Thiết Kế Bộ Chỉ Thị STR Phục Vụ Chẩn Đoán Hemophilia A Trước Chuyển Phôi

• Tác giả: Nguyễn Kim Ngân
• Người hướng dẫn: TS. Đặng Tiến Trường
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Di truyền học
• Đề tài: Thiết Kế Bộ Chỉ Thị STR Để Chẩn Đoán Hemophilia A Trước Chuyển Phôi
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan hemophilia A
• 1.2. Cơ sở phân tử của bệnh
• 1.3. Chẩn đoán trước sinh bệnh hemophilia A
• 1.4. Chẩn đoán trước chuyển phôi Hemophilia A
• 1.5. Kỹ thuật chẩn đoán trước chuyển phôi
• 1.6. Phân tích di truyền liên kết
• 1.7. Ứng dụng của phân tích di truyền liên kết
• 1.8. Chỉ thị phân tử STR
• 1.9. Các chỉ số đa hình di truyền
• 1.10. Kỹ thuật PCR đa mồi
• 1.11. Kỹ thuật điện di mao quản
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Thiết kế nghiên cứu
• 2.4. Công thức tính cỡ mẫu trong nghiên cứu đa hình gen
• 2.5. Hóa chất và thiết bị nghiên cứu
• 2.6. Các kỹ thuật được sử dụng
• 2.7. Giai đoạn tối ưu và xác định tính đa hình
• 2.8. Giai đoạn áp dụng và phân tích di truyền trước chuyển phôi
• 2.9. Giai đoạn xác nhận kết quả bằng chẩn đoán trước sinh
• 2.10. Các chỉ tiêu nghiên cứu
• 2.11. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.12. Vấn đề y đức và đạo đức trong nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Bộ STR đa hình liên kết với gen F8 phục vụ PGT-M hemophilia A tại Việt Nam
• 3.2. Các STR nằm cách gen F8 1Mb
• 3.3. Kết quả tối ưu hóa quy trình PCR đa mồi khuếch đại các STR
• 3.4. Chỉ số đa hình và chỉ số dị hợp tử của các STR
• 3.5. Chuẩn hóa quy trình PGT-M trên mẫu tế bào phôi
• 3.6. Áp dụng bộ chỉ thị STR thiết kế cho gia đình bệnh nhân hemophilia A
• 3.7. Áp dụng quy trình PGT-M trên gia đình bệnh nhân
• 3.8. Kết quả mang thai và chẩn đoán trước sinh cho gia đình bệnh nhân
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Hemophilia A Giới Thiệu Nguyên Nhân Chẩn Đoán

Hemophilia A là một bệnh rối loạn đông máu di truyền liên kết với nhiễm sắc thể X, gây ra bởi đột biến gen F8. Điều này dẫn đến sự thiếu hụt yếu tố VIII, một protein quan trọng trong quá trình đông máu, gây ra các vấn đề chảy máu không kiểm soát và có thể dẫn đến tử vong. Tỷ lệ mắc bệnh trên toàn thế giới là khoảng 1/5000 nam giới. Tại Việt Nam, theo thống kê của Viện Huyết học và Truyền máu Trung ương, có khoảng 30.000 người mang gen F8 đột biến. Điều trị chủ yếu bằng truyền máu hoặc yếu tố VIII, nhưng chi phí rất cao. Vì vậy, việc dự phòng bằng các phương pháp chẩn đoán trước sinh và chẩn đoán trước chuyển phôi (PGD) là rất quan trọng, đặc biệt là sử dụng kỹ thuật thiết kế bộ chỉ thị STR để xác định nguy cơ di truyền.

1.1. Định Nghĩa và Cơ Chế Di Truyền Bệnh Hemophilia A

Hemophilia A là một rối loạn đông máu di truyền liên kết nhiễm sắc thể X. Bệnh xảy ra do đột biến ở gen F8, chịu trách nhiệm sản xuất yếu tố VIII. Gen F8 nằm trên nhiễm sắc thể X, do đó nam giới (XY) chỉ cần một bản sao đột biến của gen này sẽ mắc bệnh, trong khi nữ giới (XX) cần cả hai bản sao đột biến. Phụ nữ mang một bản sao đột biến thường là người mang gen bệnh và có thể truyền gen này cho con cái. Cơ chế di truyền này giải thích tại sao bệnh thường biểu hiện ở nam giới, trong khi phụ nữ thường là người mang gen bệnh không triệu chứng hoặc có triệu chứng nhẹ. Các đột biến gen F8 dẫn đến sự giảm hoặc mất hoàn toàn yếu tố VIII, gây ra các vấn đề trong quá trình đông máu.

1.2. Phân Loại và Triệu Chứng Lâm Sàng Của Hemophilia A

Hemophilia A được phân loại dựa trên mức độ hoạt động của yếu tố VIII trong máu: nặng (dưới 1%), trung bình (1-5%) và nhẹ (5-30%). Các triệu chứng lâm sàng khác nhau tùy thuộc vào mức độ bệnh. Bệnh nhân thể nặng thường bị chảy máu tự nhiên hoặc sau chấn thương nhỏ, thường xuyên tái phát ở khớp, cơ. Thể trung bình thường chỉ bị chảy máu sau chấn thương nhẹ. Thể nhẹ có thể chỉ bị chảy máu sau phẫu thuật hoặc chấn thương lớn. Chẩn đoán thể bệnh dựa trên nồng độ yếu tố VIII, với mức bình thường là khoảng 200 ng/ml.

II. Thách Thức Chẩn Đoán Hemophilia A Trước Chuyển Phôi PGD

Chẩn đoán trực tiếp đột biến gen F8 trên tế bào phôi gặp nhiều khó khăn do kích thước lớn và sự phức tạp của gen này. Hiện tượng khuếch đại hỏng allele (Allele Drop Out - ADO) cũng là một thách thức lớn trong chẩn đoán trước chuyển phôi (PGD), có thể dẫn đến kết quả sai lệch. Thêm vào đó, nguy cơ nhiễm ngoại nhiễm cũng cần được kiểm soát chặt chẽ. Do đó, kỹ thuật phân tích liên kết gen sử dụng các trình tự lặp ngắn (STR) được ưu tiên sử dụng vì giúp kiểm soát ADO và ngoại nhiễm, nâng cao độ chính xác chẩn đoán.

2.1. Hạn Chế của Chẩn Đoán Đột Biến Gen F8 Trực Tiếp Trên Phôi

Gen F8 có kích thước lớn và cấu trúc phức tạp, việc xác định trực tiếp các đột biến trên tế bào phôi rất khó khăn. Các kỹ thuật PCR đơn gene có thể gặp vấn đề về độ chính xác chẩn đoán do ADO, đặc biệt khi khuếch đại một lượng DNA rất nhỏ từ một tế bào phôi duy nhất. Việc giải trình tự toàn bộ gen cũng tốn kém và mất thời gian. Ngoài ra, một số đột biến hiếm gặp hoặc đột biến mới có thể khó phát hiện bằng các phương pháp chẩn đoán thông thường.

2.2. Vấn Đề Allele Drop Out ADO và Ngoại Nhiễm trong PGD

Allele Drop Out (ADO) là hiện tượng một allele không được khuếch đại trong quá trình PCR, dẫn đến chẩn đoán sai lệch. ADO thường xảy ra trong PGD do lượng DNA có sẵn rất nhỏ. Ngoại nhiễm, tức là sự nhiễm bẩn mẫu DNA từ bên ngoài, cũng là một vấn đề nghiêm trọng có thể dẫn đến kết quả sai. Cả ADO và ngoại nhiễm đều có thể dẫn đến chẩn đoán sai về tình trạng mang bệnh của phôi, gây ảnh hưởng đến quyết định lựa chọn phôi để chuyển vào tử cung.

2.3. Tại Sao Phân Tích Liên Kết Gen STR Lại Ưu Việt trong PGD Hemophilia A

Phân tích liên kết gen bằng STR là một phương pháp gián tiếp, sử dụng các đoạn DNA lặp lại ngắn (STR) nằm gần gen F8. Bằng cách phân tích kiểu gen STR của bố mẹ và phôi, có thể suy ra tình trạng mang gen bệnh của phôi. Phương pháp này ít bị ảnh hưởng bởi ADO và ngoại nhiễm hơn so với chẩn đoán trực tiếp đột biến gen F8. Hơn nữa, việc sử dụng nhiều chỉ thị STR giúp tăng độ chính xác chẩn đoán và giảm nguy cơ sai sót.

III. Thiết Kế Bộ Chỉ Thị STR Phương Pháp Tối Ưu Chẩn Đoán Hemophilia A

Kỹ thuật phân tích liên kết gen sử dụng các trình tự lặp ngắn (STR) giúp chẩn đoán trước chuyển phôi hemophilia A được ưu tiên lựa chọn vì giúp kiểm soát ADO và ngoại nhiễm. Các STR phục vụ PGD phải có tính đa hình cao và nằm gần gen tổn thương để đảm bảo tính liên kết. Tỷ lệ dị hợp tử quan sát là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá tính đa hình của các STR, quyết định giá trị của STR trong chẩn đoán. Tỷ lệ dị hợp tử quan sát càng cao, giá trị STR trong chẩn đoán càng cao.

3.1. Tiêu Chí Lựa Chọn STR Phục Vụ Chẩn Đoán PGD Hemophilia A

Để thiết kế bộ chỉ thị STR hiệu quả, cần lựa chọn các STR đáp ứng các tiêu chí sau: (1) Nằm gần gen F8 để đảm bảo liên kết chặt chẽ và giảm thiểu ảnh hưởng của hiện tượng tái tổ hợp. (2) Có tính đa hình cao trong quần thể, thể hiện qua tỷ lệ dị hợp tử cao. (3) Dễ dàng khuếch đại bằng PCR, với kích thước sản phẩm PCR phù hợp cho phân tích điện di mao quản. (4) Có thông tin trình tự mồi đã được công bố và kiểm chứng.

3.2. Đánh Giá Tính Đa Hình Của Các STR Tỷ Lệ Dị Hợp Tử Quan Trọng

Tính đa hình của STR được đánh giá bằng các chỉ số như tỷ lệ dị hợp tử quan sát (Ho), tỷ lệ dị hợp tử lý thuyết (He) và hàm lượng thông tin tính đa hình (PIC). Tỷ lệ dị hợp tử quan sát là một chỉ số quan trọng, thể hiện tần suất các cá thể có hai allele khác nhau tại locus STR đó trong quần thể. Tỷ lệ dị hợp tử quan sát càng cao, STR càng có giá trị trong chẩn đoán liên kết, vì nó cho phép phân biệt rõ ràng giữa các allele khác nhau trong gia đình.

3.3. Kỹ Thuật PCR Đa Mồi Tối Ưu Hóa Quy Trình Khuếch Đại STR

PCR đa mồi là một kỹ thuật khuếch đại đồng thời nhiều STR trong một phản ứng duy nhất. Điều này giúp tiết kiệm thời gian, chi phí và lượng mẫu cần thiết. Tuy nhiên, việc tối ưu hóa quy trình PCR đa mồi là rất quan trọng để đảm bảo khuếch đại đồng đều các STR và tránh hiện tượng cạnh tranh mồi. Các yếu tố cần tối ưu hóa bao gồm nồng độ mồi, nhiệt độ ủ, thời gian kéo dài và thành phần phản ứng PCR.

IV. Ứng Dụng Bộ Chỉ Thị STR Trong Chẩn Đoán PGD Hemophilia A Thực Tế

Nghiên cứu của Nguyễn Kim Ngân (2019) đã thiết kế bộ chỉ thị STR phục vụ chẩn đoán hemophilia A cho quần thể người Việt Nam, đảm bảo liên kết chặt với gen F8 và có chỉ số đa hình cao. Nghiên cứu này đã áp dụng bộ chỉ thị thiết kế được trong chẩn đoán di truyền trước chuyển phôi bệnh hemophilia A cho gia đình bệnh nhân người Việt Nam. Kết quả cho thấy bộ chỉ thị STR này có hiệu quả trong việc xác định các phôi không mang gen bệnh, mở ra cơ hội sinh con khỏe mạnh cho các gia đình có nguy cơ di truyền Hemophilia A.

4.1. Nghiên Cứu của Nguyễn Kim Ngân Thiết Kế và Đánh Giá Bộ Chỉ Thị STR

Luận văn thạc sĩ của Nguyễn Kim Ngân (2019) đã tập trung vào việc thiết kế bộ chỉ thị STR tối ưu cho chẩn đoán PGD Hemophilia A tại Việt Nam. Nghiên cứu này đã lựa chọn các STR gần gen F8, đánh giá tính đa hình của chúng trong quần thể người Việt và tối ưu hóa quy trình PCR đa mồi để khuếch đại đồng thời các STR này. Kết quả nghiên cứu cho thấy bộ chỉ thị STR được thiết kế có tính đa hình cao và hiệu quả trong việc sàng lọc phôi không mang gen bệnh.

4.2. Quy Trình PGD Hemophilia A Sử Dụng Bộ Chỉ Thị STR Thiết Kế

Quy trình PGD Hemophilia A sử dụng bộ chỉ thị STR thiết kế bao gồm các bước sau: (1) Thu thập mẫu DNA từ bố mẹ và phôi. (2) Khuếch đại các STR bằng PCR đa mồi. (3) Phân tích sản phẩm PCR bằng điện di mao quản để xác định kiểu gen STR của từng cá thể. (4) Phân tích liên kết gen để suy ra tình trạng mang gen bệnh của phôi. (5) Lựa chọn phôi không mang gen bệnh để chuyển vào tử cung.

4.3. Kết Quả và Ý Nghĩa Lâm Sàng Của Ứng Dụng STR Trong PGD

Việc áp dụng bộ chỉ thị STR thiết kế trong PGD Hemophilia A đã mang lại kết quả tích cực. Các gia đình có nguy cơ di truyền bệnh đã có thể sinh con khỏe mạnh nhờ sàng lọc phôi không mang gen bệnh. Điều này giúp giảm gánh nặng tâm lý cho các cặp vợ chồng và giảm chi phí điều trị bệnh cho xã hội. Nghiên cứu này cũng góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật chẩn đoán di truyền tại Việt Nam.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nâng Cao Hiệu Quả PGD Hemophilia A

Việc thiết kế bộ chỉ thị STR có tính đa hình cao và liên kết chặt chẽ với gen F8 là một giải pháp hiệu quả để cải thiện độ chính xác chẩn đoán trong PGD Hemophilia A. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tìm kiếm và đánh giá thêm các STR mới, cũng như phát triển các kỹ thuật phân tích gen tiên tiến hơn để nâng cao hiệu quả của PGD và mở rộng khả năng ứng dụng cho các bệnh di truyền khác.

5.1. Tổng Kết Ưu Điểm Của Phương Pháp Chẩn Đoán PGD Bằng STR

Phương pháp chẩn đoán PGD sử dụng phân tích liên kết gen STR mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp khác, bao gồm: (1) Giảm thiểu ảnh hưởng của ADO và ngoại nhiễm. (2) Tăng độ chính xác chẩn đoán. (3) Tiết kiệm thời gian và chi phí. (4) Dễ dàng thực hiện và áp dụng trong các phòng xét nghiệm di truyền.

5.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Tìm Kiếm STR Mới và Tối Ưu Kỹ Thuật

Để nâng cao hơn nữa hiệu quả của PGD Hemophilia A, các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tìm kiếm và đánh giá thêm các STR mới có tính đa hình cao và nằm gần gen F8. Ngoài ra, cần tiếp tục tối ưu hóa các kỹ thuật phân tích gen, như PCR đa mồi và điện di mao quản, để tăng độ nhạy và độ đặc hiệu của xét nghiệm. Việc kết hợp STR với các phương pháp chẩn đoán trực tiếp đột biến gen F8 cũng có thể giúp tăng độ chính xác chẩn đoán.

5.3. Tiềm Năng Ứng Dụng Của PGD Trong Phòng Ngừa Bệnh Di Truyền

PGD không chỉ hữu ích trong việc phòng ngừa Hemophilia A mà còn có thể được áp dụng cho nhiều bệnh di truyền khác. Với sự phát triển của công nghệ xét nghiệm di truyền, PGD ngày càng trở nên phổ biến và là một lựa chọn quan trọng cho các cặp vợ chồng có nguy cơ di truyền bệnh cho con cái. Việc tư vấn di truyền và cung cấp thông tin đầy đủ về các lựa chọn chẩn đoán trước sinh và PGD là rất quan trọng để giúp các cặp vợ chồng đưa ra quyết định đúng đắn.