Viện nghiên cứu Hệ Gene: Tiên lượng sớm nguy cơ mắc bệnh Parkinson

Để chẩn đoán chính xác liệu một người có mắc Parkinson hay không, các bác sĩ ở Việt Nam vẫn dựa trên đánh giá lâm sàng với một bộ tiêu chuẩn chẩn đoán của thế giới, tuy nhiên phương pháp này chỉ hiệu quả khi người bệnh xuất hiện các triệu chứng.

Do đó, các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu hệ gene đã nuôi ý tưởng phải ứng dụng được những công nghệ, kỹ thuật mới trên thế giới để giúp tiên lượng sớm cho những người có nguy cơ, từ đó hỗ trợ phần nào cho bệnh nhân tìm kiếm các biện pháp điều trị, giảm thiểu. Và kỹ thuật giải trình tự gene thế hệ mới (next geneeration sequencing - NGS) chính là một “ứng cử viên sáng giá” được họ lựa chọn. Kỹ thuật này, hiểu một cách đơn giản, “có công suất lớn hơn rất nhiều so với các phương pháp trước đây (ví dụ như phương pháp Sanger chỉ giải được một “cọng” trình tự rất nhỏ). Nó có thể giải mã được toàn bộ hệ gene chỉ trong một lần và không mất quá nhiều chi phí”, TS. Nguyễn Đăng Tôn - chủ nhiệm đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật giải trình tự gene thế hệ mới trong sàng lọc bệnh Parkinson có yếu tố di truyền” cho biết.

Với những kinh nghiệm nghiên cứu đột biến gene ở người nhiễm dioxin cũng như nhiều bệnh di truyền trước đây, TS. Đăng Tôn cho rằng, một trong những điểm quan trọng nhất để nghiên cứu có thể thành công lại nằm ở chính khâu chọn mẫu. “Các bệnh nhân có mẫu được lấy phục vụ cho nghiên cứu phải được chẩn đoán đúng bệnh thì mới có thể kết nối được kết quả nghiên cứu với bệnh Parkinson. Nếu mẫu không đúng thì tất cả những công đoạn đằng sau đều sẽ sai hết”, anh nói.

Để đảm bảo yêu cầu đầu vào như vậy, nhóm của TS. Đăng Tôn đã phối hợp với Bệnh viện Quân y 103, Bệnh viện Lão khoa Trung ương,... để thu thập các mẫu máu ngoại vi của 100 bệnh nhân được chẩn đoán mắc bệnh Parkinson theo tiêu chuẩn chẩn đoán lâm sàng của Hiệp hội Parkinson Vương quốc Anh, cũng như mẫu từ 100 người khỏe mạnh khác làm mẫu đối chứng rồi sau đó tiến hành giải trình tự toàn bộ hệ gene mã hóa (Whole exome sequencing - WES). Sở dĩ quy trình giải trình tự toàn bộ exome được lựa chọn do exome chỉ chiếm phần trăm rất nhỏ trong bộ gene nhưng lại chứa thông tin trực tiếp mã hóa cho các protein thực hiện chức năng trong cơ thể và có thể thông qua những thay đổi trình tự này để nhận diện bệnh tật hay tình trạng sức khỏe của con người.

Tuy nhiên, không phải chỉ đơn thuần áp dụng phương pháp này vào nghiên cứu là có thể xác định được các yếu tố di truyền gây bệnh. Khi tiến hành nghiên cứu, nhóm của TS. Nguyễn Đăng Tôn nhận thấy ra, kỹ thuật WES cho phép xác định được hầu hết các đột biến điểm (SNV) và indel (đột biến thêm hoặc bớt một hay một số nucleotit) trong vùng mang mã của các gene trên hệ gene người, nhưng lại có hạn chế là chưa thể xác định một cách chính xác được các mất/lặp đoạn gene (copy number variant - CNV) - một dạng đột biến cũng rất quan trọng. Nhược điểm này đã đưa nhóm tìm đến kỹ thuật MLPA - phương pháp sử dụng các đầu dò để xác định các CNV trên gene đích quan tâm - và kết hợp với kỹ thuật WES để tạo thành quy trình khắc phục được các yếu điểm của mỗi phương pháp.

Song mỗi cá thể được lấy mẫu sau khi giải trình tự sẽ cho ra khoảng... 50.000 biến thể hay còn gọi là đột biến điểm. Giữa một “biển” biến thể mênh mông như vậy, làm thế nào để biết đâu là biến thể có liên quan đến Parkinson? Đây chính là điểm mấu chốt thứ hai để tạo nên thành công của nghiên cứu. Sau khi tìm đọc rất nhiều tài liệu, TS. Nguyễn Đăng Tôn và các đồng nghiệp đã xác định được 24 gene (chẳng hạn như ARP13A2, LRRK2, PRKN, PINK1…) từ cơ sở dữ liệu trên thế giới và đã được chứng minh là có biến thể liên quan đến bệnh Parkinson để đi tìm những biến thể cụ thể gây bệnh. Đồng thời, đến công đoạn này, các chuyên gia về tin sinh học của nhóm cũng phải nhập cuộc để xử lý dữ liệu cũng như phối hợp tìm kiếm và loại bỏ những đột biến mang tính quần thể (không có nguy cơ), từ đó tìm ra những đột biến thực sự gây bệnh.

Và kết quả nghiên cứu cho thấy điều gì? Đó là các biến thể trên 24 gene liên quan đến Parkinson ở nhóm bệnh nhân Parkinson và nhóm đối chứng đã được nhóm xác định, trong đó “LRRK2 là gene phát hiện được nhiều biến thể nhất ở nhóm bệnh nhân, trong khi các gene PLA2G6, ATP6AP2, SNCA, TAF1, SNCAIP, DCTN1, GBA, HTRA2 là những gene có số lượng biến thể được tìm thấy ít nhất”. Không chỉ vậy, khi so sánh giữa nhóm bệnh và nhóm chứng, nhóm nghiên cứu đã xác định được 10 biến thể trên 7 gene làm tăng nguy cơ bị bệnh trên nhóm bệnh nhân, đồng thời xác định được hai đột biến mới và hiếm của gene PRKN và PINK1.

Kết quả này khiến các nhà khoa học không khỏi vui mừng khi đây là lần đầu tiên có một bộ chỉ thị ở trong nước - đạt tiêu chuẩn so với các bộ chỉ thị các trên thế giới - thể hiện đầy đủ dữ liệu về trình tự exome của các bệnh nhân Parkinson và các mẫu đối chứng. Từ đây, “chúng tôi đã thiết lập được quy trình sàng lọc biến thể di truyền liên quan đến bệnh Parkinson sử dụng kỹ thuật giải trình tự gene thế hệ mới trên các đối tượng có nguy cơ, đảm bảo các điều kiện về hiệu quả phát hiện các biến thể, đồng thời có độ tin cậy cao cũng như đã đánh giá được hiệu quả quy trình và độ lặp lại của quy trình trên cỡ mẫu mở rộng (mẫu bệnh và mẫu chứng) với độ nhạy của kỹ thuật NGS đạt 97%, trong khi đó độ đặc hiệu của kỹ thuật đạt 95,6%”, nhóm cho biết.

Điều đặc biệt, là không phải chỉ là một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, quy trình sàng lọc biến thể di truyền liên quan đến bệnh Parkinson sử dụng kỹ thuật giải trình tự gene thế hệ mới của Viện Nghiên cứu hệ gene đã có thể sẵn sàng để triển khai sàng lọc cho bệnh nhân nếu các bệnh viện kết hợp cùng với các đơn vị có trang thiết bị hiện đại, TS. Nguyễn Đăng Tôn cho biết.