mở đầu của Walther Flemming (1882) [24]. Ông đã quan sát NST của người ở các kỳ phân bào trên tiêu bản tươi, cắt mảnh lấy từ tinh hoàn. Trong thời gian đó, NST của người là vấn đề được các nhà di truyền học quan tâm, nghiên cứu và cũng là đề tài được đem ra tranh luận nhiều lần. Tuy nhiên ở thời kỳ ấy do những hạn chế về kỹ thuật làm tiêu bản, mẫu vật không đáp ứng và không phù hợp cho việc nghiên cứu chi tiết NST.
Ở người, số lượng NST nhiều, kích thước nhỏ và thường tập trung thành từng đám, với những kỹ thuật cắt mảnh, cố định và nhuộm thông thường, các nhà di truyền tế bào chưa thể đếm chính xác nên đã cho rằng trong nhân của tế bào người có 48 NST, gồm 23 cặp NST thường và 1 cặp NST giới tính [37] [58] Những năm thuộc thập kỉ 50 của thế kỉ XX có những phát hiện quan trọng khai sinh ra chuyên ngành di truyền tế bào người, việc xử lý tế bào bằng sốc nhược trương của Hsu, T.L (1956) tiền xử lý tế bào nuôi cấy bằng colchicine để tích lũy nhiều cụm kì giữa. Công trình của Tjio, J.H và Levan (1956) kết hợp xử lý nhược trương và colchicine đã công bố nghiên cứu xác định lại bộ NST 2n của người là 46 NST chứ không phải là 48 NST và công trình này đã được Ford và Hamerton khẳng định [25] Từ năm 1956 có nhiều phòng thí nghiệm tế bào di truyền được xây dựng để nghiên cứu NST. Các công trình đầu tiên công bố các rối loạn NST liên quan với bệnh là công trình của Lejeune (1958-1959) về hội chứng Down do thừa một NST 21 dạng trisomi 21, hội chứng Turner do tế bào cơ thể chỉ có 45 NST dạng 45,X thiếu một NST giới tính X (Ford, 1959), hội chứng Klinefelter ở nam với 47 NST trong đó có ba NST giới XXY (Jacobs và Strong, 1959) [35] Trần Cúc Ánh 3 Cao học K18-Sinh học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sỹ Khoa học Từ năm 1956 đến năm 1960 là thời kỳ còn khó khăn của nghiên cứu tế bào di truyền học người các nghiên cứu đều mới chỉ phân biệt được các rối loạn số lượng và rối loạn cấu trúc lớn gây bất thường ở người do mới chỉ sử dụng phương pháp nhuộm bình thường bằng Giemsa, nhuộm đồng đều các NST. Năm 1960, Moorhead và cs công bố phương pháp làm tiêu bản NST từ lympho bào nuôi cấy ngắn hạn (48-72h) với việc dùng PHA (phytohemagglutinin) để kích thích phân bào.
Từ đó chẩn đoán bệnh trên NST ngày càng được ứng dụng rộng rãi [52] Từ năm 1968 đến năm 1970, là sự ra đời của các kỹ thuật nhuộm băng cho phép các nhà di truyền học đánh giá chính xác tới từng chiếc NST trong bộ NST và phát hiện rối loạn cấu trúc NST. Từ sau 1970 trở đi, lần lượt với các kỹ thuật nhuộm băng Q, băng G, băng R, băng C, băng T, N và nhuộm băng có độ phân giải cao NST, dùng BrdU (Bromodeoxyuridin) gắn vào ADN trên NST và nhuộm phân biệt chromatit chị em đã mở ra thời kỳ phát triển mạnh mẽ của tế bào di truyền học người ứng dụng các kỹ thuật băng để phát hiện các bất thường tinh tế đặc trưng trên từng NST ứng với các bệnh, tật, các hội chứng trong lâm sàng. Từ năm 1980 đặc biệt là sau năm 1985 là thời kỳ phát triển mạnh mẽ, vượt bậc của di truyền tế bào lâm sàng và di truyền phân tử ứng dụng trong nghiên cứu bộ gen loài người. Trong di truyền tế bào thì việc nghiên cứu NST chủ yếu vẫn áp dụng các phương pháp nhuộm băng NST để phát hiện các rối loạn cấu trúc: mất đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn và chyển đoạn… 1.
Các cơ chế gây rối loạn nhiễm sắc thể người 1. Rối loạn số lượng Rối loạn số lượng NST gồm hai dạng: đa bội (polyploidy) và lệch bội (aneuploidy). * Đa bội thể: Là hiện tượng tăng chẵn hoặc tăng lẻ cả bộ NST. Ví dụ: ở người 3n = 69 NST = Trần Cúc Ánh 4 Cao học K18-Sinh học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sỹ Khoa học thể tam bội (3n) thuộc dạng thể đa bội lẻ, 4n = 96 NST = thể tứ bội (4n) thuộc dạng thể đa bội chẵn.
Cơ chế: có 3 cơ chế dẫn đến hiện tượng đa bội: - Thụ tinh của các giao tử bất thường: Bình thường, sau 2 lần phân chia của quá trình giảm phân, mỗi giao tử được tạo thành chứa bộ NST đơn bội (n). Đôi khi, vì một nguyên nhân nào đó, các NST không phân ly, cả hai bộ NST đi vào một giao tử, tạo nên giao tử bất thường chứa 2n NST Thụ tinh của giao tử bình thường (n) với giao tử bất thường (2n) tạo hợp tử tam bội (3n). Thụ tinh của 2 giao tử, cả 2 đều bất thường (2n) tạo ra hợp tử tứ bội (4n) - Sự phân chia bất thường của hợp tử: Đôi khi trong các lần phân chia sớm bộ NST 2n của hợp tử nhân đôi nhưng tế bào chất không phân chia theo nên hình thành các tế bào 4n, sau đó các tế bào này tiếp tục phân chia tạo nên các phôi bào 4n, phát triển thành cơ thể tứ bội (4n). Trong các lần phân chia sớm của hợp tử 2n có sự phân chia không đồng đều NST tạo thành phôi bào có 1n NST và phôi bào có 3n NST.
Phôi bào có 1n NST bị tiêu vong còn phôi bào có 3n NST phát triển thành cơ thể tam bội (3n). Hợp tử 3n phân chia theo ba cực cho 3 phôi bào khác nhau: 1n, 2n, 3n. Phôi bào 1n tiêu vong còn 2 phôi bào sau phát triển thành thể khảm 2n/3n. Hợp tử 4n phân chia theo ba cực tạo thành cơ thể 2n/3n.
- Sự thụ tinh kép hoặc sự xâm nhập của tế bào cực: Sự thụ tinh kép: 1 trứng bình thường (n) thụ tinh với 2 tinh trùng bình thường (n) cho hợp tử 3n. Sự xâm nhập của tế bào cực vào một phôi bào ở giai đoạn hai phôi bào tạo thành cơ thể khảm 2n/3n. Hậu quả: Các trường hợp đa bội ở người rất hiếm gặp, phần lớn chết ở giai đoạn trước sinh, một vài trường hợp sống đến khi sinh hoặc sau sinh nhưng hầu hết là các trẻ Trần Cúc Ánh 5 Cao học K18-Sinh học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sỹ Khoa học sơ sinh bị dị tật. * Lệch bội: Là hiện tượng số lượng NST của tế bào tăng lên hoặc giảm đi một hoặc vài NST so với bộ NST lưỡng bội.
Cơ chế: - Nhiễm sắc thể không phân ly trong giảm phân: Trong quá trình giảm phân, nếu có một cặp NST nào không phân ly mà cùng nhau đi vào một giao tử sẽ tạo thành các giao tử lệch bội: có giao tử thừa một NST, có giao tử thiếu một NST. Các giao tử lệch bội khi thụ tinh sẽ hình thành các hợp tử lệch bội. Hiện tượng không phân ly trong quá trình giảm phân có thể xảy ra trong quá trình tạo tinh hoặc tạo trứng, xảy ra ở lần phân bào thứ nhất hay thứ hai, có thể xảy ra với NST thường hay với NST giới tính. - Nhiễm sắc thể không phân ly trong quá trình phân cắt của hợp tử: + Nếu hiện tượng không phân ly xảy ra ở lần phân cắt thứ nhất của hợp tử, hai phôi bào khác nhau được hình thành: một có 47 NST, một có 45 NST.
Hai phôi bào này tiếp tục phân chia tạo nên cơ thể có hai dòng tế bào lệch bội 47/45. Nếu dòng tế bào có 45 NST không có khả năng sống, cơ thể chỉ có một dòng tế bào có 47 NST. + Nếu hiện tượng không phân ly xảy ra ở lần phân cắt thứ hai của hợp tử sẽ tạo ra ba dòng tế bào có số lượng NST là 47/46/45. Dòng tế bào 45 NST không có khả năng sống nên cơ thể ở dạng khảm với 2 dòng tế bào 47/46 NST.
Nếu hiện tượng không phân ly xảy ra nhiều lần trong quá trình phân cắt sẽ tạo cơ thể khảm phức tạp hơn. - Thất lạc nhiễm sắc thể: Trong chu kỳ tế bào, ở kỳ sau nếu một NST nào đó không bám được vào thoi vô sắc, không di chuyển được về cực tế bào, nằm lơ lửng ở tế bào chất, rồi bị tiêu biến đi, do vậy một tế bào con bị thiếu một NST. Quá trình này có thể xảy ra trong quá trình Trần Cúc Ánh 6 Cao học K18-Sinh học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn Thạc sỹ Khoa học giảm phân hoặc xảy ra trong quá trình phân cắt của hợp tử, có thể xảy ra với NST thường hoặc NST giới tính. * Lệch bội nhiễm sắc thể thường Ở người, hợp tử trisomy thuần NST thường có được tiếp tục phát triển hay không, số lượng các dị tật và khả năng sống sót của thai ở bên trong hay bên ngoài tử cung còn phụ thuộc vào trisomy về NST nào trong bộ NST.
Trong số 22 cặp NST thường, chỉ có trisomy nhóm D (13,14,15), trisomy 18 và trisomy 21 thai nhi có thể sống ở bên ngoài tử cung, đặc biệt trisomy 21 có khả năng sống lâu hơn, thậm chí có thể sống đến tuổi trưởng thành. Nhìn chung trisomy của nhóm A (1-3), nhóm B (4-5) hoặc nhóm C (6-12), phôi thai thường chết ở giai đoạn sớm trong tử cung. Những dòng tế bào hoặc hợp tử monosomy NST thường, nhìn chung không có khả năng phát triển và thường chết ở giai đoạn sớm. * Lệch bội nhiễm sắc thể giới tính Trường hợp trisomy thuần NST giới tính, thai nhi có thể phát triển được đến tuổi trưởng thành, nhưng thường có các bất thường, dị tật ở cơ quan sinh dục và một số tính trạng khác bất thường, dị tật.
Chỉ có trường hợp monosomy NST giới X là có khả năng sống đến tuổi trưởng thành nhưng có những biểu hiện rối loạn phát triển hình thái của cơ thể, về cơ quan sinh dục và có thể chậm phát triển trí tuệ. Ở người thường gặp một số trường hợp: Hội chứng Turner (45, XO), hội chứng Klinefelter (47, XXY), hội chứng siêu nữ (XXX) ở thể khảm hoặc thể thuần. * Thể khảm lệch bội: NST thường và NST giới tính tức là cá thể có từ hai hoặc nhiều dòng, hay gặp nhất là một dòng tế bào lưỡng bội và một dòng tế bào lệch bội hoặc là thừa một NST (trisomy) hoặc là thiếu một NST (monosomy). * Lệch bội phức tạp – (lệch bội kép): trong tế bào của cơ thể có dư 2 NST ở hai cặp tương đồng khác nhau (thông thường là một cặp NST thường và một cặp NST giới tính).