Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ mới trong sàng lọc bệnh Parkinson có yếu tố di truyền
Parkinson (PD) là một trong hai bệnh rối loạn thoái hóa thần kinh phổ biến và phức tạp nhất ở người được đặc trưng bởi các triệu trứng vận động như run, đơ cứng, di chuyển chậm chạp và cả các triệu chứng không vận động như mất ngủ, táo bón, lo lắng, trầm cảm và mệt mỏi. Cho đến nay, việc chẩn đoán PD vẫn chủ yếu dựa trên các triệu chứng lâm sàng với các đặc điểm vận động là chính và điều này hạn chế khả năng phát hiện sớm bệnh. Đã hơn 200 năm kể từ khi được mô tả lần đầu tiên bởi bác sĩ người Anh James Parkinson (Parkinson, 1817), đến nay chúng ta vẫn chưa có một phương thuốc hay liệu pháp hiệu quả để điều trị căn bệnh này.
Theo ước tính, hiện có khoảng 1 triệu người Mỹ và hơn 10 triệu người trên toàn thế giới đang phải sống chung với PD. PD thường xảy ra ở những người trên 60 tuổi, tuy nhiên có khoảng 5-10% số bệnh nhân phát bệnh khi chưa đến 50 tuổi gọi là PD khởi phát sớm. Việc áp dụng kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ mới (Next Generation Sequencing-NGS) trong các nghiên cứu cũng như chẩn đoán các bệnh di truyền ngày càng phổ biến. Tùy vào mục tiêu, NGS được sử dụng trong các nghiên cứu về bệnh di truyền có thể áp dụng việc giải trình tự toàn bộ hệ gen (Whole Genome Sequencing-WGS), giải trình tự toàn bộ hệ gen biểu hiện (Whole Exome Sequencing-WES), giải trình tự gen đích, hay giải trình tự RNA và ChIP-Seq). Các kỹ thuật NGS có nhiều ưu điểm so với giải trình tự bằng phương pháp Sanger truyền thống. Trong một lần chạy, NGS có thể cho ra một lượng cực lớn thông tin trình tự DNA, cho phép xác định rõ ràng được các biến thể di truyền trên nhiều vùng khác nhau của hệ gen. Trên thực tế, có bằng chứng chỉ ra rằng việc áp dụng WES hoặc WGS trong y học giúp cải thiện việc chẩn đoán và (trong một số trường hợp) điều trị bệnh di truyền, có thể cải thiện kết quả sức khỏe của bệnh nhân và tạo điều kiện sử dụng hiệu quả hơn các nguồn lực chăm sóc sức khỏe. Với một bệnh có yếu tố di truyền phức tạp như PD, việc áp dụng WES hay WGS để xác định các biến thể liên quan đến bệnh rất được quan tâm cả trong nghiên cứu cũng như chẩn đoán lâm sàng. Đầu tiên, PD được xác định là một rối loạn di truyền phức tạp được chia thành 2 nhóm, bao gồm dạng di truyền theo gia đình tuân theo quy luật Mendel và dạng rải rác (sporadic) không hoặc ít có yếu tố di truyền từ gia đình. Dạng PD có yếu tố di truyền là do các đột biến hiếm gặp, trong khi đó PD dạng rải rác bị ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và mang các allele nhạy cảm với bệnh PD. Các gen liên quan mạnh mẽ nhất đến các dạng PD của Mendel bao gồm: SNCA, LRRK2, PARK2, ATP13A2, PINK1, DJ-1, VPS35, DNAJC13, và GBA. Trước kia, các biến thể trên các gen chủ yếu được xác định thông qua những nghiên cứu liên kết toàn bộ gen, xác định các kiểu gen đích, thì ngày nay thường được thực hiện bằng các nghiên cứu NGS như WGS và WES. Thực tế, các nghiên cứu di truyền thế hệ mới trong những năm gần đây đã giúp gia tăng nhanh chóng dữ liệu biến thể liên quan đến bệnh bao gồm cả những đa hình phổ biến cũng như các đột biến hiếm gặp. Như vậy, vấn đề thiếu dữ liệu di truyền đã được giải quyết thông qua các phương pháp tiếp cận khác nhau trong những năm qua, bao gồm việc quét toàn bộ hệ gen (GWAS) để xác định các biến thể phổ biến với mức độ trung bình/ yếu lên tính nhạy cảm của PD và NGS (chủ yếu là WES) để xác định các đột biến gây bệnh hiếm gặp. Hơn nữa, kiến trúc di truyền và phổ đột biến của PD có thể khác nhau dựa trên đặc trưng của từng nhóm người và di truyền của từng quần thể, do đó các nghiên cứu di truyền cụ thể trên các quần thể khác nhau là cần thiết.
Ở Việt Nam, tuy có nhiều bệnh nhân Parkinson nhưng các nghiên cứu cho đến nay chủ yếu là về các khía cạnh bệnh học lâm sàng như: tiền sử gia đình, đánh giá trí nhớ, đánh giá chức năng trí tuệ, kiểm tra tình trạng tâm thần rút gọn, chụp cắt lớp sọ não và khám thần kinh để đánh giá chi tiết các hoạt động vận động cùng với khả năng đáp ứng với L-DOPA. Do đó, nhằm xác định được các đột biến điểm, indel của các gen liên quan đến bệnh Parkinson có yếu tố di truyền và xây dựng được quy trình ứng dụng kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ mới trong sàng lọc bệnh Parkinson trên các đối tượng có nguy cơ, nhóm nghiên cứu Viện Nghiên cứu hệ gen, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam do TS. Nguyễn Đăng Tôn làm chủ nhiệm đã đề xuất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ mới trong sàng lọc bệnh Parkinson có yếu tố di truyền”.
Trên cơ sở các kết quả thu được, Đề tài có một số kết luận sau:
1. Xác định các biến thể của các gen liên quan đến bệnh Parkinson có yếu tố gia đình
Đã hoàn thành giải trình tự toàn bộ hệ gen mã hóa (WES) của các bệnh nhân Parkinson khởi phát sớm và các mẫu đối chứng theo Thuyết minh đề tài.
Đã xác định được các biến thể trên các gen liên quan (ARP13A2, LRRK2, PRKN, PINK1…) ở 37 bệnh nhân Parkinson khởi phát sớm bằng kỹ thuật WES. So sánh giữa nhóm bệnh và nhóm chứng đã xác định được 10 biến thể trên 7 gen làm tăng nguy cơ bị bệnh trên nhóm bệnh nhân.
Sử dụng kỹ thuật WES kết hợp với MLPA làm tăng khả năng xác định các biến thể nguy cơ.
2. Xây dựng quy trình ứng dụng kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ mới trong sàng lọc Parkinson trên các đối tượng có nguy cơ.
Đã xây dựng được quy trình ứng dụng kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ mới trong sàng lọc bệnh Parkinson trên các đối tượng có nguy cơ, trên cơ sở kết hợp của hai phương pháp giải trình tự toàn bộ hệ gen mã hóa (WES) và MLPA.
Đã đánh giá được quy trình ứng dụng kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ mới trong sàng lọc bệnh Parkinson trên các đối tượng có nguy cơ.
Dựa trên các dữ liệu thu được, quy trình có độ tin cậy và độ dặc hiệu đạt ≥95%.
Trên cơ sở các kết quả thu được từ nghiên cứu này, Đề tài kiến nghị cần tiến hành mở rộng đối tượng nghiên cứu với cỡ mẫu lớn hơn và định hướng áp dụng trên bệnh nhân Parkinson khởi phát muộn; xây dựng cơ sở dữ liệu các biến thể gen liên quan đến bệnh Parkinson và các bệnh di truyền khác ở người Việt Nam phục vụ công tác chẩn đoán và hỗ trợ điều trị bệnh.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 18901/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
https://vista.gov.vn/
