Luận án tiến sĩ công nghệ sinh học nghiên cứu biến thể di truyền liên quan đến các bệnh ly thượng bì bóng nước bạch tạng và thiểu sản vành tai bằng giải trình tự hệ gen mã hóa

Luận án tiến sĩ công nghệ sinh học nghiên cứu biến thể di truyền liên quan đến bệnh ly thượng bì, bạch tạng và thiểu sản vành tai qua giải trình tự gen mã hóa.

Chuyên ngành

Công nghệ sinh học

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

luận án tiến sĩ

2023

187
3
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

1. MỞ ĐẦU

2. TỔNG QUAN

3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Đối tượng nghiên cứu

3.2. Bệnh ly thượng bì bóng nước

3.3. Bệnh bạch tạng

3.4. Bệnh thiểu sản vành tai

3.5. Đạo đức trong nghiên cứu

3.6. Thời gian, địa điểm nghiên cứu

3.7. Hóa chất, trang thiết bị và dụng cụ

3.8. Phương pháp nghiên cứu

3.8.1. Chuẩn bị DNA tổng số

3.8.2. Giải trình tự toàn bộ hệ gen mã hóa

3.8.3. Phân tích dữ liệu giải trình tự toàn bộ hệ gen mã hóa

3.8.4. Giải trình tự Sanger

3.8.5. Phân tích ảnh hưởng ghép nối của biến thể splicing

3.8.6. Khuếch đại đa đầu dò phụ thuộc phản ứng ghép nối (MLPA)

3.8.7. Phân tích mạng lưới tương tác protein-protein

3.8.8. Phân tích làm giàu tập hợp gen theo KEGG

3.8.9. Phân loại khả năng gây bệnh của biến thể theo Hiệp hội Bệnh học phân tử và Di truyền Y học Hoa Kỳ

4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1. Đặc điểm lâm sàng ở người bệnh

4.1.1. Ly thượng bì bóng nước

4.1.2. Thiểu sản vành tai

4.2. Tách chiết DNA tổng số

4.3. Dữ liệu thô toàn bộ hệ gen mã hóa của người bệnh

4.4. Các biến thể liên quan đến bệnh

4.4.1. Ly thượng bì bóng nước

4.4.2. Thiểu sản vành tai

4.5. Mối tương quan kiểu gen, kiểu hình ở nhóm người bệnh ly thượng bì bóng nước mang các biến thể gen COL7A1 và KRT5

4.6. Phân tích di truyền giúp chẩn đoán chính xác các phân nhóm bạch tạng mà lâm sàng khó có thể chỉ ra được

4.7. Yếu tố di truyền trong thiểu sản vành tai

4.8. Ý nghĩa của chẩn đoán phân tử trong công tác tư vấn di truyền và quản lý bệnh hiếm

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định biến thể di truyền liên quan đến ba bệnh hiếm: bệnh ly thượng bì, bạch tạng, và thiểu sản vành tai bằng công nghệ giải trình tự gen. Các bệnh này có tỷ lệ mắc thấp nhưng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống. Việc sử dụng giải trình tự toàn bộ hệ gen mã hóa (WES) giúp xác định các biến thể gen gây bệnh một cách hiệu quả, tiết kiệm thời gian và chi phí. Nghiên cứu này nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu về các biến thể di truyền ở người Việt Nam, hỗ trợ chẩn đoán và điều trị bệnh hiếm.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định các biến thể di truyền liên quan đến bệnh ly thượng bì, bạch tạng, và thiểu sản vành tai thông qua giải trình tự gen. Nghiên cứu cũng hướng đến việc phân tích các gen tiềm năng và cơ chế di truyền gây bệnh, từ đó hỗ trợ công tác chẩn đoán và tư vấn di truyền.

1.2. Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu di truyền quan trọng về các bệnh hiếm tại Việt Nam, giúp cải thiện chẩn đoán và điều trị. Đồng thời, nghiên cứu mở ra hướng tiếp cận mới trong di truyền họcy học cá thể hóa, góp phần nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe cho người bệnh.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng công nghệ giải trình tự toàn bộ hệ gen mã hóa (WES) để phân tích các biến thể gen ở người bệnh mắc bệnh ly thượng bì, bạch tạng, và thiểu sản vành tai. Quy trình bao gồm thu thập mẫu máu, tách chiết DNA, giải trình tự và phân tích dữ liệu. Các biến thể gen được so sánh với cơ sở dữ liệu quốc tế để xác định nguyên nhân gây bệnh.

2.1. Thu thập mẫu và tách chiết DNA

Mẫu máu được thu thập từ người bệnh và gia đình. DNA tổng số được tách chiết bằng phương pháp chuẩn, đảm bảo chất lượng cho quá trình giải trình tự gen.

2.2. Giải trình tự và phân tích dữ liệu

Công nghệ WES được sử dụng để giải trình tự toàn bộ vùng mã hóa của hệ gen. Dữ liệu thu được được phân tích bằng các công cụ tin sinh học, so sánh với cơ sở dữ liệu như gnomADHGMD để xác định các biến thể gây bệnh.

III. Kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được nhiều biến thể di truyền liên quan đến bệnh ly thượng bì, bạch tạng, và thiểu sản vành tai. Các biến thể mới trên gen COL7A1, TYR, và các gen ứng viên khác được phát hiện, góp phần làm sáng tỏ cơ chế di truyền của các bệnh này.

3.1. Biến thể liên quan đến bệnh ly thượng bì

Ba biến thể mới trên gen COL7A1 được xác định là nguyên nhân gây bệnh ly thượng bì. Các biến thể này ảnh hưởng đến cấu trúc collagen loại VII, dẫn đến các triệu chứng lâm sàng đặc trưng.

3.2. Biến thể liên quan đến bạch tạng

Biến thể TYR c.W39R được phát hiện ở trạng thái đồng hợp tử, là nguyên nhân gây bạch tạng da và mắt loại 1. Đây là lần đầu tiên biến thể này được báo cáo ở người Việt Nam.

3.3. Biến thể liên quan đến thiểu sản vành tai

27 biến thể mới trên các gen ứng viên được xác định có thể liên quan đến thiểu sản vành tai. Các gen này tham gia vào quá trình phát triển vành tai, cung cấp thông tin quan trọng cho nghiên cứu di truyền.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã thành công trong việc xác định các biến thể di truyền liên quan đến bệnh ly thượng bì, bạch tạng, và thiểu sản vành tai bằng công nghệ giải trình tự gen. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng cho việc chẩn đoán và điều trị các bệnh hiếm tại Việt Nam. Cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu để khám phá thêm các gen tiềm năng và cơ chế di truyền phức tạp.

4.1. Đóng góp của nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được các biến thể mới và cung cấp hiểu biết sâu hơn về cơ chế di truyền của các bệnh hiếm. Đây là nền tảng cho các nghiên cứu lâm sàng và tư vấn di truyền trong tương lai.

4.2. Hướng phát triển tương lai

Cần tiếp tục mở rộng quy mô nghiên cứu để bao phủ nhiều nhóm bệnh hiếm hơn. Đồng thời, phát triển các phương pháp điều trị dựa trên kết quả di truyền, hướng tới y học cá thể hóa.

13/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Ngày nay, với sự tiến bộ và phát triển vượt bậc của công nghệ sinh học và sự ra đời của công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS) đã giúp ích rất nhiều trong nghiên cứu các bệnh di truyền, bao gồm cả các bệnh di truyền hiếm gặp. Giải trình tự toàn bộ hệ gen mã hóa (WES) là một trong những công nghệ NGS cho phép giải trình tự toàn bộ vùng mã hóa của hệ gen người, vùng chỉ chiếm 1% kích thước bộ gen nhưng có chứa đến 85% số lượng các biến thể gây bệnh. Do vậy, WES được xem là một kỹ thuật đầy hứa hẹn trong nghiên cứu các rối loạn di truyền hiếm gặp với chi phí phù hợp, lượng dữ liệu đầu ra lớn cũng như hiệu quả phân tích không chênh lệch nhiều khi so với giải trình tự toàn bộ hệ gen. Theo đạo luật thuốc hiếm (Orphan Drug Act), định nghĩa bệnh hiếm là các bệnh được tìm thấy với tỉ lệ mắc bệnh ít hơn 1/200.000 người ở Hoa Kỳ; trong khi tỉ lệ này theo Liên minh Châu Âu là 1/2000 người và hiện có khoảng 6000-7000 bệnh hiếm trên toàn thế giới đã được báo cáo (https://www.

Theo tổ chức Y tế Thế giới (WHO), tại Việt Nam ước tính trong 15 người thì có 1 người mắc bệnh hiếm, tương đương với khoảng 6 triệu người đang sống chung với những căn bệnh này. Do tính chất hiếm gặp của những nhóm bệnh hiếm mà việc chẩn đoán chính xác và kịp thời được xem là một thách thức lớn đối với các hệ thống chăm sóc sức khỏe. Sự chậm trễ trong chẩn đoán có thể dẫn đến chậm trễ trong công tác điều trị cũng như xử lý bệnh không đúng, gây suy kiệt về thể chất cũng như tinh thần của người bệnh và gia đình. Tại Việt Nam, cho đến nay, thông tin di truyền của ba bệnh hiếm gồm ly thượng bì bóng nước (tỷ lệ 11,1/1 triệu dân), bạch tạng (tỷ lệ 1/17.000 người) và thiểu sản vành tai (0,83-17,4/10.000 ca sinh) đều rất hạn chế/chưa được báo cáo.

Phổ lâm sàng của mỗi bệnh rộng, đôi khi chồng chéo giữa các phân nhóm khiến cho việc chẩn đoán chính xác trở nên khó khăn hơn, thậm chí là không phân loại được trong một số trường hợp phức tạp. Do đó các xét nghiệm di truyền là cần thiết, giúp phân loại chính xác các nhóm/phân nhóm những bệnh này. Bên cạnh đó, các nghiên cứu trên cộng đồng người phương Tây và số ít cộng đồng người châu Á đã công bố các biến thể gây bệnh nằm trên 21 gen gây nên ly thượng bì bóng nước trên 20 gen là nguyên nhân dẫn đến bạch tạng. Đối với thiểu sản vành tai, mặc dù nguyên nhân dẫn 2 đến bệnh vẫn chưa được làm rõ nhưng các yếu tố di truyền cũng đã được chỉ ra trong rất nhiều nghiên cứu với số lượng gen có thể liên quan đến bệnh ngày càng được mở rộng.

Vì vậy, để có thể khảo sát tất cả các gen gây bệnh/liên quan này thì các phân tích dựa trên NGS được xem là phương pháp hiệu quả cao, giúp nhanh chóng xác định các thông tin di truyền bệnh một cách chính xác, tiết kiệm thời gian và giảm thiểu chi phí. Với những ưu điểm của WES đã được báo cáo trong rất nhiều các nghiên cứu bệnh hiếm, công nghệ này được lựa chọn là công cụ để thực hiện đề tài “Nghiên cứu biến thể di truyền liên quan đến các bệnh Ly thượng bì bóng nước, Bạch tạng và Thiểu sản vành tai bằng giải trình tự hệ gen mã hóa”. Các kết quả thu được trong nghiên cứu này bước đầu giúp xây dựng bộ dữ liệu về các biến thể di truyền ở nhóm người bệnh mắc ba bệnh hiếm này ở Việt Nam. Đồng thời, đây cũng là cơ sở khoa học hỗ trợ các bác sĩ/nhà di truyền học trong công tác tư vấn di truyền cũng như phát triển các nghiên cứu lâm sàng xa hơn hướng tới mục tiêu chữa trị các căn bệnh nói trên hay tiên lượng bệnh trong tương lai.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án: - Giải trình tự và phân tích trình tự hệ gen mã hóa trên các đối tượng người bệnh Việt Nam mắc ly thượng bì bóng nước, bạch tạng và thiểu sản vành tai. - Xác định các biến thể nguyên nhân/nguy cơ, các gen tiềm năng có thể liên quan đến các cơ chế tiềm ẩn dẫn đến ly thượng bì bóng nước, bạch tạng và thiểu sản vành tai. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án: 1. Khai thác thông tin lâm sàng, thu thập mẫu máu và tách chiết DNA tổng số của người bệnh mắc ly thượng bì bóng nước, bạch tạng, thiểu sản vành tai cùng các thành viên trong gia đình (nếu có).

Giải trình tự toàn bộ hệ gen mã hóa các mẫu người bệnh. Phân tích dữ liệu thu được và so sánh với các cơ sở dữ liệu đã công bố để xác định các biến thể gen liên quan/gây bệnh tiềm năng. 3 Những đóng góp mới của luận án: Đã xác định được các biến thể gen là nguyên nhân di truyền ở người bệnh mắc ly thượng bì bóng nước, trong đó có ba biến thể mới nằm trên gen COL7A1 (c. Đã xác định được nguyên nhân di truyền ở người bệnh bạch tạng, trong đó, biến thể TYR c.W39R) là nguyên nhân dẫn đến phân nhóm bạch tạng da và mắt loại 1 lần đầu tiên được tìm thấy ở trạng thái đồng hợp tử.

Đã xác định được 27 biến thể mới nằm trên các gen ứng viên có thể liên quan đến thiểu sản vành tai. TỔNG QUAN Trước đây, sử dụng công nghệ giải trình tự Sanger chỉ xác định được trình tự của một số đoạn gen trong một khoảng thời gian nhất định. Trong nghiên cứu bệnh di truyền nói chung và bệnh hiếm nói riêng, để xác định được các biến thể di truyền gây bệnh cần sàng lọc trên tất cả các gen liên quan, do đó tốn rất nhiều thời gian và kinh phí. Với số lượng bệnh hiếm không nhỏ (~ 11.000) đã được báo cáo, gây ra bởi các biến thể gây bệnh nằm rải rác trên các gen khác nhau, nếu chỉ dựa trên giải trình tự Sanger thì lượng biến thể di truyền liên quan đến bệnh được tìm thấy bị hạn chế, dẫn đến nhiều bệnh di truyền chưa xác định được nguyên nhân trong một thời gian dài.

Với lượng dữ liệu lớn được trích xuất từ công nghệ NGS trong khoảng hơn một thập kỷ qua, đã giải quyết các vấn đề tồn đọng này một cách hiệu quả cũng như giảm thiểu thời gian chờ một cách đáng kể, đặc biệt rất có ý nghĩa trong nghiên cứu các bệnh hiếm gặp/các bệnh chưa rõ nguyên nhân. Trong nghiên cứu này, thông qua WES chúng tôi tiến hành xác định các biến thể di truyền liên quan đến ba bệnh hiếm gặp chưa được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam, bao gồm: bệnh ly thượng bì bóng nước, bạch tạng và thiểu sản vành tai.1 Bệnh ly thượng bì bóng nước 1. Giới thiệu chung về ly thượng bì bóng nước Ly thượng bì bóng nước (Epidermolysis Bullosa - EB) là một nhóm rối loạn di truyền về da hiếm gặp được xác định bởi độ tổn thương trên da ở mức vừa phải cho đến tổn thương nghiêm trọng trên các biểu mô và hình thành các vết phồng rộp. Biểu hiện lâm sàng ở người bệnh mắc EB có thể từ nhẹ đến nặng, rất nặng hoặc có thể dẫn đến tử vong.

Trong các trường hợp bệnh nặng, biểu mô ở bất kỳ cơ quan nào của cơ thể cũng có thể bị ảnh hưởng, với nguy cơ tiến triển ác tính và tăng nguy cơ tử vong. Cho đến nay, chưa có cách chữa trị đặc hiệu cho bệnh này, các phương pháp điều trị chỉ tập trung vào điều trị triệu chứng, chủ yếu là chăm sóc vết thương, kiểm soát nhiễm trùng, hỗ trợ dinh dưỡng, phòng ngừa và điều trị các biến chứng [1]. Trong ba thập kỷ qua, một nhóm đồng thuận quốc tế đã tiến hành tổng cộng 5 cuộc họp, hội bàn để sửa đổi và cập nhật các phân nhóm của EB dựa trên đặc điểm 5 kiểu hình đặc trưng và các thông tin di truyền liên quan. Bốn phân nhóm chính của EB bao gồm: ly thượng bì bóng nước đơn giản - Epidermolysis bullosa simplex (EBS), ly thượng bì bóng nước liên kết - Junctional epidermolysis bullosa (JBS), ly thượng bì bóng nước loạn dưỡng - Dystrophic bullermolysis bullosa (DEB) và hội chứng Kindler.

Các phân nhóm này được phân biệt bởi trạng thái hình thành các nốt phồng rộp ở các lớp nhất định của da [1]. Phân nhóm EBS là phổ biến nhất, chiếm ~70% các trường hợp EB, thường biểu hiện với các tổn thương ở bàn tay và bàn chân với sự hình thành vết phồng rộp đầu tiên xuất hiện trong tế bào sừng ở lớp đáy (basal keratinocytes). Mô hình di truyền phổ biến trong EBS là di truyền trội nhiễm sắc thể thường, tuy nhiên một số rất nhỏ các trường hợp di truyền lặn cũng đã được báo cáo. Phân nhóm JEB có dạng di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường, được đặc trưng bởi các vết phồng rộp xuất hiện ở vùng lá sáng (lamina lucida) của màng đáy.

Phân nhóm DEB là dạng di truyền lặn hoặc trội tùy thuộc vào các ảnh hưởng của từng phân nhóm thuộc DEB và vị trí của các tổn thương là tại vùng lá đặc (lamina densa) thuộc màng đáy. Phân nhóm cuối cùng của EB là hội chứng Kindler (EB Kindler), là một hội chứng di truyền lặn đặc trưng bởi các tổn thương xuất hiện ở màng đáy. Các biểu hiện lâm sàng ở các trường hợp EB Kindler thông thường với các vết phồng rộp xuất hiện ở ngoài cùng (acral), da nhạy cảm với ánh sáng, có biểu hiện teo da và chứng da loang lổ/da đốm (poikiloderma) tiến triển. Các mức độ ảnh hưởng lâm sàng được đặc trưng trong và giữa các phân nhóm EB phản ánh mức độ nghiêm trọng của bệnh, các biến chứng đi kèm cũng như nguy cơ tử vong sớm ở một số phân nhóm.

Ví dụ, các trường hợp JEB thể nặng có liên quan đến tỷ lệ tử vong sớm sau khi sinh ở trẻ, trong khi các trường hợp EBS thể khu trú thì các biểu hiện tương đối nhẹ và không ảnh hưởng đến tuổi thọ [1, 2]. Mặc dù EB được biết là một rối loạn di truyền gây ra bởi các biến thể gen, làm thay đổi hay phá vỡ tính cơ học của các protein cấu trúc, ảnh hưởng đến tính toàn vẹn và kết dính bên trong các mô; tuy nhiên cơ chế phân tử gây bệnh vẫn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Nghiên cứu biến thể di truyền liên quan bệnh ly thượng bì, bạch tạng và thiểu sản vành tai bằng giải trình tự gen là một tài liệu chuyên sâu tập trung vào việc phân tích các biến thể di truyền liên quan đến ba bệnh lý hiếm gặp: ly thượng bì, bạch tạng và thiểu sản vành tai. Bằng phương pháp giải trình tự gen, nghiên cứu này không chỉ xác định các đột biến gen cụ thể mà còn mở ra hướng tiếp cận mới trong chẩn đoán và điều trị. Đây là nguồn tài liệu quý giá cho các nhà nghiên cứu, bác sĩ và sinh viên y khoa quan tâm đến di truyền học và bệnh hiếm.

Để mở rộng kiến thức về chủ đề này, bạn có thể tham khảo Tóm tắt luận án tiến sĩ y học phát hiện người lành mang gen đột biến CYP21A2 và chẩn đoán trước sinh bệnh tăng sản thượng bẩm sinh thể thiếu enzym 21-hydroxylase, nghiên cứu này cung cấp thêm góc nhìn về việc phát hiện và ứng dụng gen đột biến trong chẩn đoán bệnh. Ngoài ra, Luận án tiến sĩ nghiên cứu tần suất đặc điểm lâm sàng và đột biến gen bệnh thalassemia ở trẻ dân tộc Tày và Dao tỉnh Tuyên Quang cũng là một tài liệu hữu ích, giúp hiểu rõ hơn về các đột biến gen và ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe cộng đồng. Cuối cùng, Luận án tiến sĩ nghiên cứu đột biến gen trên bệnh nhân u nguyên bào thần kinh đệm cung cấp thêm thông tin về vai trò của đột biến gen trong các bệnh lý phức tạp.

Mỗi liên kết trên là cơ hội để bạn khám phá sâu hơn về lĩnh vực di truyền học và ứng dụng của nó trong y học.