Dấu ấn sinh học methyl hoá DNA trong phát hiện sớm ung thư buồng trứng

            Ung thư buồng trứng (UTBT) là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trong các ung thư phụ khoa, với hơn 324.000 ca mới và khoảng 206.000 ca tử vong mỗi năm trên toàn cầu. Tiên lượng phụ thuộc chặt chẽ vào giai đoạn chẩn đoán: tỉ lệ sống còn 5 năm trên 90% ở giai đoạn khu trú nhưng giảm xuống khoảng 31% khi đã di căn xa [1]. Đáng chú ý, khoảng 75% bệnh nhân được phát hiện ở giai đoạn muộn (III-IV) do triệu chứng sớm thường mơ hồ và không đặc hiệu.

            Trong thực hành lâm sàng, CA-125 (Cancer Antigen 125) là dấu ấn huyết thanh được sử dụng phổ biến nhất nhưng có hạn chế lớn về độ đặc hiệu do có thể tăng trong nhiều tình trạng lành tính như lạc nội mạc tử cung, u xơ tử cung, viêm vùng chậu hoặc thai kỳ. Đặc biệt, CA-125 có độ nhạy hạn chế ở giai đoạn sớm của bệnh. HE4 (Human Epididymis protein 4) và thuật toán ROMA kết hợp hai dấu ấn giúp cải thiện phân tầng nguy cơ nhưng vẫn chưa đủ nhạy cho phát hiện sớm. Các thử nghiệm tầm soát quy mô lớn như Thử nghiệm Đánh giá Sàng lọc Ung thư Buồng trứng của Vương Quốc Anh (UK Collaborative Trial of Ovarian Cancer Screening – UKCTOCS) (n = 202.638), Thử nghiệm Sàng lọc Ung thư Tuyến Tiền liệt, Phổi, Đại tràng và Buồng trứng (Prostate, Lung, Colorectal, and Ovarian – PLCO) tại Hoa Kỳ (n = 78/216) đã đánh giá kết hợp CA-125 huyết thanh và siêu âm ngả âm đạo – đều không chứng minh được giảm tử vong có ý nghĩa thống kê trên dân số nguy cơ trung bình sau thời gian theo dõi dài hạn [2, 3].

            Chính vì vậy, cộng đồng nghiên cứu đang tìm kiếm những dấu ấn sinh học mới, và methyl hóa DNA là một trong những hướng đi được quan tâm nhiều nhất. Khác với đột biến gen – vốn thường xuất hiện muộn và ở tần suất thấp – những biến đổi methyl hóa bất thường xảy ra rất sớm trong tiến trình ung thư, thậm chí ở giai đoạn tiền ung thư. Thêm vào đó, tín hiệu methyl hóa phong phú hơn đột biến soma rất nhiều: trong khi một khối u có thể chỉ mang vài đột biến điểm, thì có hàng trăm đến hàng nghìn vị trí CpG (Cytosine-phosphate-Guanine) bị methyl hóa bất thường, tạo ra "dấu vân tay" biểu sinh rõ ràng hơn [4].

            Bài tổng quan này nhằm cập nhật các bằng chứng mới nhất về ứng dụng dấu ấn methyl hóa DNA trong phát hiện sớm UTBT, qua ba hướng tiếp cận chính: (i) cfDNA (Cell-free DNA) methylation trong máu, (ii) methylation trong mẫu cổ tử cung-âm đạo, và (iii) methylation trong nước tiểu.

2.1. Cơ chế methyl hoá DNA

            Methyl hóa DNA là quá trình gắn nhóm methyl (-CH3) vào vị trí carbon thứ 5 của cytosine, chủ yếu tại các dinucleotide CpG. Phản ứng này do nhóm enzyme DNA methyltransferase (DNMT) xúc tác, trong đó DNMT1 duy trì mô hình methyl hóa sau mỗi lần sao chép DNA, còn DNMT3A và DNMT3B thiết lập methyl hóa mới (de novo methylation).

            Ở tế bào bình thường, các vùng công tắc (promoter) của gen thường không bị methyl hóa, cho phép phiên mã gen diễn ra bình thường. Khi xảy ra ung thư, tế bào có hai thay đổi biểu sinh song hành: tăng methyl hóa (hypermethylation) tại vùng promoter của các gen ức chế khối u, khiến các gen này bị "tắt tiếng"; và giảm methyl hóa toàn bộ genome (global hypomethylation), góp phần gây bất ổn nhiễm sắc thể và kích hoạt một số gen gây ung thư [4].

2.2. Methyl hoá DNA trong sinh bệnh học ung thư buồng trứng

            Trong UTBT, đặc biệt là type mô học thanh dịch bậc cao (High-grade serous ovarian cancer - HGSOC), nhiều gen ức chế khối u đã được chứng minh bị bất hoạt thông qua tăng methyl hóa promoter. Khoảng 10-20% các ca HGSOC ghi nhận sự methyl hoá bất thường tại promoter của gen BRCA1 - gen sửa chữa DNA, dẫn đến hậu quả nghiêm trọng tương tự như người bị đột biến di truyền [5]. Hàng loạt gen khác như RASSF1A, OPCML, HOXA9, p16/CDKN2A cũng thường xuyên bị tăng methyl hóa trong mô UTBT.

            Sự bất thường này không chỉ tác động lên từng gen riêng lẻ mà còn làm rối loạn cả một hệ thống. Chẳng hạn, tăng methyl hóa SFRP5 và IQGAP2 làm hoạt hóa bất thường con đường Wnt/β-catenin; methyl hóa YPEL3 và Zac1 – hai gen điều hòa p53 – gián tiếp ức chế p53, tạo điều kiện cho tế bào ung thư chuyển dạng và di căn (chuyển dạng biểu mô-trung mô – EMT) [6].

Điểm cốt lõi: các biến đổi methyl hóa DNA xuất hiện rất sớm trong tiến trình ung thư, thường trước cả khi u trở nên xâm lấn hoặc có thể phát hiện bằng hình ảnh học. Đây chính là cơ sở sinh học để phát triển các xét nghiệm phát hiện sớm dựa trên methyl hóa DNA, và cũng là lý do khiến hướng nghiên cứu này thu hút ngày càng nhiều sự quan tâm.

Hình 1. Cơ chế methyl hoá DNA trong mô buồng trứng bình thường và ung thư [4].
Ở mô bình thường (trên), đảo CpG tại promoter của gen ức chế khối u không methyl hoá cho phép gen được phiên mã, đồng thời vùng DNA lặp được methyl hoá đầy đủ giúp ổn định bộ gen.
Ở mô ung thư (dưới), promoter của gen ức chế khối u (ví dụ BRCA1) bị tăng methyl hoá làm tắt gen, dẫn đến mất chức năng sửa chữa DNA và bất ổn bộ gen; song song, các vùng lặp giảm methyl hoá toàn cục góp phần thúc đẩy hình thành khối u.

      Các nghiên cứu hiện nay khai thác methyl hoá DNA trên ba nhóm mẫu chính: mô u (xâm lấn), huyết tương dưới dạng DNA tự do (cfDNA) (sinh thiết lỏng), và mẫu xâm lấn tối thiểu từ đường sinh dục dưới hoặc nước tiểu. Mỗi loại mẫu có giá trị riêng trong chuỗi nghiên cứu – phát hiện sớm – tầm soát.

3.1. Dấu ấn từ mô u (tissue-based biomarkers)

Dù cần phải phẫu thuật hoặc sinh thiết (không phù hợp để tầm soát), nhưng mô u là nơi cung cấp bản đồ methyl hoá hoàn chỉnh nhất. Từ năm 2009, Su và cộng sự đã tiên phong tìm ra panel 6 gen cho độ nhạy 73% và độ đặc hiệu 75% [7]. Gần đây nhất (2025), sự xuất hiện của AI (mạng nơ-ron MethylNet) đã giúp tạo ra các mô hình phân biệt khối u HGSOC và mô lành tính cực kỳ chính xác. Các phát hiện trên mô u là kim chỉ nam để phát triển xét nghiệm trên các loại mẫu dễ tiếp cận hơn.

3.2. Dấu ấn từ huyết tương: cell-free DNA methylation (sinh thiết lỏng)

Tế bào ung thư khi chết đi giải phóng DNA vào máu, gọi là DNA tự do (cfDNA). Phần có nguồn gốc từ khối u (circulating tumor DNA - ctDNA) mang theo profile methyl hoá đặc trưng. Đây là nguyên lý của sinh thiết lỏng dựa trên methyl hoá, đang là hướng đi phát triển mạnh trong thời gian gần đây.

Các nghiên cứu giai đoạn sớm tập trung vào dấu ấn đơn lẻ hoặc panel nhỏ đã được khảo sát trên huyết tương/huyết thanh UTBT, gồm RASSF1A, BRCA1, OPCML, HOXA9, SOX1, HIC1, COL23A1, C2CD4D, WNT6, MAL. Sự kết hợp HOXA9 và HIC1 trong xét nghiệm qPCR-TaqMan đạt độ nhạy 88,9% và AUC 0,95 [8]. Widschwendter mở rộng sang panel ba gen COL23A1, C2CD4D, WNT6 với độ đặc hiệu 91% nhưng độ nhạy còn hạn chế (41%) cho HGSC [4]. Zhang đẩy panel lên 7 gen với độ nhạy 85,3% và đặc hiệu 90,5% ngay cả ở giai đoạn I [9].

Một bước tiến quan trọng đến từ Herzog và cộng sự (2024) [10]. Phân tích methyl hoá cfDNA tại các vùng ZNF154, C2CD4D và WNT6 trên mẫu từ thử nghiệm UKFOCSS, kết hợp với CA-125, xét nghiệm đạt độ nhạy 94,4% cho UTBT nguy cơ cao. Đặc biệt, khi xét riêng các mẫu lấy dưới 1 năm trước chẩn đoán, 33,3% được phát hiện dương tính; tỷ lệ này là 27,3% nếu xét toàn bộ mẫu có chất lượng tốt. Phát hiện này gợi ý methyl hoá cfDNA có thể "bắt" được bệnh sớm hơn so với chiến lược CA-125 kết hợp siêu âm hiện hành.

Hướng tiếp cận hiện đại sử dụng giải trình tự methylation toàn bộ kết hợp học máy. Một nghiên cứu năm 2025 dùng cfMeDIP-seq trên 40 bệnh nhân HGSOC, 38 u lành và 38 đối chứng, xác định 536 vùng methyl hoá khác biệt – 97% là tăng methyl hoá, tập trung ở đảo CpG và thân gen, nhiều vùng nằm trong các gen liên quan phát triển và điều hoà hormone [11]. OvaPrint™ – nền tảng cfDNA methylation kết hợp machine learning – đạt PPV 95% trong phân biệt HGSOC với u lành trước phẫu thuật. Liang và cộng sự (2022) cũng xác nhận tiềm năng của cfDNA methylation huyết tương trong cả chẩn đoán lẫn tiên lượng [12].

Đáng chú ý, Galleri (GRAIL) là xét nghiệm phát hiện đa ung thư (Multi-Cancer Early Detection - MCED) đầu tiên được thương mại hoá, dựa trên cfDNA methylation tại hơn 100.000 vùng và học máy. Trong nghiên cứu CCGA, độ nhạy của Galleri với UTBT là 83,1% chung, phân tầng theo giai đoạn: 50,0% (I), 80,0% (II), 87,1% (III) và 94,7% (IV); độ đặc hiệu chung 99,5% [13]. Tuy nhiên, nghiên cứu đoàn hệ UTBT trong CCGA chỉ có 65 ca với cỡ mẫu giai đoạn sớm rất nhỏ (n=10 stage I), và đây là nghiên cứu bệnh – chứng nên chưa phản ánh hiệu năng trong dân số tầm soát thực; phương pháp ngoại suy chỉ đạt 44,4%. Galleri vẫn chưa được FDA (Food and Drug Administration) phê duyệt và đang chờ kết quả các thử nghiệm tiến cứu lớn (NHS-Galleri, PATHFINDER 2) để chứng minh lợi ích sống còn ở mức dân số.

Tổng quan hệ thống của Terp (2023) phân tích 29 nghiên cứu cfDNA methylation cho UTBT, kết luận panel đa gen luôn cho hiệu năng tốt hơn dấu ấn đơn lẻ - trong đó OPCML là dấu ấn đơn lẻ tốt nhất và Galleri là panel tốt nhất. Tác giả nhấn mạnh không thể làm phân tích gộp chuẩn hoá do tính dị thể quá lớn về quy trình tiền xử lý mẫu, phương pháp phân tích và kết cục [14].

Sinh thiết lỏng có ưu điểm: không xâm lấn, lặp lại được, phù hợp theo dõi điều trị. Hạn chế chính là lượng ctDNA rất thấp ở giai đoạn sớm – đòi hỏi kỹ thuật có độ nhạy cao và quy trình tiền xử lý mẫu nghiêm ngặt; ngoài ra, tín hiệu có thể bị nhiễu bởi DNA từ tế bào bạch cầu (clonal hematopoiesis).

3.3. Dấu ấn từ mẫu dịch cổ tử cung – âm đạo

Đây là hướng tiếp cận hấp dẫn nhất cho tầm soát đại trà, vì tận dụng được quy trình hầu hết phụ nữ đã quen thuộc: xét nghiệm Pap. Cơ sở sinh học là tế bào từ buồng trứng và vòi trứng có thể rụng xuống đường sinh dục dưới qua nhu động vòi trứng và dòng dịch nội mạc, để lại DNA mang dấu ấn methyl hoá đặc trưng trên mẫu phết cổ tử cung hoặc dịch âm đạo.

Bước ngoặt của hướng nghiên cứu này đến từ Barrett và cộng sự (2022) trên Nature Communications. Methylome của tế bào cổ tử cung có nguồn gốc ống Müller khác biệt có hệ thống giữa phụ nữ mắc UTBT và phụ nữ khoẻ mạnh. Chỉ số WID-OC (Women’s cancer risk IDentification – Ovarian Cancer) dựa trên khoảng 14.000 vị trí CpG đạt AUC 0,76 cho UTBT và 0,81 cho ung thư nội mạc tử cung. Điều thú vị là tín hiệu này không phụ thuộc vào sự hiện diện DNA khối u trong mẫu, mà phản ánh một “khiếm khuyết biệt hoá biểu sinh” ở tế bào cổ tử cung của phụ nữ mang ung thư – nghĩa là tế bào cổ tử cung vẫn mang dấu của bệnh ngay cả khi DNA ung thư chưa rụng xuống [15].

Song song đó, một loạt nghiên cứu từ Đài Loan đã phát triển dần các panel methyl hoá trên mẫu phết cổ tử cung. Chang (2018) báo cáo methyl hoá POU4F3 và MAGI2 phát hiện được trong mẫu phết thường quy với độ nhạy 61% và đặc hiệu 62–69%. Wu (2019) phát triển mô hình ba gen AMPD3, NRN1, TBX15, nâng độ nhạy lên 81% và đặc hiệu 84% [16]. Gần đây nhất, một mô hình học máy hai bước với 46 đặc trưng CpG cho phép phân tầng mẫu bình thường, lành tính và ác tính – minh hoạ tiến trình từ panel nhỏ truyền thống sang tích hợp trí tuệ nhân tạo trên cùng loại mẫu [17].

Không phải nghiên cứu nào cũng cho kết quả tích cực. Biskup và cộng sự (2025) sử dụng Infinium EPICv2 trên 77 mẫu cervical swab nhưng không xác định được vị trí CpG nào đủ độ nhạy và đặc hiệu để phân biệt khối u buồng trứng lành và ác tính – cho thấy thách thức về cỡ mẫu, lựa chọn dấu ấn và chuẩn hoá kỹ thuật vẫn còn đáng kể [18].

Tổng quan hệ thống của Kwinten và cộng sự (2024) phân tích 36 nghiên cứu sử dụng nhiều loại dấu ấn (DNA methylation, vi sinh vật, proteomics) trên mẫu cổ tử cung – âm đạo, kết luận methyl hoá DNA là kỹ thuật triển vọng nhất cho phát hiện sớm UTBT và ung thư nội mạc tử cung ở quần thể chung. Tác giả nhấn mạnh tính không đồng nhất cao giữa các nghiên cứu (về panel gen, quy trình lấy mẫu, tiêu chí chọn bệnh nhân) khiến việc so sánh trực tiếp còn khó khăn, và cần có giá trị trên các nhóm nguy cơ cao (BRCA, Lynch) cũng như nghiên cứu đoàn hệ tiến cứu lớn [19].

3.4. Dấu ấn từ nước tiểu: xu hướng mới nổi

Nước tiểu là mẫu hoàn toàn không xâm lấn, có thể tự thu thập tại nhà – một lợi thế lớn cho chiến lược tầm soát quy mô lớn. Methyl hoá DNA trong nước tiểu trước đây đã được chứng minh hữu ích cho tầm soát ung thư cổ tử cung, nội mạc tử cung và một số ung thư ngoài đường tiết niệu (đại trực tràng, phổi).

Đối với UTBT, Wever và cộng sự (2024) đánh giá đồng thời ba loại mẫu xâm lấn tối thiểu (nước tiểu tự thu thập, tự lấy phết tế bào cổ tử cung – âm đạo, và mẫu cổ tử cung do bác sĩ thu thập) trên 54 bệnh nhân có khối u buồng trứng và 110 đối chứng. Ba dấu ấn methyl hoá tăng có ý nghĩa trong nước tiểu của bệnh nhân UTBT so với đối chứng khoẻ mạnh: C2CD4D (p=0,008), CDO1 (p=0,022) và MAL (p=0,008); trong đó C2CD4D và CDO1 cũng phân biệt được trong mẫu Pap [20]. Đáng chú ý, biến đổi số lượng bản sao (Copy Number Alteration - CNA) của một đoạn DNA trong bộ gen cũng được phát hiện ở 4/23 mẫu nước tiểu của bệnh nhân UTBT bằng giải trình tự độ phủ thấp – gợi ý có thể kết hợp methylation và phân tích bộ gen để cải thiện độ nhạy. Tuy vậy, mẫu cổ tử cung – âm đạo tự lấy không cho thấy mức methyl hoá tăng có ý nghĩa, và một số dấu ấn có mức methyl hoá tương đương giữa khối u lành và ác – nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đưa nhóm đối chứng có khối u lành vào nghiên cứu thẩm định. Mặc dù hiệu suất chẩn đoán chưa đủ cao để dùng đơn lẻ, nghiên cứu này mở ra viễn cảnh tầm soát tại nhà – đặc biệt có ý nghĩa cho vùng nông thôn và các nước có nguồn lực hạn chế.

Methyl hoá DNA là một trong những hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn cho phát hiện sớm UTBT. Từ các bảng dấu ấn nhỏ trong huyết thanh thập niên trước đến các xét nghiệm MCED dựa trên methylome toàn bộ ngày nay, hướng tiếp cận này đã có những bước tiến đáng kể về cả nguyên lý và công nghệ. Mẫu máu vẫn là nền tảng chuẩn hóa cao nhất với các xét nghiệm như Galleri đang gần bước vào lâm sàng; mẫu cổ tử cung-âm đạo mở ra cơ hội tận dụng hạ tầng xét nghiệm Pap’s sẵn có; còn nước tiểu là hướng đi mới với tiềm năng tự thu thập tại nhà.

            Để chuyển từ phòng thí nghiệm sang thực hành lâm sàng thường quy, các xét nghiệm methylation cho UTBT cần vượt qua các thách thức về độ nhạy giai đoạn sớm, chuẩn hóa quy trình, thẩm định tiến cứu và chứng minh lợi ích sống còn.

1.         National Cancer Institute. "SEER Cancer Stat Facts: Ovarian Cancer Bethesda, MD: National Cancer Institute"; 2024 [cited Available from: https://seer.cancer.gov/statfacts/html/ovary.html.

2.         Menon U, Gentry-Maharaj A, Burnell M, et al. "Ovarian cancer population screening and mortality after long-term follow-up in the UK Collaborative Trial of Ovarian Cancer Screening (UKCTOCS): a randomised controlled trial". Lancet. 2021;397(10290):2182-93.

3.         Pinsky PF, Prorok PC, Yu K, et al. "Extended mortality results for prostate cancer screening in the PLCO trial with median follow-up of 15 years". Cancer. 2017;123(4):592-9.

4.         Widschwendter M, Zikan M, Wahl B, et al. "The potential of circulating tumor DNA methylation analysis for the early detection and management of ovarian cancer". Genome Med. 2017;9(1):116.

5.         Kalachand RD, Stordal B, Madden S,  et al. "BRCA1 Promoter Methylation and Clinical Outcomes in Ovarian Cancer: An Individual Patient Data Meta-Analysis". J Natl Cancer Inst. 2020;112(12):1190-203.

6.         Fu M, Deng F, Chen J, et al. "Current data and future perspectives on DNA methylation in ovarian cancer (Review)". Int J Oncol. 2024;64(6).

7.         Su H-Y, Lai H-C, Lin Y-W, et al. "An epigenetic marker panel for screening and prognostic prediction of ovarian cancer". International Journal of Cancer. 2009;124(2):387-93.

8.         Singh A, Gupta S, Badarukhiya JA, et al. "Detection of aberrant methylation of HOXA9 and HIC1 through multiplex MethyLight assay in serum DNA for the early detection of epithelial ovarian cancer". Int J Cancer. 2020;147(6):1740-52.

9.         Zhang Q, Hu G, Yang Q, et al. "A multiplex methylation-specific PCR assay for the detection of early-stage ovarian cancer using cell-free serum DNA". Gynecol Oncol. 2013;130(1):132-9.

10.       Herzog C, Jones A, Evans I, et al. "Plasma cell-free DNA methylation analysis for ovarian cancer detection: Analysis of samples from a case-control study and an ovarian cancer screening trial". Int J Cancer. 2024;154(4):679-91.

11.       Terp SK, Guldbrandsen K, Stoico MP, et al. "Genome-Wide cfDNA Methylation Profiling Reveals Robust Hypermethylation Signatures in Ovarian Cancer". Cancers (Basel). 2025;17(12).

12.       Liang L, Zhang Y, Li C, et al. "Plasma cfDNA methylation markers for the detection and prognosis of ovarian cancer". EBioMedicine. 2022;83:104222.

13.       Klein EA, Richards D, Cohn A, et al. "Clinical validation of a targeted methylation-based multi-cancer early detection test using an independent validation set". Ann Oncol. 2021;32(9):1167-77.

14.       Terp SK, Stoico MP, Dybkær K, et al. "Early diagnosis of ovarian cancer based on methylation profiles in peripheral blood cell-free DNA: a systematic review". Clin Epigenetics. 2023;15(1):24.

15.       Barrett JE, Jones A, Evans I, et al. "The DNA methylome of cervical cells can predict the presence of ovarian cancer". Nat Commun. 2022;13(1):448.

16.       Wu TI, Huang RL, Su PH, et al. "Ovarian cancer detection by DNA methylation in cervical scrapings". Clin Epigenetics. 2019;11(1):166.

17.       Lien J-Y, Hii LA, Su P-H, et al. "Exploring potential methylation markers for ovarian cancer from cervical scraping samples". Human Genomics. 2025;19(1):56.

18.       Biskup E, Lopacinska-Jørgensen J, Høgdall C, et al. "Potential use of DNA methylation in cervical swabs for early ovarian cancer diagnosis". J Ovarian Res. 2025;18(1):29.

19.       Kwinten KJJ, Lemain VA, de Hullu JA, et al. "Cervicovaginal specimen biomarkers for early detection of ovarian and endometrial cancer: A review". Cancer Med. 2024;13(14):e70000.

20.       Wever BMM, Schaafsma M, Bleeker MCG, et al. "Molecular analysis for ovarian cancer detection in patient-friendly samples". Commun Med (Lond). 2024;4(1):88.