợ nghiên cứu và phát triển liệu pháp điều trị ung thư
Liệu pháp biểu sinh (epigenetic therapy) là thuật ngữ dùng để chỉ phương pháp sử dụng các cơ chế di truyền biểu sinh nhằm thay đổi biểu hiện của các gen có chức năng quan trọng trong chu trình tế bào. Thời gian gần đây, các liệu pháp biểu sinh hứa hẹn khả năng đặc biệt có thể giúp khắc phục tình trạng kháng thuốc trong các phác đồ điều trị ung thư thường quy, cũng như hướng tới phát triển các liệu pháp trong y học chính xác và y học cá thể hóa. |