- TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ TIỀN LIỆT TUYẾN. - DỊCH TỄ HỌC CỦA BỆNH UNG THƯ TIỀN LIỆT TUYẾN. - CẢM BIẾN SINH HỌC ĐIỆN HÓA. - CẢM BIẾN SINH HỌC. - CẢM BIẾN ĐIỆN HÓA. - 40 2.2.1 Cảm biến sinh học điện hóa đo dòng. - Cảm biến sinh học điện hóa đo thế. - Cảm biến sinh học điện hóa đo độ dẫn. - Cảm biến sinh học điện hóa phổ tổng trở. - Một số công trình nghiên cứu về cảm biến sử dụng aptamer (aptasensor) ghi nhận PSA. - Khảo sát hoạt động của cảm biến. - 63 2 LUẬN VĂN CAO HỌC VLKT-KHÓA 2014A Học viên: Nguyễn Văn Minh Kha CHƯƠNG 4. - Nguyên lý hoạt động của cảm biến aptamer đo phổ tổng trở (Aptasensor based on EIS. - Ảnh hưởng của nồng độ aptamer lên hoạt động của cảm biến aptamer/SAM/SPAuE. - Phân tán aptamer trên cảm biến aptamer/SAM/AuNPs-modified SPCE. - Aptasensor phát hiện PSA ứng dụng chẩn đoán sớm ung thư tiền liệt tuyến. - Độ chọn lọc của cảm biến. - Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thành viên trong nhóm nghiên cứu cảm biến sinh học, bộ môn vật liệu điện tử, viện Vật lý kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Hà Nội đã có những chia sẻ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. - Hà Nội, ngày 16 tháng 12 năm 2015 Học viên Nguyễn Văn Minh Kha 4 LUẬN VĂN CAO HỌC VLKT-KHÓA 2014A Học viên: Nguyễn Văn Minh Kha LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả và nhóm nghiên cứu cảm biến sinh học thuộc bộ môn Vật liệu điện tử, Viện Vật lý kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Hà Nội. - Khám tiền liệt tuyến qua ngõ trực tràng bằng ngón tay. - Dạng vi thể của ung thư tuyến tiền liệt theo thang điểm Gleason. - Ảnh các giai đoạn của ung thư tiền liệt tuyến. - Các thành phần cơ bản của cảm biến sinh học. - Các phương pháp cố định đầu thu lên trên bề mặt cảm biến. - Cảm biến nhận biết lai hóa sử dụng bộ chuyển đổi điện hóa. - Cảm biến sinh học cantilever. - Sơ đồ nguyên lý của cảm biến sinh học dòng. - 58 6 LUẬN VĂN CAO HỌC VLKT-KHÓA 2014A Học viên: Nguyễn Văn Minh Kha Hình 3. - Quy trình chế tạo cảm biến: a) Đế vàng (SPAuE), b) Đế các bon sau khi phủ hạt vàng (AuNPs-modified SPCE. - Phổ trở kháng của cảm biến aptamer 100 µg/mL /SAM/SPAuE. - Đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc của ∆RCT như một hàm của nồng độ PSA cho các cảm biến aptamer/SAM/SPAuE. - Phổ trở kháng của các cảm biến aptamer/SAM/AuNPs-modified SPCE đo tại các nồng độ PSA khác nhau. - Đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc của ∆RCT như một hàm của nồng độ PSA cho các cảm biến aptamer/SAM/AuNPs-modified SPCE. - Đường đồ thị EIS của từng bước công nghệ chế tạo cảm biến aptamer/SAM/AuNPs-modified SPCE. - Đường đặc trưng EIS của cảm biến được chế tạo với nồng độ PSA được thêm vào từ 0 ng/mL đến 14 ng/mL. - Đường chuẩn của cảm biến được chế tạo với 5 µg/mL aptamer và 10 vòng quét tạo hạt vàng. - Biểu đồ biểu diễn độ đặc hiệu của cảm biến đối với các kháng nguyên được khảo sát. - Bảng nguy cơ tái phát của ung thư tiền liệt tuyến. - Giá trị các thành phần mạch tương đương Randles của các cảm biến SAM/SPAuE với nồng độ aptamer khác nhau bao gồm 100, 50 và 5 µg/mL. - Giá trị các thành phần mạch tương đương Randles của cảm biến được chế tạo theo các nồng độ PSA dùng để vẽ đường chuẩn. - Đường fit tuyến tính của 7 cảm biến được chế tạo để khảo sát khả năng tái lập lại thực nghiệm. - 80 8 LUẬN VĂN CAO HỌC VLKT-KHÓA 2014A Học viên: Nguyễn Văn Minh Kha DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ADT : Androgen Deprivation Therapy AuNPs: Gold NanoParticles CDH : Cellobiose dehydrogenase CV : Cyclic Voltammetry DNA : DeoxyriboNucleic Acid DPV : Different Pulse Voltammetry EIS : Electrochemical Impedance Spectroscopy ISE : Ion-Selective Electrode LHRH: Luteinizing Hormone-Releasing Hormone MRI : Magnetic Resonance imaging GDH : Glucose Dehydrogenase GMC: Graphitized Mesoporous Carbon ODN : OligoDeoxyriboNucleotide PBS : Phosphate Buffered Saline PET : Positron Emission Tomography PSA : Prostate Specific Antigen QCM : Quartz Crystal Microbalance RNA : RiboNucleic Acid SAM : Self-Assembled Monolayer SEM : Scanning Electron Microscope SELEX: Systematic evolution of ligands by exponential enrichment SPAuE: Screen-Printed Gold Electrode SPCE: Screen-Printed Carbon Electrode 9 LUẬN VĂN CAO HỌC VLKT-KHÓA 2014A Học viên: Nguyễn Văn Minh Kha MỞ ĐẦU Theo báo cáo của tổ chức y tế thế giới (WHO) năm thì trong năm 2012 đã có 1,1 triệu đàn ông mắc phải ung thư tiền liệt tuyến và số người chết lên đến 307 nghìn người. - Ung thư tiền liệt tuyến là loại ung thư gây chết đứng thứ hai sau ung thư phổi, cũng là một trong mười loại ung thư thường mắc phải nhất ở nam giới được ghi nhận trong 84 quốc gia và tần suất mắc bệnh nhiều hơn tại các quốc gia đang phát triển trong đó có Việt Nam [4, 52]. - Việc ghi nhận bệnh này cũng tăng lên rõ ràng trong những thập niên 80 và 90 của thế kỉ 20 tại nhiều khu vực phụ thuộc vào việc xét nghiệm kháng nguyên đặc hiệu cho ung thư tiền liệt tuyến (PSA) [52]. - PSA là một enzyme glycoprotein được sản xuất bởi cả mô tiền liệt tuyến bình thường và mô bướu. - PSA được nghi nhận tăng trong hầu hết các trường hợp ung thư tiền liệt tuyến. - Nếu nồng độ PSA trong máu từ 4 ng/mL đến 10 ng/mL được xem là có nguy cơ mắc bệnh ung thư tiền liệt tuyến. - Xét nghiệm nồng độ kháng nguyên PSA kết hợp với siêu âm hay thăm khám tiền liệt tuyến qua ngã trực tràng được dùng để tầm soát phát hiện sớm bệnh này [60]. - Aptamer này có nhiều tính năng thuận lợi cho việc xét nghiệm hơn như là có ái lực và liên kết 10 LUẬN VĂN CAO HỌC VLKT-KHÓA 2014A Học viên: Nguyễn Văn Minh Kha đặc hiệu với kháng nguyên cao, điều kiện bảo quản dễ dàng, cảm biến sử dụng vật liệu này có thể hoạt động trong điều kiện nhiệt độ phòng và giá thành rẻ [24]. - Vì thế, aptamer được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như cảm biến sinh học, dẫn truyền thuốc, đánh dấu. - Tuy nhiên, cho đến nay số lượng những bài báo cáo về cảm biến sinh học điện hóa sử dụng aptamer làm đầu thu sinh học (aptasensor) dựa trên sự thay đổi của phổ tổng trở rất ít vì những hiểu biết về đặc tính và những cơ chế tương tác tạo liên kết đặc hiệu giữa kháng nguyên và aptamer tương ứng còn rất hạn chế. - Tác giả đã sử dụng GMCs-AuNPs làm tăng cường độ nhạy của cảm biến. - Kết quả cho thấy giới hạn phát hiện của cảm biến là 0,25 ng/mL với độ tuyến tính và độ lặp lại cao. - Lý do cho sự tăng này được giải thích là do liên kết của kháng nguyên với aptamer được cố định trên bề mặt cảm biến kết quả làm ngăn cản quá trình trao đổi điện tử với điện cực [35]. - Tuy nhiên, đến năm 2015 Jolly và cộng sự cũng đã thành công trong việc chế tạo cảm biến aptasensor sử dụng sulphur betaine có tác dụng phân tán aptamer trên điện cực vàng. - Kết quả cho thấy cảm biến hoạt động tốt trong vùng nồng độ kháng nguyên PSA từ 1 ng/mL đến 10 ng/mL với độ tuyến tính và độ chọn lọc cao. - Từ đó tìm ra quy trình công nghệ tối ưu để chế tạo cảm biến sinh học điện hóa sử dụng aptamer có thể ứng dụng chẩn đoán sớm ung thư tiền liệt tuyến với dải nồng độ kháng nguyên PSA nằm trong khoảng từ 4 ng/mL đến 10 ng/mL. - Quy trình công nghệ biến tính bề mặt điện cực in các bon với lớp hạt vàng kích thước nano (AuNPs-modified electrode) ứng dụng chế tạo cảm biến PSA-aptasensor. - Quy trình công nghệ chế tạo cảm biến PSA-aptasensor. - Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế tạo lên hoạt động của cảm biến. - TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ TIỀN LIỆT TUYẾN 1.1. - DỊCH TỄ HỌC CỦA BỆNH UNG THƯ TIỀN LIỆT TUYẾN Ung thư tiền liệt tuyến đứng hàng đầu của hệ niệu. - Tại Hoa Kỳ, năm 2008 ung thư tiền liệt tuyến chiếm 25 % trường hợp ung thư ở nam giới, trong đó có 186.320 trường hợp mắc mới . - Tại Việt Nam, theo ghi nhận ung thư quần thể năm 2002 có 756 ca ung thư tuyến tiền liệt mới được chẩn đoán, xuất độ nam và 475 trường hợp tử vong [60]. - CÁC YẾU TỐ NGUY CƠ GÂY BỆNH Yếu tố di truyền cũng được ghi nhận, khi người bệnh trong gia đình nhỏ hơn 60 tuổi hay có hơn 5 người trong gia đình mắc bệnh, cha hay anh bị ung thư tiền liệt tuyến thì nguy cơ tăng gấp ba lần. - Ngoài ra, nguy cơ mắc bệnh cũng liên quan đến sự thay đổi của các nhiễm sắc thể lg36, lg24-35, lg42.2-43, 8g24, 16g23, 17p, 20g13, và Kg27-28, FNasel, MSR-1, ELAC2HPC2 có liên quan đến quá trình gây ung thư [20]. - 13 LUẬN VĂN CAO HỌC VLKT-KHÓA 2014A Học viên: Nguyễn Văn Minh Kha 1.3. - CHẨN ĐOÁN a) Giới thiệu về kháng nguyên đặc hiệu cho tiền liệt tuyến (PSA) Kháng nguyên đặc hiệu cho tiền liệt tuyến (còn được gọi là Kallikrein-3) là một enzym glycoprotein được sản xuất bởi cả mô tiền liệt tuyến bình thường và mô bướu mã hóa do gen Kallikrein-3 [6]. - Kháng nguyên PSA tăng trong hầu hết những trường hợp ung thư tiền liệt tuyến. - Khi làm xét nghiệm kháng nguyên PSA trong máu để tầm soát bệnh, nguy cơ ung thư tiền liệt tuyến được ghi nhận như sau [60]: PSA< 4 ng/mL : “bình thường” PSA trong khoảng 4 đến 10 ng/mL : nguy cơ mắc ung thư là 20 – 30% PSA trong khoảng 10 đến 20 ng/mL: nguy cơ mắc ung thư là 50 – 75% Trên 20 ng/mL: nguy cơ mắc ung thư đến 90%. - Xét nghiệm PSA trong chẩn đoán ung thư tiền liệt tuyến có giá trị dương tính giả cao. - Khoảng 15 % trường hợp tăng sản lành tính tiền liệt tuyến có tăng nồng độ PSA. - Ngoài ra, PSA cũng có thể tăng trong những tình trạng viêm tiền liệt 14 LUẬN VĂN CAO HỌC VLKT-KHÓA 2014A Học viên: Nguyễn Văn Minh Kha tuyến, sau thủ thuật nội soi hay phẫu thuật, nhưng không tăng sau thăm khám trực tràng. - Sau sinh thiết tiền liệt tuyến, PSA tăng tối thiểu trong khoảng thời gian từ 6 đến 8 tuần. - Một số ít trường hợp ung thư tụy, tuyến nước bọt và ung thư vú được ghi nhận thấy có sự tăng của PSA trong máu. - Vì vậy để cải thiện khả năng chẩn đoán của PSA trong ung thư tiền liệt tuyến, gần đây có một số khái niệm được đưa vào sử dụng. - Mật độ kháng nguyên PSA Tốc độ tăng kháng nguyên PSA trong máu Tỷ lệ giữa kháng nguyên PSA tự do (free PSA) và PSA phức hợp (ACT-PSA) Mật độ kháng nguyên PSA Mật độ kháng nguyên PSA trong máu được dùng để phân biệt tăng sản tiền liệt tuyến lành tính với ung thư tiền liệt tuyến ở đàn ông có nồng độ PSA tăng vừa (4 đến 10 ng/mL) và ấn chẩn tiền liệt tuyến bình thường. - Ung thư làm tăng nồng độ PSA trên thể tích tiền liệt tuyến cao hơn trường hợp tăng sản lành tính tiền liệt tuyến. - Như vậy trong ung thư tiền liệt tuyến mật độ PSA thường tăng. - Để đánh giá mật độ PSA, lấy kết quả PSA trong huyết thanh chia cho thể tích tiền liệt tuyến (ước lượng qua siêu âm trong lòng trực tràng). - Phương pháp này chưa thật sự chính xác nhưng các nghiên cứu cho thấy khi mật độ PSA tăng trên 15 % báo động nguy cơ cao ung thư tiền liệt tuyến. - Tốc độ tăng PSA Nồng độ PSA tăng nhanh ở bệnh nhân ung thư tiền liệt tuyến so với người không bệnh. - Các nghiên cứu cho thấy khoảng 70 % nam giới có tốc độ tăng PSA ≥ 0,75 ng/mL mỗi năm bị mắc ung thư tiền liệt tuyến khi PSA 15 LUẬN VĂN CAO HỌC VLKT-KHÓA 2014A Học viên: Nguyễn Văn Minh Kha ban đầu của họ trong khoảng 4 đến 10 ng/mL. - Nếu tốc độ tăng PSA < 0,75 ng/mL mỗi năm, chỉ khoảng 50 % có bệnh ung thư tiền liệt tuyến. - Xét nghiệm này nhằm xác định có nên sinh thiết lại tiền liệt tuyến khi nồng độ PSA trong khoảng 4 đến 10 ng/ml và sinh thiết trước đó âm tính. - Tỷ lệ phần trăm PSA tự do = [PSA tự do/ (PSA tự do + PSA gắn kết)] x 100 Bệnh nhân ung thư tiền liệt tuyến có tỷ lệ phần trăm PSA tự do thấp hơn so với người không bệnh. - Nguy cơ ung thư tiền liệt tuyến tăng khi tỷ lệ này từ 25 % trở xuống. - b) Tầm soát ung thư Nam giới phì đại tiền liệt tuyến, có tiền sử về gia đình có người mắc ung thư tiền liệt tuyến, PSA tăng hoặc có triệu chứng niệu khoa là đối tượng của việc tầm soát bệnh này. - Tỉ lệ phát hiện và bệnh còn khu trú trong tiền liệt tuyến là 90 % (lâm sàng) và 70 % (bệnh học). - Khám tiền liệt tuyến qua ngõ trực tràng bằng ngón tay [60] PSA tăng trên 4 ng/mL nên được sinh thiết qua siêu âm trực tràng. - Tỷ lệ PSA tự do có trong máu thấp dưới 25 % là một trong những dấu hiệu cho biết bệnh nhân đã mắc ung thư. - c) Chẩn đoán lâm sàng Ung thư tiền liệt tuyến thường không có triệu chứng trong giai đoạn sớm, chỉ có thể phát hiện qua khám trực tràng hay xét nghiệm PSA. - d) Chẩn đoán cận lâm sàng Sinh hóa Xét nghiệm PSA có ích trong việc tầm soát ung thư tiền liệt tuyến khi kết hợp với thăm khám và siêu âm qua ngã trực tràng. - Hình ảnh học Siêu âm tiền liệt tuyến qua ngã trực tràng cho phép phát hiện các sang chấn thương trong tiền liệt tuyến, sự xâm lấn túi tinh, vỏ bao tiền liệt tuyến và hướng dẫn sinh thiết. - Siêu âm giúp đánh giá thể tích tiền liệt tuyến từ đó giúp tính toán mật độ PSA (PSA density). - Mật độ PSA là tỉ lệ giữa PSA và thể tích tiền liệt tuyến, nếu lớn hơn 0,15 lần thì khả năng ác tính cao. - MRI có độ chính xác cao hơn CT scan trong việc đánh giá tiền liệt tuyến. - PET scan và xạ hình tiền liệt tuyến đang được nghiên cứu [60]. - Phân loại độ biệt hóa thường theo Gleason với 5 độ (hình 1.2), điểm Gleason tính bằng tổng điểm của kiểu biệt hóa gặp nhiều nhất và kiểu gặp nhiều thứ hai [60]. - Dạng vi thể của ung thư tuyến tiền liệt theo thang điểm Gleason Các loại ít gặp bao gồm carcinoma tế bào nhỏ, carcinoma tế bào gai, carcinoma tế bào chuyển tiếp, hiếm gặp hơn là lymphoma, sarcoma và melanoma
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt