Nghiên cứu Y học <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014<br />
<br />
ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PCR ĐỊNH LƯỢNG HUỲNH QUANG <br />
TRONG CHẨN ĐOÁN TRƯỚC SINH NHANH PHÁT HIỆN <br />
BẤT THƯỜNG SỐ LƯỢNG NHIỄM SẮC THỂ Ở NGƯỜI <br />
Hoàng Hiếu Ngọc*, Phạm Thị Huyền Trang**, Phạm Hùng Vân**, Nguyễn Vạn Thông***, <br />
Khổng Hiệp*** <br />
<br />
TÓM TẮT <br />
Đặt vấn đề: Vài năm trở lại đây, nhiều kỹ thuật sinh học phân tử mới được phát triển với mục đích phát <br />
hiện các bất thường số lượng các nhiễm sắc thể và giúp chẩn đoán trước sinh các thai kỳ nguy cơ với thời gian <br />
nhanh hơn mà vẫn đảm bảo độ chính xác như kỹ thuật làm nhiễm sắc thể đồ. Xuất phát từ nhu cầu trên, nhóm <br />
nghiên cứu của chúng tôi tiến hành ứng dụng kỹ thuật PCR định lượng huỳnh quang (QF – PCR) để chẩn <br />
đoán nhanh bất thường số lượng nhiễm sắc thể 13, 18, 21, X, Y ở người. <br />
Mục tiêu: Ứng dụng thành công kỹ thuật PCR định lượng huỳnh quang phát hiện dị bội NST 13, 18, 21, <br />
X, Y trong các mẫu dịch ối. <br />
Phương pháp: Tách chiết DNA từ các mẫu dịch ối của các thai kỳ nguy cơ (bất thường double test, triple <br />
test) và có chỉ định của bác sĩ lâm sàng. Sau đó, thực hiện phản ứng PCR định lượng huỳnh quang và cuối cùng <br />
điện di sản phẩm khuếch đại trên hệ thống điện di mao quản. Dữ liệu thô thu được sẽ được phân tích trên phần <br />
mềm chuyên dụng để tìm ra bất thường trong mẫu ối. <br />
Kết quả: Từ tháng 03/2010 đến tháng 01/2011 chúng tôi thu thập được 64 mẫu ối từ thai kỳ nguy cơ. <br />
Trong đó phát hiện được 10 trường hợp bất thường (16,9%). Các kết quả này đều tương đồng với kết quả nhiễm <br />
sắc thể đồ được thực hiện song song tại bệnh viện Hùng Vương. <br />
Kết luận: Bằng việc ứng dụng kỹ thuật QF‐PCR, chúng tôi đã xây dựng thành công qui trình xét nghiệm <br />
chẩn đoán bất thường số lượng nhiễm sắc thể với độ chính xác cao và tiết kiệm thời gian, cung cấp một phương <br />
tiện chẩn đoán cho bác sĩ sản khoa trong việc xác định bất thường số lượng nhiễm sắc thể ở những thai kỳ nguy <br />
cơ cao. <br />
Từ khóa: QF‐PCR, chẩn đoán trước sinh, dị bội thể <br />
<br />
ABSTRACT <br />
RAPID PRENAL DIAGNOSIS BY QUANTITATIVE FLUORESCENT POLYMERASE <br />
CHAIN REACTION TO DETECT HUMAN ANEUPLOIDIES IN AMNIOTIC FLUIDS <br />
Hoang Hieu Ngoc, Pham Thi Huyen Trang, Pham Hung Van, Nguyen Van Thong, Khong Hiep, <br />
* Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 18 ‐ Supplement of No 1 ‐ 2014: 144 ‐ 149 <br />
Background: Previously, aneuploidies were usually diagnosed by karyotype. But this technique is time <br />
consuming and hardly avoid the concern for pregnant women. Based on the development of molecular biology in <br />
medicine, we apply quantitative fluorescent polymerase chain reaction technique (QF‐PCR) to detect aneuploidies <br />
in amniotic fluids from high risk pregnancy with reducing time. <br />
Objective: Detecting aneuploidies in amniotic fluids from high risk pregnancy. <br />
Method: DNA from amniotic cells were extracted and then performed QF‐PCR. The fluorescent‐labeled <br />
amplicons were detected by capillary electrophoresis system. Then, these raw data were analyzed by specific software. <br />
* Bộ môn Hoá Sinh, Khoa Y, Đại học Y Dược TPHCM, ** Công ty Nam Khoa, *** Bệnh viện Phụ Sản Hùng Vương <br />
Tác giả liên lạc: ThS. BS. Hoàng Hiếu Ngọc ĐT: 0988937406 <br />
Email: hoanghieungoc@yahoo.com <br />
<br />
144<br />
<br />
Chuyên Đề Sức Khỏe Sinh Sản và Bà Mẹ Trẻ em <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014 <br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
Results: From 03/2010 to 01/2011, we have 64 amniotic fluid samples. There are 10 cases (16.9%) with <br />
aneuploidies including 3 cases of trisomy 21, 3 cases of trisomy 18, 1 case of Turner syndrome, 3 cases of <br />
Klinfelter syndrome. These results share the similarity of karyotype that also performed simultaneously at Hung <br />
Vuong Hospital. <br />
Conclusions: By applying QF‐PCR, we have built up the examination to detect aneuploidies from amniotic <br />
fluids successfully. Since, we open up the new trend of rapid prenatal diagosis in Vietnam. <br />
Keywords: QF‐PCR, prenatal diagnosis, aneuploidy. <br />
<br />
ĐẶT VẤN ĐỀ <br />
Bất thường số lượng nhiễm sắc thể là <br />
nguyên nhân thường gặp nhất của dị tật bẩm <br />
sinh, ảnh hưởng lên 1 trong 165 trẻ sơ sinh(7). Sự <br />
bất thường nhiễm sắc thể ảnh hưởng lên thai kỳ, <br />
gây dị tật bẩm sinh hoặc sẩy thai. Khoảng một <br />
nửa các trường hợp sẩy thai tự nhiên ở ba tháng <br />
đầu là do nguyên nhân nhiễm sắc thể. Bất <br />
thường nhiễm sắc thể phát hiện bằng chọc ối <br />
chiếm 30 – 35% theo sau việc siêu âm thấy bất <br />
thường(11, 14). Bất thường nhiễm sắc thể được chia <br />
thành bất thường về cấu trúc và số lượng nhiễm <br />
sắc thể. Bất thường về số lượng có thể là thêm <br />
hẳn một bộ nhiễm sắc thể (đa bội) hoặc là thừa, <br />
thiếu một nhiễm sắc thể (dị bội) thì gặp nhiều <br />
hơn là bất thường về cấu trúc nhiễm sắc thể ‐ <br />
chiếm đến khoảng 95% các trường hợp(13). <br />
Các trường hợp đa bội có thể là do rối loạn <br />
trong quá trình phân chia của trứng hay thường <br />
gặp hơn là 2 tinh trùng được thụ tinh vào cùng <br />
một trứng. Trái lại, dị bội vẫn là do không phân <br />
ly nhiễm sắc thể trong quá trình tạo giao tử của <br />
trứng, cho thấy nguyên nhân liên quan đến tuổi <br />
mẹ cao là chủ yếu. Đa số các trường hợp thụ thai <br />
tam bội là do một trứng được thụ tinh với hai <br />
tinh trùng. Vì vậy, thể tam bội thường có dạng <br />
nhiễm sắc thể đồ là 69,XXX; 69,XXY; hay <br />
69,XYY. Hầu hết các thai kỳ tam bội đều bị sẩy <br />
vào ba tháng đầu hoặc thời điểm đầu của ba <br />
tháng giữa. Khoảng 7% trường hợp sẩy thai xác <br />
định trên lâm sàng là do tam bội. Lượng alpha – <br />
fetoprotein trong huyết thanh mẹ thường được <br />
lượng giá cho thai kỳ nghi ngờ tam bội(10). <br />
Dị bội nhiễm sắc thể thường là dư hay <br />
thiếu một chiếc nhiễm sắc thể (nhiễm sắc thể <br />
thường hay nhiễm sắc thể giới tính) gây ra <br />
<br />
Sản Phụ Khoa<br />
<br />
dạng trisomy hay monosomy. Hấu hết các <br />
dạng trisomy nhiễm sắc thể thường hay một <br />
vài loại trisomy của nhiễm sắc thể X là do <br />
không phân ly nhiễm sắc thể trong quá trình <br />
tạo trứng và tỉ lệ mắc các loại bất thường <br />
nhiễm sắc thể này thường liên quan đến tuổi <br />
mẹ(9). Đối với hội chứng Kleinfelter 47, XXY thì <br />
tỉ lệ không phân ly nhiễm sắc thể ở tế bào <br />
trứng hay tinh trùng thì chiếm tỉ lệ bằng nhau, <br />
có khi tỉ lệ gặp ở tinh trùng chiếm tỉ lệ hơi cao <br />
hơn (57%). Không giống như trisomy các loại <br />
nhiễm sắc thể thường khác, monosomy X lại <br />
thường gặp ở những phụ nữ trẻ(13). <br />
Vài năm trở lại đây, nhiều kỹ thuật sinh học <br />
phân tử mới được phát triển với cùng một mục <br />
đích phát hiện các bất thường số lượng các <br />
nhiễm sắc thể và giúp chẩn đoán trước sinh các <br />
thai kỳ nguy cơ với thời gian nhanh hơn mà vẫn <br />
đảm bảo độ chính xác như kỹ thuật làm nhiễm <br />
sắc thể đồ. Hiện tại, kỹ thuật QF – PCR được <br />
dùng trong chẩn đoán nhanh bất thường số <br />
lượng nhiễm sắc thể 13, 18, 21, X, Y ở người. <br />
Trong phạm vi nghiên cứu này, chúng tôi tiến <br />
hành ứng dụng kỹ thuật trên để chẩn đoán bất <br />
thường dị bội thể 13, 18, 21, X, Y trên các mẫu ối <br />
được thu thập tại thành phố Hồ Chí Minh. Từ <br />
đó, đánh giá khả năng phát triển của kỹ thuật <br />
chẩn đoán trước sinh nhanh này tại Việt Nam. <br />
<br />
ĐỐI TƯỢNG ‐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU <br />
Mẫu bệnh phẩm <br />
Mẫu dịch ối từ các thai kỳ nguy cơ có chỉ <br />
định chọc ối làm nhiễm sắc thể đồ từ bác sĩ lâm <br />
sàng. Mẫu được để ở nhiệt độ 2 – 8oC cho đến <br />
khi làm xét nghiệm. Tiêu chuẩn loại trừ là mẫu <br />
đã được trữ đông. <br />
<br />
145<br />
<br />
Nghiên cứu Y học <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014<br />
<br />
Trích biệt DNA tế bào ối <br />
Phương pháp tách chiết DNA được thực <br />
hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Lấy 1000 <br />
μl dịch ối cho vào 1 tube Eppendorf, ly tâm <br />
14.000 rpm trong 3 phút để làm lắng tế bào ối. <br />
Dịch nổi được bỏ đi, thêm vào 200 μl PBS để <br />
thuần nhất tế bào ối trở lại. Sau đó, chúng tôi sử <br />
dụng bộ tách chiết DNA bằng kit thương mại <br />
QIAGEN DNA Blood Mini kit. Nồng độ DNA <br />
thích hợp cho phản ứng QF‐PCR là 1 – 10 ng nên <br />
sau khi đo nồng độ DNA, có thể tiến hành pha <br />
loãng nếu DNA mẫu có nồng độ cao hơn tiêu <br />
chuẩn đề ra. <br />
<br />
Thực hiện kỹ thuật QF‐PCR. <br />
Kỹ thuật QF – PCR giúp khuếch đại, phát <br />
hiện, phân tích trình tự đoạn lặp lại ngắn (STR) <br />
nằm trên các cặp nhiễm sắc thể 13, 18, 21, X, Y <br />
dựa trên các cặp mồi đặc hiệu được thiết kế sao <br />
<br />
cho vùng trình tự lặp lại được nằm giữa hai <br />
đoạn mồi xuôi và ngược. Ngoài ra, ở đầu ở của <br />
các đoạn mồi xuôi cũng được gắn thêm các màu <br />
huỳnh quang nhằm giúp phát hiện sản phẩm <br />
khuếch đại bằng phương pháp điện di mao <br />
quản. Trong giai đoạn lũy thừa sớm của phản <br />
ứng khuếch đại, lượng sản phẩm khuếch đại <br />
được tạo ra tỉ lệ với lượng DNA có trong mẫu <br />
ban đầu. Yếu tố tiên quyết cho sự thành công <br />
của kỹ thuật là lượng DNA thích hợp cho vào <br />
trong một phản ứng và số chu kỳ nhiệt của phản <br />
ứng PCR. <br />
Chúng tôi sử dụng bộ kit AneufastTM QF – <br />
PCR kit của hãng Molgentix gồm có 6 loại <br />
master mix là S1, S2, MXY, M13, M18, M21 <br />
khuếch đại các marker trên từng loại nhiễm sắc <br />
thể như sau: <br />
<br />
Bảng 1: Các loại dấu ấn được sử dụng trong bộ kit QF‐PCR <br />
S1<br />
AMXY<br />
D21S1414<br />
D21S1446<br />
D13S631<br />
D13S305<br />
D18S535<br />
D18S391<br />
<br />
S2<br />
SRY<br />
X22<br />
DXYS218<br />
HPRT<br />
D21S1411<br />
D21S1435<br />
D13S634<br />
D13S258<br />
D18S386<br />
D18S390<br />
<br />
MXY<br />
SRY<br />
AMXY<br />
HPRT<br />
SBMA*<br />
DXS6803*<br />
DXS6809*<br />
DXS8377*<br />
<br />
Hai bộ mix S1, S2 cho phép phân tích đồng <br />
thời bốn dấu ấn của mỗi nhiễm sắc thể số 13, <br />
21, 18, hai trình tự lặp lại ngắn trên giả nhiễm <br />
sắc thể thường (X22, DXY218), Amelogenin <br />
(AMXY) và SRY. Sau khi chạy PCR trên 2 loại <br />
mix S1, S2, sản phẩm khuếch đại sẽ được trộn <br />
chung và điện di mao quản cùng một lượt. Bốn <br />
loại master mix còn lại (còn gọi là dấu ấn phụ) <br />
dùng để chạy bổ sung khi kết quả phân tích <br />
S1S2 cho biết bốn dấu ấn của từng loại nhiễm <br />
sắc thể đều ở dạng đồng hợp. Khi đó, kết quả <br />
của marker phụ tương ứng sẽ cho kết quả rõ <br />
ràng hơn hoặc là củng cố thêm kết quả bất <br />
thường có được từ phân tính S1S2. QF‐PCR <br />
được thực hiện theo chu kỳ nhiệt như sau: <br />
<br />
146<br />
<br />
M21<br />
D21S1411<br />
D21S1435<br />
D21S1437*<br />
D21S1412*<br />
D21S1008*<br />
<br />
M18<br />
D18S386<br />
D18S391<br />
D18S858*<br />
D18S499*<br />
D18S1002*<br />
<br />
M13<br />
D13S631<br />
D13S634<br />
D13S742*<br />
D13S628*<br />
<br />
hoạt hóa men Taq polymerase 95oC/15 phút, <br />
biến tính 95oC/40 giây, bắt cặp 60oC/90 giây, <br />
kéo dài 72oC/40 giây, kéo dài cuối cùng <br />
60oC/60 phút. Sản phẩm có thể được giữ ở 4oC <br />
đến khi bắt đầu điện di mao quản. <br />
<br />
Điện di mao quản sản phẩm khuếch đại. <br />
Sản phẩm QF – PCR là những đoạn DNA có <br />
chiều dài khác nhau, được đánh dấu huỳnh <br />
quang ở một mạch đơn theo nguyên tắc như <br />
sau: Nếu chiều dài đoạn DNA khác nhau giữa <br />
các dấu ấn thì màu huỳnh quang giống nhau. <br />
Nếu chiều dài DNA được khuếch đại giống <br />
nhau ở hai loại dấu ấn khác nhau thì sẽ đánh <br />
dấu bằng các màu huỳnh quang khác nhau. Khi <br />
điện di, đoạn ngắn sẽ chạy đển đầu đọc laser <br />
<br />
Chuyên Đề Sức Khỏe Sinh Sản và Bà Mẹ Trẻ em <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014 <br />
trước và đoạn dài sẽ chạy đến sau. Tín hiệu <br />
được ghi nhận bằng phần mềm chuyên dụng <br />
Data Collection Version 3.0 của hãng ABI. <br />
<br />
Phân tích kết quả QF‐PCR. <br />
Sử dụng phần mềm phân tích Gene Marker <br />
phiên bản 1.91. Mẫu được xem là đạt khi xuất <br />
hiện đủ các tín hiệu của thang chuẩn, phân tích <br />
rõ các tín hiệu của các đoạn khuếch đại, cường <br />
độ huỳnh quang cao. Phần mềm sẽ tính toán <br />
dựa trên diện tích và cường độ huỳnh quanh để <br />
tính ra tỉ lệ của các dấu ấn tương ứng của từng <br />
loại nhiễm sắc thể 13, 18, 21, X, Y. Mẫu được <br />
xem là không đạt khi không xuất hiện đầy đủ <br />
các tín hiệu của thang chuẩn hay các tín hiệu <br />
huỳnh quang khuếch đại của dấu ấn các allele bị <br />
thiếu. <br />
<br />
KẾT QUẢ <br />
Từ tháng 03/2010 đến tháng 01/2011 chúng <br />
tôi thu thập được 64 mẫu ối từ thai kỳ nguy cơ. <br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
Trong đó phát hiện được 10 trường hợp bất <br />
thường (16,9%). Tỉ lệ thực hiện kỹ thuật QF – <br />
PCR thành công là 100% trên tất cả 64 mẫu dịch <br />
ối. Tất cả 64 mẫu này khi được ly trích DNA tế <br />
bào ối, thực hiện phản ứng QF – PCR và điện di <br />
mao quản cho tín hiệu huỳnh quang đẹp. Thực <br />
hiện chế độ phân tích bằng phần mềm <br />
GeneMarker phiên bản 1.91 đều thành công với <br />
64 mẫu. <br />
Trong số 64 mẫu được thực hiện QF – PCR, <br />
có 26 mẫu cho kết quả là nữ bình thường chiếm <br />
tỉ lệ 40,6%, 29 mẫu cho kết quả là nam bình <br />
thường chiếm tỉ lệ 45,3%. QF – PCR đã phát hiện <br />
được 10 trường hợp bất thường gồm 3 mẫu <br />
trisomy 21, 3 mẫu mang hội chứng Klinefelter <br />
(XXY), 3 mẫu trisomy 18 (hội chứng Edward), 1 <br />
mẫu phát hiện monosomy X (hội chứng Turner). <br />
Khi so sánh với kết quả nhiễm sắc thể đồ thì <br />
chúng tôi thấy QF‐PCR đạt độ nhạy và độ đặc <br />
hiệu là 100%. <br />
<br />
<br />
<br />
Hình 1: Kết quả trisomy 21 của một mẫu ối được thực hiện bằng kỹ thuật QF‐PCR <br />
<br />
Sản Phụ Khoa<br />
<br />
147<br />
<br />
Nghiên cứu Y học <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 2: Kết quả trisomy 21 trên dấu ấn phụ <br />
Bảng 2: Kết quả so sánh giữa QF‐PCR và nhiễm sắc thể đồ <br />
QF<br />
(40,6%)<br />
Nhiễm sắc thể đồ<br />
<br />
N<br />
<br />
XX<br />
<br />
XY<br />
<br />
T21<br />
<br />
T18<br />
<br />
XO<br />
<br />
XXY<br />
<br />
64<br />
29 (45,3%)<br />
64<br />
<br />
26<br />
3(4,7%)<br />
26 (40%)<br />
<br />
3(4,7%)<br />
29 (45%)<br />
<br />
1 (1,6%)<br />
3(4,7%)<br />
<br />
3(4,7%)<br />
3(4,7%)<br />
<br />
1 (1,6%)<br />
<br />
3 (4,7%)<br />
<br />
BÀN LUẬN <br />
Chúng tôi đã thực hiện kỹ thuật QF‐PCR cho <br />
kết quả tương đồng với kỹ thuật nhiễm sắc thể <br />
đồ 100%. Đồng thời, kỹ thuật QF‐PCR đưa ra kết <br />
quả nhanh và đáng tin cậy trong vòng 24 giờ. <br />
Những bất thường dị bội thể thường gặp đã <br />
được phát hiện thành công trong tất cả các mẫu. <br />
Các thao tác trong kỹ thuật QF khá đơn giản, <br />
thực hiện nhanh. Vì vậy, ưu điểm đầu tiên của <br />
kỹ thuật QF là ít tốn thời gian hơn so với kỹ <br />
thuật nhiễm sắc thể đồ. <br />
Kỹ thuật QF cơ bản được dựa trên là kỹ <br />
thuật PCR kinh điển trong đó cải tiến thêm về <br />
khả năng khuếch đại được nhiều loại DNA đích <br />
khác nhau trong 1 phản ứng PCR đồng thời các <br />
loại mồi xuôi được đánh dấu bởi các màu huỳnh <br />
quanh khác nhau giúp phát hiện được sản phẩm <br />
khuếch đại bằng hệ thống điện di mao quản và <br />
phân biệt từng nhóm sản phẩm khuếch đại dựa <br />
<br />
148<br />
<br />
trên màu huỳnh quang và chiều dài đoạn <br />
khuếch đại. Kết quả điện di phát hiện các đỉnh <br />
huỳnh quang được ghi nhận bằng phần mềm <br />
đọc tín hiệu chuyên dụng. Bên cạnh đó, phần <br />
mềm phân tích (GeneMarker phiên bản 1.91) <br />
giúp ta tính toán được cường độ màu huỳnh <br />
quang và diện tích các đỉnh từ đó tính ra được tỉ <br />
lệ bình thường hay bất thường của mẫu. Điều <br />
này giúp cho việc nhận định kết quả QF vô cùng <br />
khách quan, không phụ thuộc vào cái nhìn cảm <br />
quan của người làm thí nghiệm. <br />
Dịch ối có đôi khi không tránh khỏi bị lẫn tế <br />
bào máu mẹ; tùy thuộc vào lượng máu mẹ bị <br />
nhiễm vào nhiều hay ít mà kết quả QF không <br />
hoặc có thể sai lệch. Nếu lượng máu mẹ nhiễm <br />
chỉ chiếm khoảng dưới 20% tổng lượng tế bào ối <br />
thu thập được thì kết quả QF sẽ không bị ảnh <br />
hưởng. Đối với những mẫu ối bị nhiễm máu mẹ <br />
nhiều, ta có thể nuôi cấy để loại đi tế bào máu. <br />
<br />
Chuyên Đề Sức Khỏe Sinh Sản và Bà Mẹ Trẻ em <br />
<br />