Các công nghệ mi cr oa r ray và ứng dụng trong di truyền

Công nghệ mi cr oa r ray là công cụ chính trong chẩn đoán di truyền, bao gồm hai nền tảng chủ yếu là đa hình đơn nu c leo ti de (SN P) và lai bộ gen so sánh (C G H). Công nghệ mi cr oa r ray có khả năng phát hiện các biến đổi số lượng bản sao (CN V) trên nhiễm sắc thể, như mất đoạn hoặc lặp đoạn, giúp xác định những bất thường di truyền. Bài viết này được viết dưới sự hướng dẫn chuyên môn của ThS. BS Đỗ Huy Dương, Khối Di truyền y học - Trung tâm Công nghệ cao Vinmec. 1. Ứng dụng của công nghệ mi cr oa r ray trong di truyền Công nghệ mi cr oa r ray có vai trò quan trọng trong chẩn đoán di truyền. Phương pháp A r ray C G H (lai bộ gen so sánh) trong công nghệ mi cr oa r ray cho phép so sánh sự khác biệt về số lượng bản sao DNA giữa mẫu bệnh phẩm và mẫu tham chiếu bình thường (Hình 1). DNA từ hai mẫu được gắn nhãn với hai loại huỳnh quang có màu sắc khác nhau, sau đó được trộn lại và lai với các đầu dò trên phiến kính mi cr oa r ray. Khi dùng mi cr oa r ray phân tích, các cường độ huỳnh quang của từng màu sẽ được so sánh bằng công cụ tin sinh học. Trong trường hợp lặp đoạn, tín hiệu huỳnh quang được phát hiện bằng mi cr oa r ray sẽ mạnh hơn so với mẫu đối chứng, trong khi trường hợp mất đoạn sẽ cho tín hiệu huỳnh quang yếu hơn. Công nghệ mi cr oa r ray được ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán di truyền, đặc biệt thông qua kỹ thuật SN P a r ray. SN P là một biến thể tại một vị trí duy nhất trên chuỗi DNA giữa các cá thể. Trong kỹ thuật SN P a r ray của công nghệ mi cr oa r ray, DNA từ mẫu thử sẽ được gắn với các đầu dò trên chi p (Hình 2). Phương pháp này xác định số lượng bản sao DNA bằng cách đo cường độ tín hiệu của đầu dò, tương tự như kỹ thuật C G H, sau đó so sánh tín hiệu với dữ liệu mẫu chuẩn đã được lưu trong cơ sở dữ liệu (có thể bao gồm hàng nghìn mẫu). So với A r ray C G H, SN P a r ray trong công nghệ mi cr oa r ray cho phép phát hiện chính xác hơn các biến đổi di truyền bao gồm mất đoạn / lặp đoạn, thể tam bội và các vùng đồng nhất trên hai nhiễm sắc thể tương đồng, thường liên quan đến rối loạn phân ly đơn bội (U P D). Trong trường hợp U P D, cả hai bản sao của nhiễm sắc thể đều được di truyền từ một cha hoặc một mẹ thay vì mỗi bên đóng góp một bản. Đây là nguyên nhân của một số bệnh di truyền, chẳng hạn như hội chứng P ra de r - W i l li, xảy ra khi cả hai bản sao của nhiễm sắc thể 15 đều giống nhau. Kỹ thuật SN P a r ray trong công nghệ mi cr oa r ray cũng hỗ trợ phát hiện những trường hợp nhiễm mẫu từ mẹ và hiện tượng khảm. Kỹ thuật SN P a r ray trong công nghệ mi cr oa r ray cũng hỗ trợ phát hiện những trường hợp nhiễm mẫu từ mẹ và hiện tượng khảm. Công nghệ mi cr oa r ray được khuyến cáo áp dụng trong sàng lọc và chẩn đoán di truyền cho thai nhi, đặc biệt đối với những trường hợp có nguy cơ bất thường nhiễm sắc thể. Theo Trường Cao đẳng Sản phụ khoa Hoa Kỳ (A CO G) và Hiệp hội Y học Bà mẹ - Thai nhi (S M F M), tất cả phụ nữ mang thai nên được sàng lọc hoặc thực hiện các xét nghiệm chẩn đoán nhằm phát hiện sớm các bất thường lệch bội nhiễm sắc thể ở thai nhi, không phân biệt độ tuổi hoặc các yếu tố nguy cơ khác. Quá trình tư vấn để giúp phân biệt giữa xét nghiệm sàng lọc và xét nghiệm chẩn đoán là phần quan trọng của quy trình này. Đặc biệt, khi thai nhi có bất thường về cấu trúc hoặc trong trường hợp thai chết lưu, xét nghiệm mi cr oa r ray được ưu tiên sử dụng để phân tích di truyền thai nhi. So với xét nghiệm ka r y o ty p e truyền thống, mi cr oa r ray có nhiều ưu điểm vượt trội và được khuyến cáo thay thế trong các trường hợp trên. So với xét nghiệm ka r y o ty p e truyền thống, mi cr oa r ray có nhiều ưu điểm vượt trội và được khuyến cáo thay thế trong các trường hợp trên. Theo hướng dẫn của A CO G và S M F M, cả xét nghiệm mi cr oa r ray và ka r y o ty p e đều có thể được thực hiện khi chẩn đoán trước sinh xâm lấn cho thai nhi bình thường về cấu trúc, không phụ thuộc vào tuổi tác của mẹ. 2. Hạn chế của công nghệ Mi cr oa r ray 2.1 Chuyển đoạn cân bằng Chuyển đoạn cân bằng là hiện tượng xảy ra ở khoảng 1 / 500 cá thể và đa phần là lành tính. Do chuyển đoạn cân bằng không gây ra sự thay đổi đáng kể về lượng vật chất di truyền, nên công nghệ mi cr oa r ray thường không phát hiện được các trường hợp này. Tuy nhiên, với kích thước lớn của chuyển đoạn, phương pháp ka r y o ty pin g truyền thống có thể nhận diện được. Mặc dù hầu hết các chuyển đoạn cân bằng đều vô hại nhưng nếu điểm đứt gãy xảy ra trong quá trình chuyển đoạn ảnh hưởng đến các gen quan trọng, có thể gây ra tác động tiêu cực đến chức năng của gen. Theo Hiệp hội Y học Di truyền Mỹ (A C MG) năm 2018, các tái sắp xếp cân bằng như chuyển đoạn, đảo đoạn và chèn đoạn đóng vai trò quan trọng. Theo Hiệp hội Y học Di truyền Mỹ (A C MG) năm 2018, các tái sắp xếp cân bằng như chuyển đoạn, đảo đoạn và chèn đoạn đóng vai trò quan trọng. A C MG cũng khuyến cáo rằng các cá nhân mang chuyển đoạn cân bằng nên tham gia tư vấn di truyền để đảm bảo cho sức khỏe thế hệ sau. Việc bổ sung ka r y o ty pin g với nhuộm băng G sau khi có kết quả âm tính từ mi cr oa r ray có thể giúp tăng hiệu suất chẩn đoán thêm khoảng 0, 78 % đến 1, 3 %. Ngoài ra, rối loạn đơn gen do biến đổi một hoặc một vài cặp ba se (các đơn vị cơ bản của vật chất di truyền) cũng thường không được phát hiện qua công nghệ mi cr oa r ray. 2.2 Các biến thể có ý nghĩa không chắc chắn (VU S) Các biến thể có ý nghĩa không chắc chắn (VU S) có thể xuất hiện ở khoảng 1 đến 2 % các trường hợp. Những biến thể này có thể gây lo lắng cho phụ huynh, vì vậy cần có sự tư vấn và theo dõi chuyên nghiệp để đánh giá và quản lý tình hình một cách thích hợp. Theo thời gian, VU S có thể được phân loại lại thành lành tính hoặc gây bệnh khi có thêm thông tin và dữ liệu mới được bổ sung vào cơ sở dữ liệu, giúp cải thiện độ chính xác trong chẩn đoán. 3.3. Một số ứng dụng khác của Mi cr oa r ray 3.1 Ứng dụng của công nghệ mi cr oa r ray trong phân tích kiểu gen người Công nghệ mi cr oa r ray có vai trò quan trọng trong phân tích kiểu gen người bao gồm cả phân tích toàn bộ hệ gen và các gen mục tiêu, đóng góp lớn cho nhiều lĩnh vực như y học chính xác, dược động học, nghiên cứu dịch mã và sàng lọc bệnh lý. 3.2 Ứng dụng của mi cr oa r ray trong nông nghiệp Trong lĩnh vực nông nghiệp, công nghệ mi cr oa r ray hỗ trợ phân tích kiểu gen, giúp nâng cao hiệu quả trong nhân giống và chọn lọc di truyền. Phương pháp này cho phép xác định mối liên hệ giữa kiểu gen và kiểu hình, góp phần cải thiện giống cây trồng và vật nuôi, 3.3 Ứng dụng của mi cr oa r ray trong phân tích kiểu gen tùy chỉnh Công nghệ mi cr oa r ray hiện đại được thiết kế linh hoạt, đáp ứng nhu cầu phân tích kiểu gen tùy chỉnh cho nghiên cứu, phát triển sản phẩm và ứng dụng thương mại. Hệ thống có khả năng phân tích hơn 1 triệu biến thể di truyền, mang đến giải pháp toàn diện cho nhiều lĩnh vực khác nhau. 3.4 Ứng dụng của mi cr oa r ray trong phân tích me t hy l hóa Phân tích me t hy l hóa bằng mi cr oa r ray là kỹ thuật tiên tiến giúp nghiên cứu các mẫu biểu sinh trên hệ gen. Công nghệ này sử dụng các mảng me t hy l hóa để đánh giá chính xác mức độ me t hy l hóa tại các đảo C p G, vùng không C p G và các vị trí khác trên DNA, cho phép xác định chi tiết từng nu c leo ti de, hỗ trợ nghiên cứu biểu sinh hiệu quả. 4.4. Dải ứng dụng rộng rãi của công nghệ Mi cr oa r ray Công nghệ mi cr oa r ray đã và đang phát triển mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu trong nhiều lĩnh vực y học và chăm sóc sức khỏe, bao gồm: Truy xuất nguồn gốc tổ tiên (hiện chưa phổ biến ở châu Á) Sàng lọc sức khỏe tổng quát bằng mi cr oa r ray Đánh giá nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như tiểu đường, tim mạch Sàng lọc dược lý di truyền (P G x) Giải mã dữ liệu gen từ các ngân hàng sinh học bằng mi cr oa r ray Ứng dụng trong các chẩn đoán lâm sàng bằng mi cr oa r ray Công nghệ mi cr oa r ray hiện nay được coi là một xét nghiệm " công nghệ cao " với nhiều ưu điểm nổi bật như: Cung cấp dữ liệu đáng tin cậy Mi cr oa r ray được ứng dụng rộng rãi trên toàn cầu Khả năng phát hiện các thay đổi nhiễm sắc thể và biến thể số lượng bản sao Mi cr oa r ray hỗ trợ hiệu quả cho các nghiên cứu quy mô lớn Mi cr oa r ray được tích hợp với hệ thống trình tự I l lu mi na, hỗ trợ phân tích đa o mi cs Nội dung phân tích linh hoạt, đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau Mi cr oa r ray hỗ trợ quản lý dữ liệu hiệu quả Quý khách hàng có nhu cầu khám chữa bệnh tại Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec hoặc có bất kỳ thắc mắc nào cần được bác sĩ chuyên khoa giải đáp, vui lòng liên hệ với chúng tôi.