BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI
ĐÀO THỊ TRANG
NGHIÊN CỨU GIÁ TRỊ XÉT NGHIỆM TRƯC SINH
KHÔNG XÂM LẤN (NIPT-SGD) CHO CÁC BỆNH
DI TRUYỀN ĐƠN GEN TRỘI PHỔ BIẾN
Chuyên ngành: Y sinh học di truyền
Mã số: 9720101
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC
HÀ NỘI – 2025
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Lương Thị Lan Anh, Trường Đại học Y Hà Nội
2. GS.TS. Nguyễn Duy Ánh, Trường Đại học Y Hà Nội
Phản biện 1: GS.TS. Nguyễn Lĩnh Toàn
Phản biện 2: PGS.TS. Trần Văn Khoa
Phản biện 3: GS.TS. Nguyễn Đình Tảo
Luận án sẽ bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Trường, tại
Trường Đại học Y Hà Nội.
Vào hồi…….giờ, ngày…….tháng…….năm 2025
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia
- Thư viện Đại học Y Hà Nội
1
GII THIỆU LUẬN ÁN
1. Tính thời sự của đề tài
Khoảng 60% các bệnh di truyền đơn gen tiến triển nặng sau khi sinh là các bệnh di
truyền trội (single-gene disorders, SGD), với phần lớn nguyên nhân là do các biến thể mới
phát sinh (de novo variant), nhưng việc sàng lọc trước sinh đối với những bệnh này vẫn chưa
được thực hiện rộng rãi mặc dù tỷ lệ hiện mắc cộng dồn của chúng được ước tính tương
đương với tỷ lệ mắc hội chứng Down. Các bệnh di truyền trội do biến thể de novo như hội
chứng Noonan, hội chứng Apert, xơ cứng củ,… có thể phát hiện bằng hình ảnh học thai nhi,
tuy nhiên thường được ghi nhận trên siêu âm ở cuối quý II/quý III thai kỳ, điều này trở thành
thách thức cho công tác quản lý thai kỳ. Như vậy, xét nghiệm trước sinh sẽ đóng một vai trò
quan trọng trong việc hỗ trợ đưa ra định hướng quản lý thai kỳ cũng như cải thiện kết quả lâm
sàng của trẻ/thai nhi mắc các rối loạn đơn gen hiếm gặp, bằng cách cho phép bắt đầu điều trị
sớm hoặc cho phép gia đình ra quyết định lựa chọn liên quan đến quản lý thai kỳ.
Xét nghiệm trước sinh không xâm lấn (Non-invasive prenatal testing - NIPT) nhằm phát
hiện các lệch bội nhiễm sắc thể (NST) phổ biến của thai nhi bao gồm Trisomy 21/18/13 ngày
càng được ứng dụng rộng rãi trong các cơ sở y tế. NIPT sử dụng kỹ thuật giải trình tự thế hệ
mới (Next generation sequencing - NGS) có độ nhạy và hiệu suất cao, có khả năng triển khai
trên diện rộng. Với đặc tính khảo sát hệ gen mở rộng (genome-wide) của NGS, phạm vi sàng
lọc các bất thường di truyền ở thai nhi có thể bao gồm phát hiện thêm các bất thường số lượng
NST giới tính, thể lệch bội NST thường hiếm gặp, các biến thể số bản sao cũng như các mất
đoạn, thêm đoạn trên gen (indels) và đột biến điểm. Tuy vậy, phần lớn các nghiên cứu tại Việt
Nam và trên thế giới chủ yếu tập trung vào NIPT sàng lọc bất thường NST mà chưa chú trọng
đầy đủ tới các bệnh di truyền đơn gen trội (NIPT-SGD) gây bệnh nặng, đa dị tật hoặc chậm
phát triển tâm thần. Nghiên cứu của Zhang J (2019) và nghiên cứu của Mohan (2022) đã đưa
ra những kết quả cho thấy NIPT có thể cung cấp thông tin di truyền giá trị, giúp phát hiện một
phổ rộng các bệnh di truyền đơn gen trội.
Từ những vấn đề thực tiễn trên, cho thấy việc đánh giá về tính hiệu quả của NIPT trong
việc phát hiện các bệnh di truyền đơn gen trội phổ biến và nghiêm trọng cho thai nhi tại Việt
Nam là vô cùng cần thiết và có ý nghĩa trong việc cải thiện chất lượng sàng lọc trước sinh. Do
đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu giá trị xét nghiệm trước sinh không xâm lấn
cho các bệnh di truyền đơn gen trội phổ biến (NIPT-SGD)” với hai mục tiêu sau:
1. Mục tiêu 1. Xác định một số biến thể trên 30 gen liên quan tới 25 bệnh di truyền
đơn gen trội phổ biến bằng xt nghiệm trước sinh không xâm ln.
2. Mục tiêu 2. Bước đầu đánh giá khả năng phát hiện của NIPT-SGD bằng kỹ thuật
giải trình tự gen thế hệ mới trong tầm soát 30 gen liên quan đến 25 bệnh di truyền
đơn gen trội phổ biến.
2. Những đóng góp mới của luận án
1. Xác định được 08 biến thể gây bệnh/có khả năng gây bệnh trên 05 gen liên quan
tới 06 bệnh di truyền đơn gen trội bằng xét nghiệm trước sinh không xâm lấn bệnh di
truyền đơn gen trội (NIPT-SGD). Trong đó có 2 trường hợp gen FGFR3 (gây loạn sản
sụn), 2 ca liên quan tới gen FGFR2 (gây hội chứng Crouzon và hội chứng Apert), 2 ca liên
quan tới PTPN11 (gây hội chứng Noonan), 01 ca liên quan tới COL1A1 (gây bệnh tạo
xương bất toàn) và 1 ca do gen TSC2. 7/8 trường hợp là biến thể mới phát sinh, và 1/8 là
biến thể di truyền từ bố (TSC2).
2. Đánh giá khả năng phát hiện của NIPT-SGD trong tầm soát 30 gen liên quan đến
25 bệnh di truyền đơn gen trội phổ biến
Tỷ lệ NIPT-SGD dương tính là 6,9% (8/116) trong các thai nhi có siêu âm thai bất
thường. Độ nhạy xét nghiệm NIPT-SGD là 88,9% (với CI 95%: 56,5%-98,0%), độ đặc
hiệu là 100% (với CI 95%: 96,7-100%), giá trị tiên đoán dương tính là 100% (với CI 95%:
67,6-100%), giá trị tiên đoán âm tính là 99,1% (với CI 95%: 95,1%-99,8%). Các giá trị này
của NIPT-SGD cao hơn so với NIPT kết hợp (NIPT-SGD và NIPT sàng lọc lệch bội) và
NIPT lệch bội. Không ghi nhận trường hợp NIPT-SGD dương tính giả trong nghiên cứu
khi so sánh với kết quả chẩn đoán. Ghi nhận 01 trường hợp NIPT-SGD cho kết quả “âm
tính giả” với biến thể mới phát sinh trên gen TSC2. (NM_000548.5:c.4490C>G), liên quan
tới cách thức báo cáo biến thể dựa trên dữ liệu ClinVar thay vì yếu tố kỹ thuật xét nghiệm.
2
Nguy cơ tồn dư của NIPT-SGD và NIPT kết hợp ở nhóm siêu âm thai bất thường lần
lượt là 0,93% và 1,9%. Tỷ lệ phát hiện của NIPT kết hợp là 37,1% (13/35) khi so với các
kết quả xét nghiệm chẩn doán di truyền. Kết hợp sàng lọc SGDs với NIPT sàng lọc lệch
bội làm tăng tỷ lệ phát hiện lên 22,9% (37,1% so với 14,2%) ở nhóm thai siêu âm bất
thường/có các chỉ dấu mềm.
3. Bố cục của luận án
Luận án gồm 121 trang, trong đó phần đặt vấn đề 2 trang, tổng quan tài liệu 34 trang,
đối tượng và phương pháp nghiên cứu 20 trang, kết quả nghiên cứu 24 trang, bàn luận 39
trang, kết luận 1 trang và kiến nghị 1 trang. Luận án có 20 bảng, 18 hình, và 5 biểu đồ; 170
tài liệu tham khảo.
Nghiên cứu sinh có 2 bái báo đã đăng trên các tạp chí chuyên ngành có uy tín, trong
đó có 1 bài báo Tiếng Anh đăng trên tạp chí nghiên cứu trong nước (Tạp chí nghiên cứu Y
học bản Tiếng Anh) và 1 bài báo Tiếng Anh đăng trên tạp chí nghiên cứu quốc tế thuộc
danh mục ISI/Scopus (Prenatal Diagnosis).
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Sự phát hiện DNA tự do của rau thai trong máu mẹ
1.1.1. Lịch sử phát hiện
cfDNA trong huyết tương/serum người được mô tả từ năm 1948; đến năm 1997,
cffDNA có nguồn gốc từ rau thai được chứng minh hiện diện trong máu mẹ và có thể phân
tích, mở ra ứng dụng NIPT. cffDNA xuất hiện sớm từ đầu thai kỳ, tăng dần theo tuổi thai
(trung bình ~3,4% ở 11–17 tuần và khoảng 6,2% ở quý III) và biến mất nhanh sau sinh
(không phát hiện sau 2 giờ; thời gian bán thải khoảng 16 phút), cho thấy tính đặc hiệu theo
từng thai kỳ.
Độ dài mảnh cffDNA trung bình ngắn hơn cfDNA của mẹ (khoảng 143 bp so với 166
bp). Bên cạnh các đoạn ngắn đo bằng công nghệ đọc ngắn, những tiến bộ đọc dài gần đây
ghi nhận thêm các mảnh cfDNA dài hơn (500 bp đến >20 kb) trong tuần hoàn mẹ. Sự khác
biệt về chiều dài và vị trí đầu mút giữa cffDNA và cfDNA mẹ là một tín hiệu có thể tận
dụng trong thuật toán phân tích.
1.1.2. Nguồn gốc và bản chất của cffDNA
Nguồn gốc cffDNA là từ lớp nguyên bào nuôi của rau thai (đặc biệt
syncytiotrophoblast và cytotrophoblast). Quá trình chết tế bào theo chương trình giải phóng
DNA vào tuần hoàn mẹ. Hiện tượng khảm khu trú bánh rau (confined placental mosaicism,
CPM) giải thích một phần đáng kể các dương tính giả của NIPT khi bộ NST của rau thai
không đại diện hoàn toàn cho thai nhi.
1.1.3. Một số yếu tố ảnh hưởng tới phân tích cfDNA trong sàng lọc trước sinh
Phân số thai (fetal fraction, FF) - tỉ lệ cfDNA nguồn rau thai trên tổng cfDNA trong
huyết tương mẹ là tham số then chốt quyết định độ tin cậy NIPT. Các phòng xét nghiệm
thường áp dụng ngưỡng tối thiểu FF ~2–4% cho kết quả có giá trị.
Yếu tố từ mẹ: BMI/cân nặng cao làm pha loãng tín hiệu thai → giảm FF; bệnh tự
miễn (ví dụ lupus) và ung thư làm tăng cfDNA mẹ → giảm FF và có thể gây tín hiệu hỗn
loạn; bất thường NST/biến thể khảm ở mẹ có thể tạo dương tính giả; một số thuốc (như
heparin trọng lượng phân tử thấp, metformin…) có thể ảnh hưởng FF; ghép tạng tạo tín
hiệu giới tính khác thường; hút thuốc/chủng tộc có thể thay đổi nồng độ cfDNA; thụ tinh
trong ống nghiệm (IVF) đôi khi liên quan FF thấp hơn.
Yếu tố từ thai/rau thai: tuổi thai tăng → FF tăng; đa thai làm giảm FF góp cho mỗi
thai; song thai tiêu biến để lại tín hiệu cfDNA tồn dư; bất thường NST thai ảnh hưởng FF
(ví dụ trisomy 21 có xu hướng FF cao hơn, trisomy 13/18 có thể thấp hơn); CPM/khảm
thai–rau (TFM) có thể gây sai lệch hoặc âm tính giả.
Yếu tố kỹ thuật: thời gian lấy–bảo quản–xử lý mẫu ảnh hưởng nguy cơ ly giải tế bào
máu mẹ (làm giảm FF); nền tảng xét nghiệm và thuật toán hiệu chỉnh lệch GC, ước tính
FF, kiểm soát chất lượng là tối quan trọng. Khoảng một nửa các trường hợp 'no call' có thể
cho kết quả khi lấy lại mẫu, số còn lại cần hướng tiếp cận thay thế.
1.2. Phân tích DNA tự do trong xét nghiệm trước sinh không xâm lấn
3
Nguyên lý chung là phát hiện thay đổi liều gen tương đối (relative gene dosage,
RMD) trong tổng cfDNA mẹ–thai. Hai cách tiếp cận chính: (i) giải trình tự toàn bộ hệ gen
(WGS/MPS) và (ii) giải trình tự đích. Ở WGS, các đoạn cfDNA được đọc ngẫu nhiên rồi
gán về từng nhiễm sắc thể; số đoạn đọc trên NST quan tâm (ví dụ 21) được so với nền
tham chiếu/nhóm euploid để suy ra trisomy. Các thống kê như z-score/t-score/L-score được
sử dụng. Cách tiếp cận định lượng này không phát hiện tốt thể tam bội và dễ bị ảnh hưởng
bởi song thai tiêu biến.
Giải trình tự đích tập trung vào các NST/vùng quan tâm (thường 21, 18, 13, X, Y
hoặc các gen bệnh đã biết), nhờ đó giảm tải dữ liệu, tối ưu chi phí và tăng kiểm soát thiên
lệch GC bằng cách chọn vùng đại diện. Làm giàu mục tiêu có thể dựa PCR (long-range,
multiplex) hoặc lai-bắt bằng oligonucleotide/probe thương mại đạt chuẩn IVD. NGS cung
cấp dữ liệu số hóa ở cấp nucleotide, cho phép đo độ dài mảnh (paired-end) và tích hợp chỉ
số phân tử duy nhất (UMI) để giảm sai số khuếch đại. Quy trình chung: tách cfDNA từ
huyết tương mẹ (không cần cắt cơ học vì đã phân mảnh tự nhiên) → chuẩn bị thư viện/gắn
adapter → giải trình tự song song → căn chỉnh với hệ gen tham chiếu → phân loại đoạn
đọc theo NST/locus → đếm và chuẩn hóa để suy luận bất thường. Các thuật toán hiệu
chỉnh thiên lệch GC và ước tính FF là phần không thể thiếu để đảm bảo độ chính xác.
1.3. Sự mở rộng phạm vi khảo sát các bất thường di truyền của NIPT
Ban đầu NIPT được tối ưu cho trisomy 21, 18, 13, nhưng nhờ nền tảng NGS và thuật
toán cải tiến, phạm vi có thể mở rộng sang nhiều loại bất thường khác. Độ phân giải và
chiều sâu đọc cao cho phép khảo sát toàn bộ hệ gen (genome-wide) và phát hiện bất thường
số lượng bản sao (CNV), lệch bội nhiễm sắc thể giới tính (SCA), lệch bội hiếm (RATs) và
đột biến điểm/indel trên gen.
1.3.1. Lệch bội nhiễm sắc thể
Ngoài ba trisomy phổ biến, NIPT có thể phát hiện SCA (45,X; 47,XXY…) và RATs.
SCA thường có biểu hiện lâm sàng thay đổi, PPV thấp hơn trisomy thường gặp, phụ thuộc
vào tỷ lệ mắc và đặc điểm dân số. RATs toàn bộ thường gây sảy thai, trong khi RATs
khảm có thể liên quan biến chứng thai kỳ hoặc vẫn cho trẻ khỏe mạnh. Do vậy, khi sàng
lọc RATs/SCA, tư vấn di truyền phải làm rõ hạn chế và khuyến nghị xét nghiệm xác nhận.
1.3.2. Biến thể số lượng bản sao (CNV)
CNV bao gồm mất đoạn, lặp đoạn, thêm đoạn lớn, chuyển đoạn không cân bằng.
NIPT có thể phát hiện CNV >5–7 Mb và một số hội chứng vi mất đoạn tái diễn như
22q11.2, 1p36, Prader-Willi, Angelman. Hạn chế: đa số CNV bệnh lý nhỏ hơn ngưỡng
phát hiện; PPV biến thiên theo nhóm nguy cơ và siêu âm. Kết quả dương tính phải được
xác nhận bằng microarray/CMA hoặc giải trình tự mục tiêu từ mẫu xâm lấn.
1.3.3. Bất thường đơn gen (NIPT-SGD)
NIPT-SGD đòi hỏi chiến lược đặc biệt vì tín hiệu thai thấp và nhiễu từ alen mẹ. Hai
phương pháp chính: (i) định lượng liều biến thể (RMD) — so sánh số đọc mang biến thể so
với alen bình thường; (ii) liều haplotype tương đối (RHDO) — theo dõi di truyền haplotype
qua SNPs lân cận để suy ra kiểu gen thai. Cả hai cần kỹ thuật giảm sai số như UMI, nested-
PCR, PCR số và thuật toán tin sinh hiệu chỉnh.
1.3.3.1. Bệnh di truyền lặn/liên kết X
Trong bệnh lặn, nếu bố và mẹ cùng mang một biến thể, RMD khó áp dụng vì alen mẹ
chiếm ưu thế. RHDO dùng SNP để xác định haplotype bố và mẹ được truyền, đã ứng dụng
cho các bệnh như Hemophilia A, DMD, SMA… Đòi hỏi mẫu bố, mẹ và thường cả con
bệnh; chi phí và phân tích phức tạp.
1.3.3.2. Bệnh trội nguồn bố hoặc đột biến mới
Marker nguồn bố dễ tách khỏi cfDNA mẹ, thuận lợi phát hiện bệnh trội de novo (ví
dụ FGFR3 trong achondroplasia). Chiến lược: giải trình tự sâu >10.000× vùng mục tiêu,
tính FF từ SNP, ước số phân tử biến thể thai, tính z-score so với dự kiến, đối chứng gDNA
bố mẹ. Kết quả dương tính phải xác nhận xâm lấn.
1.4. Các bệnh di truyền đơn gen trội và xét nghiệm trước sinh không xâm lấn: Tình
hình nghiên cứu và ứng dụng
1.4.1. Các bệnh di truyền đơn gen trội thường gặp trước sinh
Khoảng 60% các bệnh đơn gen nặng sau sinh là các rối loạn trội, phần lớn do đột
