Viện Nghiên cứu hệ gen (Viện hàn lâm KH&CN Việt Nam) đã và đang tiến hành nhiều đề tài, dự án nghiên cứu cơ bản và ứng dụng hệ gen người làm cơ sở khoa học phục vụ công tác chẩn đoán và điều trị, hướng tới y học cá thể.

Viện Nghiên cứu hệ gen chính thức đi vào hoạt động từ tháng 9/2012 và được nâng cấp thành viện nghiên cứu quốc gia từ tháng 7/2017. Trong ảnh: TS. Nguyễn Hải Hà vận hành máy giải trình tự gen thế hệ mới tại Viện Nghiên cứu hệ gen.
Viện Nghiên cứu hệ gen chính thức đi vào hoạt động từ tháng 9/2012 và được nâng cấp thành viện nghiên cứu quốc gia từ tháng 7/2017. Trong ảnh: TS. Nguyễn Hải Hà vận hành máy giải trình tự gen thế hệ mới tại Viện Nghiên cứu hệ gen.

Một số kết quả nổi bật của Viện về giải trình tự toàn bộ hệ gen người Việt Nam và người bệnh trong những năm gần đây đã được công bố trên các tạp chí quốc tế uy tín như Human Mutation, Gene, Scientific Reports...

Đa dạng di truyền người Việt Nam

Việt Nam có 54 dân tộc, thuộc 5 họ ngôn ngữ: Nam Á (Austroasiatic), trong đó có dân tộc đông dân nhất là người Kinh; Thái - Kadai; Mông - Dao hay H’mông - Miền; Hán - Tạng; và Nam Đảo (Austronesian). Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có nghiên cứu về sự đa dạng di truyền ở mức hệ gen và địa lý phát sinh, tức phân bố địa lý của các kiểu gen và ước lượng niên đại xuất hiện của chúng trên các vùng lãnh thổ của quần thể người Việt Nam.

Để có được những hiểu biết toàn diện về địa lý phát sinh chủng loại quần thể người Việt Nam, PGS.TS. Nông Văn Hải, nguyên Viện trưởng đầu tiên của Viện Nghiên cứu hệ gen, và các đồng nghiệp đã thực hiện đề tài độc lập cấp quốc gia Giải trình tự và xây dựng hoàn chỉnh hệ gen người Việt Nam đầu tiên làm “trình tự tham chiếu” và bước đầu phân tích nhân chủng học tiến hóa người Việt Nam. Đề tài do Bộ Khoa học và Công nghệ tài trợ và có sự hợp tác của GS. Mark Stoneking, Viện Max Planck về Nhân chủng học tiến hóa, Leipzig, Đức; và TS. Brigitte Pakendorf, Phòng thí nghiệm Động học ngôn ngữ, Đại học Lyon, Pháp.

Nhóm nghiên cứu đã giải mã 609 hệ gen ty thể (một trong 2 thành phần của hệ gen người, có kích thước chỉ hơn 16 kb, bên cạnh hệ gen nhân có kích thước 3.234,83 Mb) hoàn chỉnh từ các cá thể của 17 dân tộc thuộc 5 ngữ hệ. Qua phân tích so sánh các trình tự người Việt Nam với hệ gen tham chiếu Cambridge được chỉnh sửa (Revised Cambridge Reference Sequence), nghiên cứu xác định, trong số 5 ngữ hệ, các trình tự từ các nhóm Nam Đảo có khác biệt nhiều nhất so với các nhóm khác.

Phân tích phát sinh chủng loại của 609 trình tự người Việt Nam cùng với 2.133 trình tự khác từ các dân tộc cư trú trên lục địa Đông Nam Á (bao gồm Thái Lan, Lào, Campuchia, Myanmar, Tây Malaysia, Nam Trung Quốc, và Đài Loan), nghiên cứu đã phát hiện 111 dòng nhánh (lineages) mới gen ty thể của Việt Nam.

Chúng tôi đang tiến hành xác định các biến thể di truyền trên toàn bộ hệ gen của hơn 20 dân tộc sinh sống tại Việt Nam. Các dữ liệu đang được hoàn thiện và công bố. Hướng nghiên cứu này sẽ được triển khai ở các giai đoạn tiếp theo trên các dân tộc còn lại, theo PGS.TS Nông Văn Hải.

Ngoài ra, do có cỡ mẫu lớn hơn các nghiên cứu của các tác giả khác, nhóm nghiên cứu đề tài đã tính được thời gian xuất hiện của một số nhóm đơn bội ở lục địa Đông Nam Á sớm hơn so với các công bố trước đây

Đặc biệt, các nhà khoa học đã phát hiện được đỉnh cao của sự đa dạng gen ty thể khoảng 2,5-3 nghìn năm trước, trùng với nền Văn hóa Đông Sơn, và do vậy có thể liên quan đến sự mở rộng nền văn hoá theo xu hướng nông nghiệp. Đây là bằng chứng khoa học mới, đầu tiên trên thế giới về di truyền phân tử người liên quan đến khoảng thời gian ra đời của nền văn hoá Đông Sơn.

Ảnh hưởng của các chất độc môi trường/ dioxin tới hệ gen

Các chất độc môi trường - bao gồm dioxin có nguồn gốc trong sản xuất công nghiệp, trong quá trình xử lý rác thải và trong chiến tranh - có thể là nguyên nhân dẫn đến các bất thường về sinh sản và phát triển cá thể, phá hủy hệ miễn dịch và cũng là nguyên nhân hàng đầu dẫn đến ung thư, được Tổ chức quốc tế nghiên cứu về ung thư xếp vào nhóm các chất gây ung thư số 1 ở người.

Nhằm đánh giá tỷ lệ đột biến mới de novo do ảnh hưởng của dioxin lên hệ gen thế hệ con cái của những người bị phơi nhiễm với nồng độ dioxin trong máu tăng cao, trong khuôn khổ đề tài KHCN-33.06/11-15 (thuộc Chương trình 33 do Bộ Tài nguyên và Môi trường quản lý), các nhà khoa học của Viện nghiên cứu hệ gen đã tiến hành giải trình tự toàn bộ hệ gen của của 43 cá thể, trong đó có 10 cá thể khoẻ mạnh làm trình tự tham chiếu và 33 người thuộc 11 gia đình có người bố bị phơi nhiễm chất da cam/dioxin và con bị bệnh. Đây cũng là những gia đình bộ ba bố-mẹ-con đầu tiên ở Việt Nam và cả trên thế giới có bố bị phơi nhiễm với nồng độ dioxin trong máu tăng cao và mẹ không bị phơi nhiễm, được giải trình tự toàn bộ hệ gen. Nghiên cứu có sự hợp tác với các đồng nghiệp thuộc Viện RIKEN (Nhật Bản).

Kết quả, nghiên cứu đã phát hiện 846 đột biến điểm de novo, 25 đột biến chèn/mất đoạn de novo, 4 đột biến thay đổi cấu trúc de novo và 1 đột biến mất đoạn de novo ở các gia đình. Một đột biến de novo được chứng minh là có liên quan đến bệnh loạn dưỡng cơ.

Nhìn chung, nghiên cứu đã lần đầu cung cấp những bằng chứng khoa học cho thấy dioxin có ảnh hưởng đến tỷ lệ đột biến mới dòng tế bào mầm (tinh trùng hoặc trứng) di truyền sang thế hệ con cái có người cha bị phơi nhiễm.

Các bệnh về di truyền

Viện Nghiên cứu hệ gen cũng đã và đang tiến hành giải trình tự toàn bộ hệ gen biểu hiện của hơn 600 người thuộc các nhóm bệnh khác nhau như: tim mạch, ung thư thực quản, ung thư võng mạc, chậm phát triển trí tuệ, tự kỷ, Parkinson, các bệnh hiếm gặp, các bệnh chưa xác định rõ nguyên nhân…

Nhiều bệnh hiếm gặp ở trẻ em khó chẩn đoán và quản lý hơn ở người trưởng thành vì các triệu chứng ở giai đoạn đầu không có hoặc không rõ ràng, dẫn đến hiểu lầm hoặc nhầm lẫn với các triệu chứng của các bệnh khác. Bên cạnh đó, lại có những bệnh không tìm được nguyên nhân di truyền với các xét nghiệm đơn lẻ hoặc phân tích nhiễm sắc thể, do vậy cần xem xét toàn bộ hệ gen hoặc hệ gen biểu hiện của bệnh nhân thay vì tìm các gen gây bệnh thông thường. Giải trình tự thế hệ mới bắt đầu được sử dụng trong thực hành lâm sàng để giải quyết vấn đề này.

“Chúng tôi tiếp nhận các mẫu bệnh phẩm bệnh hiếm như: bệnh xiro niệu, seckel, glycogen, bệnh chuyển hóa ure,... tại Viện Nhi Trung ương, ĐH Y Hà Nội,...” PGS.TS Nguyễn Huy Hoàng, Viện trưởng Viện nghiên cứu hệ gen cho biết. “Quá trình giải và phân tích trình tự gen bằng công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới đã góp phần hỗ trợ cho các bác sỹ trong chẩn đoán sớm và chính xác nguyên nhân gây bệnh cũng như lựa chọn liệu pháp điều trị có hiệu quả.”