Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NỐNG LÂM TP.HCM Bộ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC I KHẢI QUẮT CHUNG ìĩằ 03 Ể£ Trong y học đại, môn sinh học phân tử (SHPT) đóng vai trò hàng đầu giúp hiểu biết chế sinh bệnh từ ứng dụng vào việc chẩn đoán chữa bệnh Trong đề tài này, nêu số thí dụ việc xử dụng hiểu biết thu từ ngành khoa học việc chữa trị số bệnh di truyền Sơ lược sinh học phân tử Định nghĩa cách tóm tắt, SHPT ngành khoa học khảo cứu mức độ phân tử (molecular level) cấu trúc (structure) sinh vật ; chế hoạt động điều tiết (regulation), tác dụng hỗ tương (interaction) phân tử SHPT nhắm vào việc tìm hiếu mức độ phân tử liên hệ quan sinh vật, liên hệ sinh vật với (thí \ dụ, chế sinh sản di truyền), thích ứng sinh vật với môi trường chung quanh Từ "sinh học phân tử" xử dụng từ năm 1930, ngành khoa học bắt đầu ý đến nhờ thành công việc nghiên cứu DNA đơn vị di truyền, GVHD nhờ việc :khám phá cấu trúc không gian DNA Với tiến kỹ thuật năm gần đây, với đóng góp đắc lực DH06SH - NHÓM máy tính, SHPT trở thành ngành "mũi nhọn" sinh học y học ĐỖ Phong Lưu Nguyễn Thị Hoa Thùy /5 p)Inside a nerve cell n Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh II MÔT SỎ BÊNH DI TRUYỀN THƯỜNG GĂPdi: truyền Lysosome ells in children with Tay-Sachs disease hildren with Tay-Sachs lack Hex-A, so the GM2 proliíerates to such degree that 1) aBệnh Tay-sachs it eventually (ills the cell gradually shutting dovvn the Central nervous System Hex-A ereyme is not present GM2 accuirailates and in tirne chokes of the cells s Cells in healthy children : **ỊỈắ t ấ1 PEI »* ( ế * Ế iw ị t i < Đây bệnh di truyền, thường gặp người châu Ầu, thiếu gen mã hóa tống hợp enzym hexozaminidaza A Đây enzym ưa acid nằm tiêu thể, có tác dụng phân hủy gangliozid GM2 Gangliozid 44m GM2 làT glycolipid thành phần vỏ bao myelin thần kinh.Do enzym phân hủy,glycolipid tích lũy ứ đọng gây 44 ị tượng chậm phát triển, rối loạn tâm thần, mù lòa, tai biến ngập Diagrams nottoscale tl’I OÔ UC I& W * M 'M V H SI O N 30URCES: Un&erslty Hospitals; The National ty-Sachs ỉ Allied Dlseases Assodatio*; healthllne.com; boMistifhwrks.com REID BROWNI THE PLAIN DEALER Hình 1&2 : Cơ chế bệnh Tay-sachs ) Bênh Huntington : Vào thời Trung cổ, điệu múa giật ( chorée ) đặc trưng bệnh Huntington, bị coi vũ điệu Saint-Guy người ta kết tội bệnh nhân bị qủy ám, qủy nhập đưa họ lên giàn thiêu Tới kỷ 17, Salem Mỹ, người ta kết tội họ phù thuỷ giết họ Phải chờ tới năm 1872, người Mỹ, ông George Huntington, mô tả bệnh cách khoa học, người ta biết chứng bệnh thần kinh Sinh Sinh học học phân phân tửtử trong chẩn chẩn đoán đoán bệnh bệnh di di truyền truyền thời gian dài, bệnh di truyền bất trị Ngày nay, Tuy nhiên nhà suốt thầnmộtkinh bệnh học biết đích xác nguyên đuợc xem nhân thảm kịch Huntington Huntington bệnh gia đình, di truyền hệ thần kinh trung điều đáng xấu bệnh điệu múa giật bệnh uơng, thường biểu tuổi từ 25 hổ đến 55 Não bị thoái hóa gây nên triệu chứng ban đầu nhu ; The gene'i DNA il Ironiloled into amino otidi whi(h (orm the abnormal hưntingtin protein nhân đem ' , •' *' ■ 31 • giấu đi, thầy ' * \ \ u ỉ l' \ "polor lip Ponibl cử động vô thức rối loạn thăng thuốc Khi bệnh nặng lên, chức Mãi sống nhu ngôn ngữ lại có đến năm 1958, bị sút giảm Bệnh Huntington bị cho có liên quan đến phiên khiđộtca sĩ người biến protein huntingtin gây phá hủy xác định Mỹ chưaWoody RNAmô não.Nhưng polymeras chức protein huntingtin "bình thường" Guthie ngườiquakhông đời, bị e II bệnh nguyên nhân Các nhà nghiên cứu thuộc Trường ĐH Milan, Italia thấy chết phát đượchiện công protein huntingtin kiểm soát việc sản sinh yếu tố hướngbốthần kinh côngnão GC-box TATA Ịoík*, dop&mlnệ Dỉ rệpệptọr gene (BDNF), thiết yếu đế trì loại tế bào não bị chết chúngđimới biết bệnh Những bệnh nhân có protein huntingtin đột biến không sản rõ Huntington vê bệnh sinh lượng BDNF thích hợp, dẫn đến thoái hóa não Từ trước đến nay, người ta cho bệnh Huntington hoạt tính độc protein đột biến Nghiên cứu cho thấy có tượng chức bình thường Sự gia tăng hàm lượng BDNF có lợi cho bệnh nhân Huntington Các nhà nghiên cứu tìm thuốc bắt chước hoạt động protein huntingtin bình thường, làm tăng sản sinh BDNF đế điều trị bệnh Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Hi'nh 5: Co’ chế cuả bệnh Himtington 2)aBệnh ) BệnhThaỉassemia Thalassemỉa là: gì? Thalassemia bệnh lý thiếu máu di truyền thường gặp Việt nam quốc gia vùng Đông Nam Á, Địa Trung Hải Bệnh có nhiều lâm sàng; bệnh nặng bệnh nhân cần phải truyền máu suốt đời ảnh hưởng tới tuổi thọ b )Nguyên nhân bệnh Thalassemia? heme a Chain Hemoglobin protein hồng cầu có chức red blood cell \\ Chain vận chuyển oxy cho phận thể Hemoglobin a Chain shape of the polypeptide molecule Hc : ■ ■ ■ Only one base ditĩei^s from the sequence of ttie normal hemoạlobin allele Transcription mRNA Tianslation Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Sinh chẩn di truyền u J học ) Bệnh thiếuphân máutửhồng cầu hìnhđoán liềmbệnh : f causing the GAG codon in normal hemoglobin to be replaoed by a GUG ODdon .which in tum causes ; glutamate to be replaoed f by valine gồm có hai dạng protein chuỗi alpha globin beta globin Neu bất thường xảy phần alpha globin, bé bị thiếu máu dạng alpha Thalassemia Trường hợp bất thường nằm chuồi beta globin, trẻ bị dạng beta Thalassemia Đây bệnh lý di truyền thiếu hụt tổng hợp chuồi globin huyết sắc tố hồng cầu Hồng cầu bệnh nhân không bền, bị phá huỷ sớm làm bệnh nhân bị thiếu máu ứ sắt c ) Các biếu bệnh : Bệnh khởi phát âm thầm, từ từ Đen lúc đó, người bệnh bị thiếu máu, nhợt,máu màuhồng xanhcầu lục,hình mu bàn tổ nâu, to, Bệnh da thiếu liềmtay nhiễm độtsắcbiến gen lách NST đôithường gan Mỗigen đợtmã tanhóa máuchuồi cóHbB): sốt, da vàng, nướcA-T tiếubằng sẫm, cặp láchT-to (độtto.biến thay cặp thêm Neu xương thấy có tượng rối loạn A làm chochụp X-quang mã hóa axit Glutamic (XTX) bị biến đối thành 3loãng mã xương Bệnh nhân nếutrong trẻ gen em chậm hóa Valin (XAX) HbB, làm lớn biến đổi HbA —> HbS HbS trạng thái khử máu, hòa tan kếthồng tủa tạo hồng có dạng Neu xétôxi nghiệm ta sẽvàthấy cầu nên không đều,cầu to nhỏ khác hình lưỡi liềm, có cầu thời dẹt, gianởtồn tạinhạt, ngắngọi dẫnlàđến nhau, hồng hìnhthiếu bia máu Hồng cầu lưới tăng, sức bền thấm thấu hồng cầu bilirubin máu t ăng, có tương is determined by Normal hemoglobin Sickỉe ccll bạch cầu tăng ị ị H ình : Hồng cầu bị biến dạng bệnh Thalassemia Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Hình : Cơ chế gây đột biến hồng cầu hình liềm Hình : Hồng cầu hình liềm Genetic Modulation of Sickle Cell Dĩsease Hemostasís/Coagulation Intlammation/Oxidant L selectin, 02, cytokines Normal hemo^rlobin lnjury Sickle cell hemoglobin eNOS, adhesĩon molecules (ICAMS,VCAMS, integrĩns, selectins), grovvth factors Sickle RBCs/Retĩculocytes HbF, alpha thalassemia, membrane Hình 10: Hồng cầu hình liềm gây nghẽn mạch máu Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền ) Bênh loan dưỡng Duchenne Becker : structure of a Skeletal Muscle Perimysium Bone Blood vessel Muscle fiber / Tendon Epimysium Endomysium Fascicle Hình 11 : câu tạo cua bó Chứng loạn dưỡng Duchenne Becker rối loạn di truyền đặc trưng thoái hóa suy yếu bát đầu từ thay đối vi mô Một thoái hóa dần theo thời gian, sức mạnh của người bệnh bị suy giảm theo Chứng loạn dưỡng Duchenne (tiếng Anh viết tắt DMD) bác sĩ chuyên khoa thần kinh người Pháp tên Guillaume Benjamin Amand Duchenne mô tả lần thập niên 1860 Chứng loạn dưỡng Becker (tiếng Anh viết tắt BMD) đặt theo tên bác sĩ người Đức Peter Emil Becker người mô tả biến thể bệnh DMD thập niên 1950 Ở chứng loạn dưỡng DMD, em bé trai bát đầu cho thấy dấu hiệu Stop 43 44 55 * 43 55 Sinh Sinhhọc họcphân phântửtửtrong trongchẩn chẩnđoán đoánbệnh bệnhdiditruyền truyền Deletion exons 4554 người -Ị43 ■y/— 55Vnhân Mãi thập biết đươc nguyên - 43 44niên 1980, 44 nhiều 55ta chưa gây dạng chứng loạn dưỡng Đến năm 1986, nhà nghiên cứu xác định gien mà bị biến dị - 44AON1 tình trạng gọi đột biến - gây chứng DMD Đến năm 1987, loại protein có giẽn xác định đặt tên dystrophin Cảc gien có chứa mà công thức cúa chất protein thành phân sinh học quan trọng tronc) tất cá hình thức cúa sống Chứng loan dường DMD xáy ln-frame Out-of-frame gien đặc biệt nhiem sắc thê’ X không sản sinh loai protein dystrophin Chứng BMD dystrophin đột biến khác gien gây Nhữngdystrophin người bị chứng BMD cỏ dystroph "1 transcript missing exons 45- transcript BMDtype dystrophi Truncated dystrophin Toàn bô BMD-like phenotype Bó sơi Nature Reviews I Genetics Màng sơi chấtloạn dystrophin) Hình 13 : chế (vị gâytríbệnh dưõng Duchenne Decker Protems ) Hội chửng X không bền : Màng tẽ bào Đây bệnh di truyền chậm phát triển tâm thần hay gặp người Capcaz, có người Nhật, Trung Quốc, Các bó sợi (các tê bào) cấu ấn Độ, châu Phi Bệnh di truyền liên thành, kết Một giới tính, liên quan đến vùng không phiên dịch 5' exon gen FMR-1 (Fragile X Mentaĩ Retardation Khi protein này, dystrophin, bị 1) thiêu, chứng loạn dưỡng Duchenne sề xảy ra; Dystrophin Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền FMR1 (íragile X mental retardation 1) is the gene that contains the genetic iníormation for how to synthesize FMRP (íragile X mental retardation protein) Fragile X syndrome occurs when FMRP is missing The FMR1 gene is located in the DNA on the X chromosome The speciíic location is given as Xq27.3.That means it is on the X chromosome (X), it is on the long arm (q) and it is at the far end (27.3) Genetic iníòrmatỉon in humans is stored in an odd way Buried within the iníbrmation that is actually used is lots of iníòrmation that is not used Imagine that you went to the library and íound that in the chapter you were interested in, many of the pages contained random letters You photocopied the entire chapter, including the pages that contained no useíul information Before you left the library, you tossed all the pages with random letters in a recycling bin and only took home the pages with words you could read In a similar way, our genes are interspersed with spacers called introns These introns may play an important role but not contain iníormation that will be used to make a protein DNA Control Kegion Exon IntronExon Intron Exon To make a protein, we Tirst make a copy of the DNA (mRNA) That mRNA will used as a pattern for assembling a protein When we copy the DNA into mRNA, we initially copy both these introns iníormation we are going to actually use (exons) The introns must be and the o00 o0' ooooooo' ooooooooo 0 0 00000 oooo oooo 0 o ooo ooo ooooooooo ooooooooo oooooo0 o / nucleotide / chip DNA Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền chùm laserchip) Ánh sáng phát ghi nhận qua camera kỹ thuật sổ Chip DNAtia(DNA camera) đế chuyến thành phát chuyến Chip (digital DNA DNA microarray tínkỹhiệu thuậtđiện mớitử để hiệnthành ảnh đột Ánh biến với phân thành xác dạngdựa đồ thị mỗitích đặc hiệu tốctích độ để chuyển nhanh, sở phân độtloại biếnnucleotide vi khác tính mô tả đỉnh màu khác nhau, trình tự đỉnh màu xuất đồ cho DNA, phép đọc tự đoạn đóng DNA.vai Mộttròđoạn 500 dò bp Đế sản cácthịchip trình oligonucleotide khoảng đoạn 64 đuợc ngườimáy khác phân tích gel vòng từ (probe) , „ , đến cài lên phiên kính nhỏ Môi phiên kính nhu với diện tích khoảng lcm chứa pháp từ hàng trăm đến tự hàng oligonucleotide Các đánh giá tính chất Phưong đọc trình tự ngàn độngloại thực khác cho việc oligonucleotide nàycác gồmđoạn DNA có trình tự bìnhtính thường DNAđon có trình đa hình lặp ngắn (STRP), đa hình nucleotide (singletự mang đột polymorphism: biến nucleotide SNP) dạng đa hình khác gây bệnh biết DNA củađộng khác đối tượng đượcđược gắn điện huỳnh ống cho Một hướngđãđọc trình tự tự' mẫuđóDNA di quang lai với oligonucleotide phiến xác định lai với thuỷ tinh nhỏ gọi ống maokính dẫn đế (capillary) xem khôngchúng phải gel oligonucleotide bình thườngống haynày độtrất biến Mầuvàlailượng đượcnhiệt phân tỏa tíchratrên máy tính polyacrylamide Vì mỏng quávi trình đế xác đổi hay mang thể điện di định ítDNA nên việc đọc tượng trình tụ’bình diễn thường nhanh, kỹ loại thuậtđột nàybiến chocụphép đọc (hìnhtự dưới: hoạmẫu mộtchỉ chip DNA.) trình Sơ 600đồ bpminh 96 vòng 15 phút Ngoài kỹ thuật mói sử dụng sắc ký khối phố (mass spectroscopy), kỹ thuât có độ phân giải cao trước dùng đế phân tích protein Sự phát DNAgắn huỳnh triển kỹ thuật MALDI-TOF (matrixassisted laser desorption/ionization timequang cúa đối of-flight) cho phép phân tích hàng trăm mẫu DNA tượng vài phút Hiện ACCTTG kỹ thuật thu hút nhiều quan tâm việc sử dụng đế đọc trình tự DNA TGGAAC Bằng cách sửcúa dụng DNA đối vi tính kỹ thuật tự động làm tăng khả đọc trình tượng lai với tự DNA cho phép đọc trình tự’ toàn tỷ bp genome probe có chứa doạn người.DNA bổ sung Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Các oligonucleotide đặt chip, sau cho tiếp xúc với DNA gắn huỳnh quang đối tượng Quá trình lai xảy có oligonucleotide có trình tự nucleotide bố sung với trình tự DNA đối tượng Ví trí phát huỳnh quang chip đánh dấu vị trí đoạn oligonucleotide chip Một ứng dụng khác chip DNA là xác định xem gene có biếu (nghĩa phiên mã) mẫu mô không (ví dụ từ khối u) Người ta chiết mRNA từ mô dùng làm khuôn để tạo thành đoạn DNA theo nguyên tắc bố sung Sau đoạn đem lai phiến kính với oligonucleotide đại diện cho nhiều loại gene khác Tín hiệu lai dương tính vị trí phiến kính chứng tỏ gene biếu mẫu mô ĨV CHẨN ĐOẢN BÊNH DI TRUYỀN Trước đây, đế chân đoán tật bệnh di truyền chủ yếu dựa vào xét nghiệm, chấn đoán y học lâm sàng, phân tích chung phả hệ, nhiều bệnh di truyền không chấn đoán Ngày nay, di truyền y học sử dụng phương pháp kĩ thuật đại đế chẩn đoán xác tật, bệnh di truyền, sử dụng đánh dấu di truyền, enzim chấn đoán bệnh, kĩ thuật chọc ối chấn đoán trước Các probe sinh, kết hợp với phân tích hoá sinh nước ối, chuẩn đoán DNA oligo-phôi thai máu mẹ, PCR, real-time PCR, kỹ thuật cắt đoạn đa dạng (RFLP),phương pháp Southern Blot, / Chấn đoán trước sinh a) Mục tiêu lợi ích chấn đoán trước sinh Mục tiêu chẩn đoán trước sinh (prenatal diagnosis) cung cấp cho gia đình có nguy thông tin cần thiết đế họ lựa chọn trình mang thai b) Những lợi ích chấn đoán trước sinh Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền - Tái khắng định cho gia đình có nguy yên tâm kết chấn đoán bình thường - Cung cấp thông tin nguy cặp vợ chồng mà thông tin họ không dám mang thai - Chuẩn bị mặt tâm lý cho cặp vợ chồng trước việc đời đứa trẻ khuyết tật - Giúp nhà chuyên môn lên kế hoạch can thiệp đẻ, quản lý săn sóc sức khỏe cho trẻ sau chấn đoán trẻ mắc bệnh di truyền - Cung cấp thông tin nguy cặp vợ chồng mà việc chấm dứt thai kỳ vấn đề phải đặt c) Các test chuân đoán trước sinh : Gồm có test sàng lọc (screening test) test chẩn đoán (diagnostic tests): V Test sàng lọc : Là test có độ xác không lớn giá thành thấp, dễ thực hiện, cho phép thực lượng lớn cá thể Một kết bất thường test sàng lọc định cho test chuân đoán Ví dụ : Theo đánh giá anpha - Fetoprotein (AFP) máu mẹ vào tuần thứ 15 thai kỳ đế sàng lọc trường họp bất thường ống thần kinh thai nhi V Test chẩn đoán : Test chẩn đoán sử dụng để chẩn đoán xác định trường hợp nghi ngờ mang bất thường Ví dụ : Thực test chẩn đoán nuôi cấy tế bào nước ối sản phụ từ 35 tuổi trở lên để phát trường hợp thai nhi mắc trisomy Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền d) Kỹ thuật chân đoán trước sinh Theo TS Trần Văn Khoa, Trưởng Phòng Công nghệ gen Di truyền tế - bào, có nhiều phương pháp khả thi chấn đoán sớm như: siêu âm, test sàng lọc ba (trỉple test) phương pháp không mang tính can thiệp, chẩn đoán muộn (sau 12 tuần) có độ đặc hiệu thấp Đặc điểm hai phương pháp chủ yếu phát bất thường hình thái, nguy nhiễm bệnh thai nhi không phát dị tật bâm sinh đột biến gen Đối với phương pháp can thiệp như: chọc hút nước ối, nuôi cấy tế bào - nước ối, gây số tai biến như: sấy thai, rò dịch ối, nhiễm trùng dịch ối nguy tử vong thai nhi lên tới 1% tiến hành phương pháp chọc ối Các nhà khoa học thuộc Trung tâm Nghiên cún sinh, y, dược học (Học viện - Quân y) vừa nghiên cứu thành công phương pháp chẩn đoán trước sinh từ tuần thứ thai kỳ ADN phôi thai máu mẹ • Đe tài đạt giải “Hội nghị Khoa học-Công nghệ Tuổi trẻ Học viện Quân y năm 2007"diễn ngày 15/12 Hà Tây • Các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu 89 bà mẹ mang thai từ - 36 tuần độ tuổi từ 19 - 43 Vơl ml mau, nhom nghiên cưu Thai nhi bị dị tật đột biến gen (Ảnh: Trung tâm , , _ _ Nghiên cứu sinh, y, dược học) tách huyêt tương, tách chiêt ADN phương pháp thuỷ phân, làm tủa, làm sau hoà tan ADN nước Sau đó, nhà khoa học kiểm tra nồng độ ADN thu phân tích thu ADN Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền • Ket là, sau sinh 89 bà mẹ mang thai có 46 nguời duơng tính với xét nghiệm phù họp với kết chẩn đoán sau sinh 42 số 43 người âm tính với xét nghiệm phù họp với sau sinh Chỉ trường hợp âm tính với xét nghiệm không phù hợp với sau sinh Sau kiếm tra lại hồ sơ gốc trường hợp không phù họp với kết sau sinh nhà khoa học ghi mẫu máu bị đông • Bằng phương pháp này, nhà khoa học sàng lọc sổ bệnh đột biến gen nằm nhiễm sắc X, như: teo Duchenne, ưa chảy máu, suy giảm miễn dịch bẩm sinh gamma globulin huyết • Đồng thời, nhà khoa học chẩn đoán sớm bệnh: múa giật (Huntington), hội chứng tăng sản thượng thận bấm sinh, thiếu máu vùng biến (thalassemia), múa vờn, xơ hoá nang (cystic íĩbrocis), bất đồng nhóm máu Rh mẹ thai nhi trường hợp mẹ có nhóm máu Rh (-), mang nhóm máu Rh (+) xác định sớm giới tính thai nhi Hình: Bác sỹ Hồ Hữu Thọ tách triết ADN phòng thí nghiệm Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng sinh, y, dược học Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền • Theo TS Trần Văn Khoa, Trưởng Phòng Công nghệ gen Di truyền tế bào cho biết: "Ưu điếm phương pháp chẩn đoán sớm dị tật thai nhi đột biến gen, giúp cho bà mẹ yên tâm trình mang thai Đồng thời, biện pháp chấn đoán tình trạng bất đồng nhóm máu RH định không chọc ổi phương pháp siêu âm không phát được" • Theo đánh giá Chủ tịch Hội đồng khoa học, Phó Giám đốc Học viện Quân y, Thiếu tướng GS.TS Lê Bách Quang: "Mỗi nước có tỷ lệ trẻ em dị tật bẩm sinh theo tùng vùng tùy theo mức độ phơi nhiễm với loại chất độc Việc điều trị dị tật bấm sinh khó khăn phức tạp Thành công phương pháp giúp cho bác sỹ sớm xác định biện pháp can thiệp thích hợp, góp phần làm giảm nhẹ gánh nặng cho gia đình xã hội" • Từ tháng 9/06 nay, Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng sinh, y, dược học xét nghiệm cho 100 bà mẹ mang thai, phát trường hợp bất đồng nhóm máu RH Chi phí xét nghiệm phát bệnh di truyền thai 500.000 đồng Sau ngày bà mẹ biết kết • Tuy nhiên, tất bà mẹ mang thai định làm xét nghiệm này, Trung tâm làm xét nghiệm cho trường hợp sau: Các bà mẹ mang thai có độ tuổi từ 35 trở lên; tùng tiếp xúc với hóa chất, chất phóng xạ; tiền sử gia đình có người mắc bệnh di truyền; mẹ bị ốm, cúm dùng thuốc không định thời gian mang thai Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền • Theo thống kê Tố chức Y tế giới, tỷ lệ dị tật bâm sinh chiếm 1,73% Ớ Việt Nam, nghiên cún cho thấy tỷ lệ dị tật bẩm sinh 2,4% đến 3,6% • Được biết, chấn đoán trước sinh, Phòng Công nghệ gen Di truyền tế bào (Trung tâm Nghiên cún sinh, y, dược học, Học viện Quân y TP Hà Đông, Tỉnh Hà Tây) tiến hành nghiên cứu xác định huyết thống cho 400 trường hợp, nghiên cún biến đối đột biến gen biếu gen ung thư e) Một sổ bệnh chẩn đoán trước sinh : Hội chứng Down: - Cuối năm 1999, nhóm nghiên cún Mỹ Hồng Kông thấy ADN phôi thai máu người mẹ mang phôi bị Down tăng cao Nhóm Down nam Boston (Mỹ) có nồng độ ADN phôi máu mẹ 46,0 genom-equivalent/ml, nhóm phôi thai nam nguyên bội có 23,3 genom-equivalent/ml Còn nhóm Down nam Hồng Kông có lượng ADN phôi máu mẹ 48,2 genomequivalent/ml, nhóm phôi thai nam nguyên bội có 16,3 genom-equivalent/ml Kỹ thuật sử dụng định lượng real-time PCR Ket mở việc chẩn đoán trước sinh bệnh Down Sự phát ADN phôi lưu hành máu mẹ hứa hẹn áp dụng chấn đoán trước sinh số bệnh di truyền khác Từ tuần thai thứ có ADN phôi máu mẹ Bệnh Duchene: - Từ năm 1987, người ta phát gen dystrophin khu trú cánh ngắn nhiễm sắc the X gây bệnh Duchene Nhưng từ có kỹ thuật PCR việc chân đoán trước sinh tiến hành Các nhà nghiên cứu Trung Quốc sử dụng kỹ thuật multiplex PCR với 14 primer đế phân tích ADN bệnh Nghiên cứu cho thấy 63% có khuyết đoạn gen Hai điếm bệnh lý exon 8- Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền exon 44-51 Kỹ thuật cắt đoạn đa dạng (RFLP) sử dụng đế phát ngưòi mang gen bệnh chẩn đoán trưóc sinh Thực xét nghiệm chân đoản PCR ị- RhD phôi thai: Đây kỹ thuật không xâm nhập, sử dụng máu mẹ đế chẩn đoán kiếu gen RhD phôi thai, bắt đầu tù' tháng thai thứ Các nhà khoa học Anh, Mỹ, Trung Quốc sử dụng kỹ thuật PCR huỳnh quang đế phát gen RhD tế bào lấy từ ADN máu mẹ 57 phụ nữ có thai có RhD âm nghiên cứu với phôi họ: 12 người mang thai tháng đầu, 30 người tháng 15 người tháng cuối 39 phôi thai có RhD (+), 18 có RhD (-) Ket xét nghiệm RhD PCR phù hợp hoàn toàn với kết xét nghiệm phôi thử máu mẹ từ tháng thứ trở Phát quan trọng đế điều trị trước sinh thai phụ nhậy cảm với RhD đối tác dị hợp tử gen RhD Bố mẹ yên tâm thai nguy RhD (-) Neu phôi RhD (+) tiến hành điều trị 4- Bệnh phenylceton niệu (PKU): Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Là bệnh di truyền thiếu enzym phenylalanin hydroxylase (PAH), có biến dị exon 7, 10, 11, 12 gen điều khiến việc sản xuất PAH Kỹ thuật chân đoán truớc sinh bao gồm PCR-SSCP kết hợp với nhuộm bạc đế phát biến dị gen • Nội chứng X không bền - : Là bệnh di truyền chậm phát triển tâm thần hay gặp người Capcaz, có người Nhật, Trung Quốc, ấn Độ, châu Phi Bệnh di truyền liên kết giới tính, liên quan đến vùng không phiên dịch 5' exon gen FMR-1 (Fragile X Mental Retardation 1) Năm 1991, nhà khoa học xác định locus X không bền, tù' phát triến kỹ thuật chân đoán ADN Bây giờ, chẩn đoán trước sinh cho bà mẹ mang gen, sử dụng kỹ thuật lai tạo Phương Nam (Southern hybridization) PCR đế phát đột biến X không Chân đoán trước sinh sổ bệnh di truyền, chuyên hóa khác - Buys (Hà Lan) công bố công trình nghiên cứu phát trước sinh người mang gen bệnh ứ đọng glycogen týp la (bệnh Von Gierke) thiếu enzym glucose-6-phosphatase Cao cộng (ý) thành công việc chấn đoán trước sinh người mang gen di truyền dị hợp tử bệnh b -thalassemia đảo Síp Sardinia kỹ thuật phân tử, khiến cho tỉ lệ sinh trẻ em mắc bệnh b -thalassemia đồng hợp tử hạ xuống gần Tại số nơi Bắc Ireland, tỉ lệ người mang gen dị hợp tủ' bệnh xơ nang cao, tới 1/20 Các nhà khoa học Anh, Mỹ dùng kỹ thuật PCR đế phát đột biến D F508 bệnh này, với độ đặc hiệu 100% Kỹ thuật ADN việc sàng lọc có hiệu bệnh xơ nang Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Thực thao tác xét nghiệm chân đoán PCR labo Viện Sốt rét KST-CT Quy Nhon Chân đoán phân tử sơ sinh Có số bệnh di truyền chấn đoán kỹ thuật phân tủ' tù’ đứa trẻ đời 4- Các công trình nghiên cứu Anh, ý, Tây Ban Nha nêu lên giá trị kỹ thuật ADN phát bệnh tăng sản thượng thận bấm sinh thiếu enzym 21hydroxylase trẻ so sinh Đây bệnh di truyền lặn, gen điều khiến sản xuất 21-hydroxylase phức hợp HLA nằm nhiễm sắc 6: gen hoạt động CYP 21B pseudogen CYP 21A, chứa 10 exon intron Dùng kỹ 21B thuật Nested PCR phát thấy đột biến 8bp EX3 gen hoạt động CYP Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền 4- Nhiều tác giả Mỹ, Anh, Đức dùng kỹ thuật PCR đế phát đột biến gen trẻ sơ sinh, chấn đoán bệnh thiếu a Ị-antitrypsin 4- Chuơng trình IRT/DNA dùng Mỹ đế sàng lọc có hệ thống trẻ sơ sinh nhằm phát sớm bệnh xơ nang Nghiên cứu năm, người ta thấy cần phối hợp xét nghiệm IRT (immunoreactive tryptogen) với xét nghiệm ADN kỹ thuật PCR, hiệu sàng lọc tốt Đột biến D F 508 gen xơ nang đặc hiệu tới 100% V TƯ VẤN Dĩ TRUYỀN Mục đích công tác tư vấn di truyền : Tư vấn di truyền công việc nhằm giải mối liên hệ người với xuất nguy xuất bệnh di truyền gia đình Công việc liên quan đến nỗ lực người đào tạo chuyên ngành đế giúp đỡ cho cá nhân hay gia đình với mục đích sau: ❖ Cung cấp thông tin lĩnh vực y học bao gồm chẩn đoán, diễn biến bệnh, phương tiện hỗ trợ điều trị có ❖ Thông tin khả di truyền bệnh, nguy tái phát thành viên gia đình thay đổi xảy liên quan đến nguy ❖ Giúp lựa chọn biện pháp thích hợp với nguy bệnh, mục đích gia đình bệnh nhân, phù hợp với tiêu chuẩn đạo đức, tôn giáo gia đình ♦♦♦ Thực biện pháp can thiệp tốt khả cho phép người mắc bệnh di truyền với nguy tái phát bệnh gia dinh Các định cho công tác tư vấn di truyền : Công tác tư vấn di truyền định trường hợp sau : Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Trước gia đình có trẻ với nhiều dị tật bấm sinh, chậm phát triến - trí tuệ dị tật khuyết tật ống thần kinh, khe hở môi hàm 4- Có tiền sử gia đình bệnh di truyền hội chưng nhiễm sắc thể X dễ gãy, đái đường,v.v Chẩn đoán trước sinh trường hợp mẹ lớn tuổi định - khác Tình trạng hôn nhân đồng huyết - Phơi nhiễm với tác nhân gây quái thai hóa chất công nghiệp, - rượu, loại dược phẩm Vô sinh sẩy thai liên tiếp - Một bệnh lý di truyền bất thường chuẩn đoán - Trước thực test di truyền sau nhận kết - test đó, đặc biệt test đánh giá tình trạng khởi bệnh muộn ung thư bệnh liên quan đến hệ thần kinh Khi theo dõi trẻ sơ sinh chân đoán dương tính với mottj bệnh di - truyền hay xác định nhờ trạng thái dị hợp tử nhờ test sàng lọc Thông thường người tìm đến với nhà tư vấn di truyền bổ mẹ trẻ mác khuyết tật di truyền nghi ngờ di truyền, họ người trưởng thành mang mottj bất thường có tiền sử gia đình bất thường Tư vấn di truyền không the thiếu trươmhf hợp thực test chẩn đoán trước sinh, test chẩn đoán bệnh di truyền chương trình sàng lọc Ngăn ngừa tái phát gia đình : Đối với nhiều gia đình mục đích họ tìm kiếm tư vấn di truyền xác định nguy bệnh di truyền họ tìm hiểu khả có đế ngăn ngừa tái phát bệnh di truyền Chấn đoán trước sinh biện pháp hữu hiệu thường đưa đế giải vấn đề giải pháp chung cho bệnh lý Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền di truyền Nhiều bệnh lý di truyền không thực chấn đoán trước sinh nhiều bổ mẹ lý khác không chấp nhận biện pháp cho dù tính hiệu Dưới giới thiệu số biện pháp khác thực nhằm ngăn ngừa tái phát bệnh : 4- Các xét nghiệm di truyền học lập nhiễm sắc thể, phân tích số hóa sinh, phân tích DNA, cho phép tái khẳng định cho cặp vợ chồng có tiền sử gia đình mắc bệnh di truyền họ nguy sinh đứa mắc loại bệnh Trong trường hợp khác, xét nghiệm xác định người có nguy việc truyền bệnh Tư vấn di truyền thực trước sau xét nghiệm đế giúp định hướng việc thực xét nghiệm di truyền phiên giải kết xét nghiệm Neu bố mẹ có kế hoạch thêm con, việc - ngừa thai triệt sản biện pháp lựa chọn, họ cần thông tin đầy đủ biện pháp Đối với bố mẹ muốn có có thêm việc xin nuôi - khả đề nghị Thụ tinh nhân tạo nguồn tinh trùng khác giải pháp phù họp - người bố sở hữu gen bệnh trội nằm nhiễm sắc thể thường di truyền liên kết với NST giới tính X, nhiên định trường hợp mẹ mang gen đột biến Biện pháp tốt trường họp hai bố mẹ người mang gen lặn đột biến NST thường Việc sử dụng trứng hiến tặng giải pháp phù hợp trường hợp mẹ mang gen đột biến mang gen bệnh di truyền liên kết với NST giới tính X Lẽ tất nhiên việc tư vấn di truyền xét nghiệm di truyền cần thiết đổi với tinh trùng trứng hiến tặng việc làm cần thiết Trong số bệnh lý di truyền, việc phân tích DAN phôi trước - bước vào giai đoạn làm tổ thực kỹ thuật PCR từ DNA tế bào phôi tách trình cấy phôi kỹ thuật thụ tinh nhân tạo Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Đổi với số cặp vợ chồng định không sử dụng phôi mang bất thường di truyền dễ chấp nhận so với định phải phá thai giai đoạn muộn 4- Neu bố mẹ định chấm dứt thai kỳ họ cần tư vấn đầy đủ theo dõi sau thực định TAI LIẸƯ KHAM KHAO i- Đỗ Lê Thăng, Đinh Đoàn Long Chú giải Di Truyền học Nxb Giáo Dục 2007 Đỗ Lê Thăng Giáo trình Di truyền học Nxb Giáo Dục 2006 i- Benjamin A.Pierce, Genetics A Conceptual Approach, 2005 i- D Clark, Molecular Biology (Elsevier, 2005) ị- Giáo trình di truyền y học - Trường Đại Học Y Huế Sinh học phân tử - Hồ Huỳnh Thùy Dương - NXB Giáo Dục - 2003 - ị- http://www.huemed-univ.edu.vn i- http://www.Vnexpress.net ị- http://www.sfn.org/briefings/huntingtons.html i- http://www.visiscience.com http://www.genome.ou.edu - http://www.yourgenome.org - [...]... chính của họ khi tìm kiếm sự tư vấn di truyền là xác định nguy cơ của bệnh di truyền trên con cái của họ và tìm hiểu về những khả năng hiện có đế ngăn ngừa sự tái phát của một bệnh di truyền nào đó Chấn đoán trước sinh là một biện pháp hữu hiệu thường được đưa ra đế giải quyết vấn đề này nhưng đây không phải là một giải pháp chung cho mọi bệnh lý Sinh học phân tử trong chẩn đoán bệnh di truyền di truyền. .. chứng tỏ gene đó được biếu hiện trên mẫu mô ĨV CHẨN ĐOẢN BÊNH DI TRUYỀN Trước đây, đế chân đoán các tật bệnh di truyền chủ yếu dựa vào xét nghiệm, chấn đoán của y học lâm sàng, phân tích chung về phả hệ, do vậy nhiều bệnh di truyền không chấn đoán được Ngày nay, di truyền y học đã sử dụng các phương pháp và kĩ thuật hiện đại đế chẩn đoán chính xác các tật, bệnh di truyền, như sử dụng đánh dấu di truyền, ... với tinh trùng và trứng hiến tặng là một việc làm cần thiết 4 Trong một số bệnh lý di truyền, việc phân tích DAN của phôi trước khi - bước vào giai đoạn làm tổ có thể được thực hiện bằng kỹ thuật PCR từ DNA của một tế bào phôi tách ra trong quá trình cấy phôi trong kỹ thuật thụ tinh nhân tạo Sinh học phân tử trong chẩn đoán bệnh di truyền Đổi với một số cặp vợ chồng quyết định không sử dụng phôi do... khoa học Anh, Mỹ đã dùng kỹ thuật PCR đế phát hiện đột biến D F508 trong bệnh này, với độ đặc hiệu 100% Kỹ thuật ADN hầu như là duy nhất trong việc sàng lọc có hiệu quả bệnh xơ nang Sinh học phân tử trong chẩn đoán bệnh di truyền Thực hiện các thao tác xét nghiệm chân đoán bằng PCR tại labo Viện Sốt rét KST-CT Quy Nhon 2 Chân đoán phân tử sơ sinh Có một số bệnh di truyền được chấn đoán bằng kỹ thuật phân. .. GfA A T TC : G AAT TT ) ■ Probo SinhSinh học học phânphân tử trong tử trong chẩnchẩn đoán oán bệnhbệnh di truyền di truyền G?A A T T c ni G jA ATTC) ì Môt pháp di diđược gọi là Các DNA lạ số sẽ phương được cắt tại nhữngphát vị tríhiẽncác đặc hiệu biển trên DNA truyền ở mửc phân tử những vị trí ghi nhận hay vị trí giới hạn (recognition sites/restriction sites) 1 Điên di protein (protein electrophoresis)... giáo của gia đình ♦♦♦ Thực hiện những biện pháp can thiệp tốt nhất trong khả năng cho phép đối với người mắc bệnh di truyền và với nguy cơ tái phát của bệnh đó trong gia dinh 2 Các chỉ định cho công tác tư vấn di truyền : Công tác tư vấn di truyền được chỉ định trong những trường hợp sau : Sinh học phân tử trong chẩn đoán bệnh di truyền 4 Trước đây gia đình đã có một trẻ với nhiều dị tật bấm sinh, ... đế phân tích ADN trong bệnh này Nghiên cứu cho thấy 63% có khuyết đoạn gen Hai điếm bệnh lý là ở exon 8- Sinh học phân tử trong chẩn đoán bệnh di truyền 9 và exon 44-51 Kỹ thuật cắt đoạn đa dạng (RFLP) được sử dụng đế phát hiện ngưòi mang gen bệnh và chẩn đoán trưóc sinh Thực hiện xét nghiệm chân đoản bằng PCR ị- RhD của phôi thai: Đây cũng là một kỹ thuật không xâm nhập, sử dụng máu mẹ đế chẩn đoán. .. cứu sinh, y, dược học) tách huyêt tương, tách chiêt ADN bằng phương pháp thuỷ phân, làm tủa, làm sạch sau đó hoà tan ADN trong nước Sau đó, các nhà khoa học kiểm tra nồng độ ADN thu được và phân tích thu được ADN của con Sinh học phân tử trong chẩn đoán bệnh di truyền • Ket quả là, sau khi sinh 89 bà mẹ mang thai có 46 nguời duơng tính với xét nghiệm và phù họp với kết quả chẩn đoán sau sinh và 42 trong. .. triết ADN trong phòng thí nghiệm tại Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng sinh, y, dược học Sinh học phân tử trong chẩn đoán bệnh di truyền • Theo TS Trần Văn Khoa, Trưởng Phòng Công nghệ gen và Di truyền tế bào cho biết: "Ưu điếm của phương pháp này là chẩn đoán sớm dị tật của thai nhi do đột biến gen, giúp cho các bà mẹ yên tâm trong quá trình mang thai Đồng thời, đây là biện pháp duy nhất có thế chấn đoán. .. đình có người mắc bệnh di truyền; mẹ bị ốm, cúm hoặc dùng thuốc không đúng chỉ định trong thời gian mang thai Sinh học phân tử trong chẩn đoán bệnh di truyền • Theo thống kê của Tố chức Y tế thế giới, tỷ lệ dị tật bâm sinh chiếm 1,73% Ớ Việt Nam, các nghiên cún cũng cho thấy tỷ lệ dị tật bẩm sinh là 2,4% đến 3,6% • Được biết, ngoài chấn đoán trước sinh, Phòng Công nghệ gen và Di truyền tế bào (Trung ... mô tả bệnh cách khoa học, người ta biết chứng bệnh thần kinh Sinh Sinh học học phân phân t tử trong chẩn chẩn đoán đoán bệnh bệnh di di truyền truyền thời gian dài, bệnh di truyền bất trị Ngày... a nerve cell n Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh di truyền Sinh học phân tử chẩn đoán bệnh II MÔT SỎ BÊNH DI TRUYỀN THƯỜNG GĂPdi: truyền Lysosome ells in children with Tay-Sachs disease hildren... T TC : G AAT TT ) ■ Probo SinhSinh học học phânphân tử tử chẩnchẩn đoán oán bệnhbệnh di truyền di truyền G?A A T T c ni G jA ATTC) ì Môt pháp di diđược gọi Các DNA lạ số phương cắt nhữngphát vị