Tìm hiểu những thông tin về kỹ thuật Microarray trong xét nghiệm di truyền

Trước đây, việc phát hiện các bất thường trong cấu trúc nhiễm sắc thể (vật chất di truyền) thường được thực hiện bằng cách nuôi cấy và lập công thức nhiễm sắc thể. Tuy nhiên, nếu bất thường nhiễm sắc thể quá nhỏ, kỹ thuật này có thể không hiệu quả. Do vậy, các nhà khoa học đã phát triển kỹ thuật xét nghiệm phân tử Microarray, cho phép phát hiện đa hình số lượng bản sao, các khu vực nhiễm sắc thể có ADN bị lặp (dư thừa) hoặc vùng ADN bị thiếu.

Lợi ích của Microarray là gì?

Trong y học, Microarray được trong việc chẩn đoán và phát hiện các dị tật bẩm sinh (nếu có) hoặc tình trạng chậm phát triển trí tuệ. Các mẫu xét nghiệm có thể lấy để đem đi kiểm tra như mẫu nước ối, máu, nhau thai hoặc mô bào thai. Các ứng dụng của kỹ thuật Microarray bao gồm:

Chẩn đoán trước và sau sinh

Microarray là kỹ thuật được ứng dụng trong các trường hợp sau:

Xác định các dị tật bẩm sinh, thai nhi trong tử cung chậm phát triển.
Tìm kiếm nguyên nhân thai chết lưu hoặc sảy thai.
Trẻ em hoặc người trưởng thành chậm phát triển trí tuệ, rối loạn tâm thần hoặc có nghi ngờ bất thường trong cấu trúc nhiễm sắc thể.
Thai phụ thường xuyên sảy thai mà không rõ lý do.

Khi thực hiện, mẫu ADN người bệnh và ADN đối chứng sẽ được lấy và lai với array trong khoảng 60.000 - 100.000 probe (60-100K) đặc hiệu đã biết trước. Sau khi lai, hiện tượng tăng hoặc giảm tín hiệu sẽ phản ánh tình trạng có thêm hoặc mất đi đoạn nhiễm sắc thể tương ứng.

Microarray giúp chẩn đoán tình trạng dị tật bẩm sinh khi mang thai

Xét nghiệm di truyền phôi trước làm tổ (PGT)

Một số cặp vợ chồng được chẩn đoán vô sinh hoặc sảy thai nhiều lần do tuổi cao, bất thường cấu trúc nhiễm sắc thể, chuyển phôi thất bại hoặc sinh con bị dị tật bẩm sinh. Khi đó, việc làm xét nghiệm di truyền tiền làm tổ (PGT) trước khi thực cấy ghép là cần thiết.

Việc ứng dụng kỹ thuật Microarray và xét nghiệm PGT giúp tăng thêm tỷ lệ thành công của phương pháp thụ tinh nhân tạo trong ống nghiệm (IVF). Không chỉ vậy, sau khi thụ tinh phôi sẽ được lấy mẫu sinh thiết vào ngày thứ 5, để loại bỏ nguyên bào nuôi.

Bộ gen di truyền của các tế bào này được nhân bản nhiều lần, để thực hiện kỹ thuật Microarray. Sự tăng hoặc giảm tín hiệu sau lai ghép, phản ánh chính xác có tình trạng thêm đoạn hoặc mất đoạn nhiễm sắc thể tương ứng.

Hạn chế của Microarray

Chuyển đoạn cân bằng

Chuyển đoạn cân bằng thường là lành tính và con số ước tính tần suất xảy ra khoảng 1/500 cá thể.
Khi chuyển đoạn cân bằng xảy ra, rất khó để phát hiện ra hiện tượng vật chất di truyền bị thêm hoặc mất bằng kỹ thuật Microarray. Lúc này, tùy vào kích thước của nhiễm sắc thể bị chuyển đoạn mà có thể được phát hiện bằng kỹ thuật karyotyping thông thường.
Chuyển đoạn cân bằng có thể gây ra các hậu quả nghiêm trọng, nếu các điểm đứt gãy ảnh hưởng đến chức năng gen.
Cần lưu ý tầm quan trọng của việc tái sắp xếp cân bằng (chuyển đoạn, đảo đoạn hoặc chèn đoạn). Các tư vấn di truyền nên được thực hiện với con cái của người mang chuyển đoạn cân bằng, nhằm cảnh báo tình trạng này có thể lặp lại.
Rối loạn đơn gen: Gây ra bởi sự biến đổi một hoặc một vài cặp bazo nito, khi đó sẽ không phát hiện được bằng kỹ thuật Microarray.

Chuyển đoạn nhiễm sắc thể có nguy cơ gây ra các dị tật bẩm sinh

Các biến thể không chắc chắn (VUS)

Tần suất xảy ra được ước tính trong khoảng từ 1 đến 2%.
Có thể tạo ra cảm giác lo lắng cho gia đình, do vậy cần tư vấn từ chuyên gia di truyền học.
Theo thời gian, các biến thể không chắc chắn vẫn đang tiếp tục được phân loại là vô hại hoặc bệnh lý, khi các báo cáo nghiên cứu sinh học phân tử được bổ sung.

Nguyên lý hoạt động của kỹ thuật Microarray

Các đầu dò (gọi là probe) dành cho từng ổ gen hoặc vùng gen (locus) nằm trên 24 loại nhiễm sắc thể (NST), đánh số thứ tự từ 1 đến 22, còn lại nhiễm sắc thể giới tính X và Y được in trên kính trượt đặc biệt. Hơn nữa, các vùng gen quan trọng sẽ được in với khoảng cách và mật độ phát hiện lớn hơn, giúp tìm ra các quang sai để dưới 1 triệu nucleotide (Mb).

Ban đầu mẫu DNA cần kiểm tra được dán nhãn huỳnh quang. Sau đó sẽ được lai với các đầu dò trên mạng này. Cuối cùng là phát hiện tín hiệu huỳnh quang bằng máy Microarray.

Cường độ huỳnh quang phát ra từ thử nghiệm được so sánh với cường độ phát ra tại mẫu đối chứng, nhằm phát hiện vị trí có các thay đổi vật chất di truyền.

Microarray có ba nhóm chính, tùy thuộc vào loại đầu dò như:

Microarray để nghiên cứu gen ung thư và sự chuyển gen: Đầu dò được sử dụng là ARN thông tin (mRNA).
Microarray để nghiên cứu, phân tích đa hình SNP và các đột biến điểm: Đầu dò thường được sử dụng là loại gDNA.
Nghiên cứu việc bổ sung hoặc mất đoạn NST: Định dạng vi mô thường được sử dụng.

Nguyên lý hoạt động của kỹ thuật Microarray

Bài viết đã cung cấp cho bạn đọc thông tin tổng quan về kỹ thuật xét nghiệm di truyền Microarray và ứng dụng của nó. Việc thực hiện các xét nghiệm dị tật bẩm sinh hay xét nghiệm di truyền tiền cấy ghép (PGT) là rất cần thiết, giúp bào thai được phát triển đầy đủ, loại trừ nguy cơ trẻ sinh ra mang các dị tật, sảy thai hoặc thai lưu.