Xét nghiệm di truyền trước làm tổ bệnh đơn gen (PGT-M): xác định trực tiếp đột biến và phân tích di truyền liên kết gen

Xét nghiệm di truyền trước chuyển phôi bệnh đơn gen (Preimplantation genetic testing for monogenic disorders, PGT-M) là sự kết hợp của phương pháp thụ tinh trong ống nghiệm, tạo nhiều phôi cùng một lúc và kỹ thuật sinh học phân tử giúp xác định phôi không bị bệnh đơn gen, giúp các cặp vợ chồng nguy cơ mang thai và sinh con khỏe mạnh. Nhờ vậy, PGT-M giảm nguy cơ mắc bệnh di truyền/tình trạng mang gen bệnh cho thế hệ sau, cải thiện chất lượng dân số (Chamayou, 2022; Handyside A. H, 1990; ESHRE, 2020).

PGT-M được thực hiện trên mẫu sinh thiết phôi, lượng DNA rất nhỏ nên có nhiều nguy cơ dẫn đến sai (Amagwula, 2012; Wilton, 2009). Các nguyên nhân gây sai chủ yếu trong PGT-M gồm mất alen (ADO), ngoại nhiễm, khếch đại hỏng… (ESHRE, 2010). Tỷ lệ ADO lên đến 30% là nguyên nhân chủ yếu gây sai trong PGT-M (ESHRE, 2020).

Báo cáo này trình bày tổng quán về nguyên nhân gây sai trong PGT-M và chiến lược kiểm soát ADO. Bên cạnh đó, báo cáo cũng giới thiệu một số ca bệnh điển hình được kiểm soát ADO.

Tóm tắt nội dung bài báo cáo Xét nghiệm di truyền trước làm tổ bệnh đơn gen (PGT-M): xác định trực tiếp đột biến và phân tích di truyền liên kết gen

1. Đặt vấn đề và thực trạng tại Việt Nam

Bối cảnh: Xét nghiệm di truyền tiền làm tổ (PGD/PGT) đã rất phổ biến. Tuy nhiên, các hội nghị trước đây mới nói đến các ưu điểm mà chưa thảo luận sâu sắc về thách thức, nguy cơ và tỷ lệ sai sót của kỹ thuật này.
Thực trạng lâm sàng: một số ca bệnh phôi được chẩn đoán PGD/PGT là không bệnh, nhưng sau khi chuyển phôi và sinh em bé ra, trẻ lại được chẩn đoán mắc bệnh lý di truyền. Điều đó đặt ra vấn đề nếu PGD hoặc là PGT-M đã không được kiểm soát tốt những nguyên nhân gây sai. Thế giới cũng đã có nhiều báo cáo các ca sai trong PGD.

Gánh nặng bệnh đơn gen tại Việt Nam: Bệnh tan máu bẩm sinh (Thalassemia) có tỷ lệ mang gen quần thể cực kỳ lớn. Theo báo cáo năm 2021 của bác sĩ Bạch Quốc Khánh, tỷ lệ mang gen Thalassemia trung bình ở Việt Nam là 13,8%. Với dân số xấp xỉ 100 triệu dân, nước ta hiện có khoảng 13,8 triệu người mang gen bệnh – một con số khổng lồ cần bài toán giải quyết triệt để mà những người làm di truyền, hỗ trợ sinh sản phải suy nghĩ cùng cộng đồng.

2. Ba chiến lược dự phòng bệnh đơn gen

Bác sĩ Trường hệ thống hóa 3 mô hình tiếp cận hiện nay để tránh sinh con bị bệnh:

Tư vấn tiền hôn nhân (Chủ động – Sớm nhất): Sàng lọc tình trạng mang gen của các cá thể trước khi lập gia đình để đánh giá nguy cơ di truyền.
Chẩn đoán trước sinh (Bị động): Áp dụng khi cặp vợ chồng đã mang thai tự nhiên và phát hiện mình mang gen bệnh (hoặc từng sinh con bị bệnh). Kỹ thuật thực hiện là chọc ối ở tuần thứ 16. Nhược điểm: Cơ hội chỉ có 50/50. Nếu thai nhi bị bệnh, bắt buộc phải đình chỉ thai nghén khi tuổi thai đã lớn (17-18 tuần), gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và tâm lý người mẹ.
Chẩn đoán di truyền trước chuyển phôi – PGT-M (Chủ động – Tối ưu): Thông qua thụ tinh trong ống nghiệm (IVF), tạo ra nhiều phôi cùng lúc, sinh thiết tế bào phôi để xác định tổn thương gen và chỉ chọn phôi khỏe mạnh để chuyển vào tử cung.

3. Bản chất kỹ thuật và Nguyên nhân gây sai sót trong PGT-M

Bác sĩ Trường đi sâu phân tích lý do tại sao các kỹ thuật sinh học phân tử thông thường dễ bị lỗi khi áp dụng trên phôi:

Sự khác biệt về lượng mẫu đầu vào: Xét nghiệm máu thông thường có khoảng 1.000 tế bào bạch cầu (lượng DNA lớn, độ tin cậy rất cao). Ngược lại, mẫu sinh thiết phôi chỉ có từ 5 đến 10 tế bào (lượng DNA cực kỳ ít).
3 nguyên nhân cốt lõi gây sai sót lớn nhất:
1. Hiện tượng ADO (Allele Dropout – Mất alen): Chiếm tới 30% tổng số các locus trên bộ gen khi khuếch đại (theo ESHRE 2020). Đây là nguyên nhân chính gây chẩn đoán sai (hoặc làm hủy oan phôi dị hợp tử, hoặc bỏ sót phôi bệnh thành phôi khỏe mạnh).
2. Ngoại nhiễm: Mẫu sinh thiết bị nhiễm DNA ngoại lai (từ kỹ thuật viên hoặc môi trường).
3. Khuếch đại hỏng hoặc khuếch đại ưu thế: Tín hiệu của các alen bị khuếch đại không đồng đều.

4. Giải pháp khắc phục: Hai hướng tiếp cận chẩn đoán

Để giải quyết bài toán ADO và ngoại nhiễm, quy trình chẩn đoán được chia làm 2 phương pháp:

Phương pháp trực tiếp (Giải trình tự Sanger / Mini-sequencing)

Ưu điểm: Được coi là “tiêu chuẩn vàng” để tìm đích danh đột biến gen trên mẫu máu thông thường.
Nhược điểm trên phôi: Chỉ thấy được đột biến chứ không thể kiểm soát được hiện tượng ADO hay ngoại nhiễm. Do đó, Hiệp hội ESHRE (2020) khuyến cáo không được sử dụng đơn độc phương pháp trực tiếp trong chẩn đoán PGT-M.

Phương pháp gián tiếp (Phân tích di truyền liên kết)

Cơ chế: Sử dụng các chỉ thị đa hình (STR hoặc SNP) nằm cận kề gen tổn thương để thiết lập “bộ mã số di truyền” (Haplotype) gia đình.
Ưu điểm vượt trội: “Theo khuyến cáo chúng ta có tỉ lệ ADO khoảng 30% xác suất để một chỉ thị bị ADO là 0,3. Nếu cả ba chỉ thị này đều ADO cùng một lúc trong cùng một lần chẩn đoán xác suất sẽ là 0,027. Như vậy nếu chúng ta dùng cùng một lúc 3 chỉ thị thì xác suất thấp dưới 3%. Chính vì thế ta sẽ cần đưa vào nhiều chỉ thị hơn để phục vụ phân tích, nhờ đó sẽ kiểm soát được ADO.”
Kết luận: Phương pháp gián tiếp giúp xác định đột biến, đồng thời kiểm soát hoàn toàn hiện tượng ADO và ngoại nhiễm. ESHRE coi việc áp dụng phương pháp gián tiếp (hoặc kết hợp trực tiếp + gián tiếp) là “Tiêu chuẩn vàng” bắt buộc trong chẩn đoán PGT-M.

Phương pháp chẩn đoán trực tiếp là phương pháp phân tích xác định trực tiếp đột biến (điển hình là giải trình tự sanger). ADO làm tỷ lệ sai của PGT-M dựa trên chẩn đoán trực tiếp lên đến >20% (Handyside A. H, 1995). Để giải quyết vấn đề này, phương pháp xác định đột biến gián tiếp và kiểm soát ADO được khuyến cáo cho tất cả các ca PGT-M (ESHRE, 2020). Phương pháp gián tiếp xác định đột biến nhờ vào nguyên lý phân tích di truyền liên kết. Theo đó, Các locus gần nhau sẽ luôn đi cùng nhau qua các thế hệ trong quần thể. Nhờ xác định các alen nguy cơ (haplotype nguy cơ) của các chỉ thị STR hoặc SNP sẽ giúp theo dõi sự di truyền của đột biến qua các thế hệ. Hơn nữa, do tính đa hình cao, giúp phát hiện ADO và ngoại nhiễm trong PGT-M. Nhờ vậy giúp kiểm soát nguyên nhân gây sai trong PGT-M. Vì vậy, việc kết hợp phương pháp xác định trực tiếp đột biến và phương pháp gián tiếp đột biến, kiểm soát ADO và ngoại nhiễm trở thành tiêu chuẩn vàng trong PGT-M (ESRHE, 2020).

5. Minh chứng lâm sàng thực tế tại phòng Lab

Dự án đã thực hiện thành công trên 19 cặp vợ chồng, giúp 12 em bé khỏe mạnh chào đời (tất cả đều được kiểm chứng chẩn đoán chính xác sau sinh tại Viện Huyết học Truyền máu Trung ương). Bác sĩ Trường chia sẻ 3 trường hợp điển hình:

Ca lâm sàng 1 (Đột biến gen hiếm FBXL2 gây phù thai, lưu thai): Khi làm PGT-M cho phôi, phương pháp trực tiếp (giải trình tự) bị hiện tượng ADO làm mất đỉnh đột biến, hiển thị giao diện giống phôi dị hợp tử lành tính. Tuy nhiên, nhờ chạy song song phương pháp gián tiếp (phân tích liên kết bằng 6 chỉ thị STR), Lab phát hiện phôi này mang trọn bộ mã số bệnh từ cả bố và mẹ. Kết luận chính xác phôi bị bệnh, tránh được việc chuyển nhầm phôi lỗi.
Ca lâm sàng 2 (Phát hiện Monosomy 16 – Mất 1 nhiễm sắc thể): Khi phân tích bộ mã số STR của phôi, kết quả chỉ thấy xuất hiện duy nhất 1 bộ số từ mẹ, vế của bố hoàn toàn trống trơn trên tất cả các marker. Vì xác suất để toàn bộ marker cùng bị ADO một lúc là bất khả thi, Lab chẩn đoán phôi bị mất một nhiễm sắc thể số 16 (Monosomy 16). Kết quả chạy NGS sau đó đã xác nhận dự đoán này là đúng.
Ca lâm sàng 3 (Hiện tượng trao đổi chéo – Recombination): Quá trình phân tích hệ marker giúp Lab phát hiện được hiện tượng các đoạn nhiễm sắc thể tương đồng của bố/mẹ tự đứt gãy và đổi chỗ cho nhau trong giảm phân, từ đó hiệu chỉnh lại việc áp bộ mã số di truyền để không kết luận sai tình trạng phôi.

6. Xu hướng PGT-M trong tương lai

Kết hợp PGT-M và PGT-A (Một quy trình cho hai mục đích): Vừa sàng lọc bệnh đơn gen, vừa sàng lọc bất thường số lượng nhiễm sắc thể (lệch bội) trên cùng một phôi bằng công nghệ giải trình tự thế hệ mới NGS nhằm tiết kiệm thời gian và chi phí.
Xét nghiệm phôi không xâm lấn (Non-invasive PGT): Thay vì sinh thiết phôi (có thể gây tổn thương cơ học), tương lai sẽ sử dụng cell-free DNA (DNA tự do) do phôi tự giải phóng vào môi trường nuôi cấy để tiến hành chẩn đoán di truyền liên kết qua NGS.

Tổng kết

Để bảo vệ an toàn cho người bệnh và đảm bảo em bé sinh ra hoàn toàn khỏe mạnh, các trung tâm IVF không được làm PGT-M một cách đơn giản, thô sơ. Quy trình bắt buộc phải áp dụng tiêu chuẩn vàng: kết hợp chẩn đoán trực tiếp với phân tích di truyền liên kết nhằm kiểm soát triệt để hiện tượng mất alen (ADO) và ngoại nhiễm.

Thông tin mới từ Genome

Bài báo cáo được TS.BS. Đặng Tiến Trường trình bày tại Hội nghị khoa học thường niên của Hội Hỗ trợ sinh sản thành phố Hà Nội năm 2022. Cho đến nay PGT-M tại Việt Nam đã có rất nhiều sự phát triển.

PGT-M tại Genome Được kết hợp 2 phương pháp trực tiếp và gián tiếp

Chẩn đoán trực tiếp: giải trình tự Sanger, mini sequencing…

Chẩn đoán gián tiếp: phân tích liên kết gen thông qua các chỉ thị di truyền như đa hình đơn nucleotide (Single Nucleotide Polymorphism – SNP) hoặc các trình tự lặp ngắn (Short Tandom Repeat-STR).

Sự kết hợp này được coi là tiêu chuẩn vàng trong xét nghiệm trước làm tổ bệnh đơn gen với độ chính xác cao nhất, giúp kiểm soát hiện tượng ADO và ngoại nhiễm, qua đó tránh chẩn đoán sai (Theo ESRHE, 2020) (1).

PGT-Total: Xét nghiệm tích hợp PGT-A Expand/ PGT-SR*/ PGT-M/ PGT-HLA với phạm vi sàng lọc mở rộng, toàn diện:

PGT-A Expand:

– Phát hiện bất thường lệch bội ở 24 NST

– Phát hiện bất thường cấu trúc NST (mất/lặp đoạn) >4Mb

– Phát hiện mức bội thể (đơn bội, đa bội)

– Phân tích tình trạng mất tính dị hợp tử (UPD/ROH)

– Phát hiện 6 vi mất đoạn có kích thước >1mb

– Phát hiện các nhóm ngoại nhiễm

PGT-SR*

– Bất thường cân bằng cấu trúc NST: Đảo đoạn, Chuyển đoạn (Chuyển đoạn tương hỗ, chuyển đoạn hòa hợp tâm);

– Bất thường không cân bằng cấu trúc NST: Chèn đoạn, mất đoạn

PGT-M

Phân tích các tổn thương gây bệnh (trực tiếp) và bộ Haplitype (SNP) liên kết với tổn thương gián tiếp (PGT-M trong PGT-Total có thể xác định nhiều tổn thương 1 lúc)

PGT-HLA

Xác định tương hợp hệ thống khág nguyên bạch cầu người (HLA). Cho phép lựa chọn phôi phù hợp HLA với những người thân, anh chị bị bệnh từ đó giúp thu thập tế bào gốc phục vụ điều trị.

Bài báo cáo về PGT-A và niPGT mới của PGS.TS.BS. Đặng Tiến Trường vào tháng 4/2026

Xem thêm: