Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 17 * Phụ bản của Số 4 * 2013 <br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN ĐỘT BIẾN GEN YẾU TỐ VIII <br />
GÂY BỆNH HEMOPHILIA A <br />
Nguyễn Ngọc Minh*, Đỗ Thị Thanh Thủy*, Nguyễn Thị Băng Sương* <br />
<br />
TÓM TẮT <br />
Mở đầu: Bệnh hemophilia A là một bệnh di truyền do thiếu hụt hay bất thường chức năng của yếu tố đông <br />
máu VIII. Đây là bệnh di truyền lặn liên kết nhiễm sắc thể giới tính X nên bệnh gặp chủ yếu ở nam giới và nữ <br />
giới là người mang gen bệnh. Biểu hiện bệnh trên lâm sàng chủ yếu là chảy máu, mức độ chảy máu có thể là nhẹ, <br />
trung bình hoặc nặng tùy thuộc vào nồng độ của yếu tố VIII trong huyết tương. Chẩn đoán chính xác và điều trị <br />
sớm căn bệnh này có một ý nghĩa quan trọng nhằm hạn chế tối đa tình trạng chảy máu cũng như giảm thiểu khả <br />
năng bệnh nhân trở thành tàn tật. Tiến bộ của kỹ thuật sinh học phân tử ngày nay cho phép phân tích DNA để <br />
phát hiện những tổn thương gen gây ra bệnh hemophilia A, phát hiện người lành mang gen bệnh và ứng dụng <br />
trong chẩn đoán trước sinh cũng như tư vấn di truyền. <br />
Mục tiêu: Xây dựng và chẩn hóa quy trình xét nghiệm xác định đột biến gen F8 gây bệnh Hemophila A <br />
bằng kỹ thuật PCR và giải trình tự gen. <br />
Đối tượng và phương pháp: Phân tích đột biến gen F8 ở hai bệnh nhân nam mắc bệnh Hemophilia A ở thể <br />
nặng đã được chẩn đoán trên lâm sàng. DNA từ máu ngoại vi của bệnh nhân sau khi tách chiết được dùng làm <br />
khuôn cho phản ứng PCR với 33 cặp mồi nhằm khuếch đại toàn bộ 26 exon và vùng nối intron – exon của gen <br />
F8. Sản phẩm PCR sau đó được giải trình tự và phân tích kết quả bằng phần mềm chuyên dụng nhằm xác định <br />
các đột biến gây bệnh. <br />
Kết quả: Trong hai bệnh nhân nam tham gia vào nghiên cứu, một bệnh nhân được xác định mang đột biến <br />
dịch khung do mất 4 nucleotid ở exon 14. Bệnh nhân còn lại mang đột biến thay thế nucleotide T bằng A cũng <br />
trên exon 14, đột biến này tạo ra một stop codon làm ngừng quá trình phiên mã ngay tại vị trí đột biến. <br />
Kết luận: Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thiết kế 33 cặp mồi và chẩn hóa thành công quy trình phản <br />
ứng PCR và giải trình tự các vùng mã hóa của gen F8. Với quy trình này, chúng tôi cũng xác định được đột <br />
biến gen F8 gây bệnh Hemophilia A trên hai bệnh nhân nam. Trong hai đột biến được xác định, một đột biến vô <br />
nghĩa chưa từng được công bố trên các cơ sở dữ liệu về Hemophilia A. <br />
Từ khoá: Hemophilia A, gen yếu tố 8, đột biến. <br />
<br />
ABSTRACT <br />
ESTABLISH PROTOCOL FOR DIAGNOSIS OF MUTATION IN FACTOR VIII ENCODING GENE <br />
CAUSING HEMOPHILIA A <br />
Nguyen Ngoc Minh, Do Thi Thanh Thuy, Nguyen Thi Bang Suong <br />
* Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 17 ‐ Supplement of No 4 ‐ 2013: 18‐ 23 <br />
Introduction: Hemophilia A is an X‐linked congenital bleeding disorder caused by Factor VIII deficiency. <br />
Different mutations including point mutations, deletions, insertions and inversions have been reported in the <br />
FVIII gene, which cause hemophilia A. <br />
Objectives: Establish a standard protocol to diagnose and identify genetic mutations that cause Hemophilia <br />
A disorder by PCR and Sequencing methods. <br />
* Đại học Y Dược TP.HCM <br />
Tác giả liên lạc: TS.BS. Nguyễn Thị Băng Sương, ĐT: 0914007038, <br />
<br />
Chuyên Đề Điều Dưỡng Kỹ Thuật Y Học<br />
<br />
Email: suongnguyenmd@gmail.com. <br />
<br />
19<br />
<br />
Nghiên cứu Y học <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 17 * Phụ bản của Số 4 * 2013<br />
<br />
Methods: Two male patients’ peripheral blood samples were collected to conduct the research. These patients <br />
have severe Hemophilia A symptoms. DNA from blood samples were extracted using Quiagen Kit and performed <br />
PCR with 33 pair of primers in order to amplify 26 exons with exon‐intron boundaries regions. The PCR‐<br />
amplified fragments were then subjected to Sequencing analysis. <br />
Results: In the current study, with the use of PCR and sequencing analysis, we identified a 4‐nt deletion <br />
mutant occurring in exon 14 of the FVIII gene and a nonsense mutant caused by a substitution of A for T in exon <br />
14. This mutation that cause a premature stop‐codon at 732 has not previously been reported in the F8 <br />
Hemophilia A Mutation, Structure, Test and Resource Site (HAMSTeRS) database. <br />
Conclusion: We have successfully designed the primer set for amplification the whole functional FVIII gene <br />
and standardized the diagnostic protocol for FVIII gene mutant. In addition, we detected a nonsense mutant that <br />
has not been report before on the HAMSTeRS database. <br />
Keywords: Factor VIII, Hemophilia A, deletion, frame shift, nonsense mutants. <br />
do chấn thương dù rất nhẹ và khó cầm máu. <br />
ĐẶT VẤN ĐỀ <br />
Hiện tượng chảy máu khớp kéo dài và tái phát <br />
Bệnh ưa chảy máu Hemophilia A là bệnh di <br />
nhiều lần có thể dẫn tới biến chứng teo khớp, teo <br />
truyền lặn liên kết NST X gây ra do đột biến gen <br />
cơ, lâu dần làm mất chức năng vận động. Bệnh <br />
yếu tố VIII (F8) ‐ gen chịu trách nhiệm tổng hợp <br />
nhân cần được chẩn đoán bệnh càng sớm càng <br />
protein FVIII tham gia vào con đường đông máu <br />
tốt và được điều trị bằng cách truyền chế phẩm <br />
nội sinh(4). Do không có cặp gen tương đồng trên <br />
máu. <br />
NST Y nên người nam dễ mắc bệnh hơn người <br />
Bản đồ của gen F8 được công bố vào năm <br />
nữ do chỉ cần mang một gen đột biến là biểu <br />
1984, gen nằm trên cánh dài của NST X (Xq28). <br />
hiện bệnh. Người nữ dị hợp sẽ không có biểu <br />
Gen F8 gồm 26 exons có chiều dài 186 kb, mã <br />
hiện bệnh nhưng khả năng di truyền gen bệnh <br />
hóa cho protein FVIII gồm 2332 acid amin(5). Có <br />
cho thế hệ sau, đặc biệt là cho con trai, rất cao. <br />
rất nhiều đột biến gen F8 đã được xác định, phổ <br />
Trong các bệnh rối loạn đông máu, Hemophilia <br />
biến là đột biến đảo đoạn intron 22 gây ra 40‐<br />
A là bệnh phổ biến nhất với tỷ lệ ước tính <br />
50% ca bệnh Hemophilia A thể nặng và đột biến <br />
khoảng 1/5000 tới 1/10000 nam giới(8). <br />
đảo đoạn intron 1 gây ra 5‐7% ca bệnh thể <br />
Thể bệnh nặng hay nhẹ phụ thuộc vào số <br />
nặng(11). Những trường hợp còn lại mắc bệnh do <br />
lượng các yếu tố đông máu trong máu. Nồng độ <br />
nhiều đột biến điểm và đột biến tái sắp xếp gen <br />
yếu tố VIII ở người bình thường là 200 ng/ml. <br />
nhỏ khác nhau rải rác trên khắp hệ gen(14). Theo <br />
80% bệnh nhân Hemophilia A mắc bệnh ở thể <br />
các nghiên cứu, 90‐95% các bệnh nhân <br />
nặng (5% yếu tố đông <br />
được công bố(9). <br />
máu), bệnh nhân thường không được phát hiện <br />
Nguy cơ trẻ mắc bệnh Hemophilia A bẩm <br />
bệnh sớm. Triệu chứng lâm sàng của bệnh khác <br />
sinh phụ thuộc vào tình trạng của mẹ. Nếu mẹ <br />
nhau ở các bệnh nhân với thể bệnh khác nhau. <br />
là người lành mang gen bệnh, 50% con trai sẽ có <br />
Thể bệnh càng nặng thì triệu chứng xuất huyết <br />
nguy cơ mang gen F8 đột biến của mẹ và biểu <br />
xảy ra càng sớm. Triệu chứng lâm sàng thông <br />
hiện bệnh. 50% con gái thừa hưởng gen đột biến <br />
thường là hiện tượng chảy máu kéo dài hay gặp <br />
của mẹ trở thành người lành mang bệnh. Bệnh <br />
nhất ở các khớp cổ tay, cổ chân, chảy máu dưới <br />
nhân nam di truyền gen bệnh cho toàn bộ con <br />
da, chảy máu cơ, chảy máu nội tạng, chảy máu <br />
gái của mình. Khoảng 1/3 các trường hợp là do <br />
<br />
20<br />
<br />
Chuyên Đề Điều Dưỡng Kỹ Thuật Y Học <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 17 * Phụ bản của Số 4 * 2013 <br />
đột biến mới phát sinh trong quá trình tạo giao <br />
tử ở bố hoặc mẹ. Chẩn đoán chính xác và điều <br />
trị sớm căn bệnh này có ý nghĩa quan trọng <br />
nhằm hạn chế tối đa tình trạng chảy máu cũng <br />
như giảm thiểu nguy cơ tàn tật cho bệnh nhân. <br />
Tiến bộ của các kỹ thuật sinh học phân tử ngày <br />
nay cho phép phân tích DNA để phát hiện đột <br />
biến gen gây bệnh, phát hiện người lành mang <br />
bệnh và ứng dụng trong chẩn đoán trước sinh <br />
và tư vấn di truyền. <br />
Ở Việt Nam, cho đến nay đã có nhiều công <br />
trình nghiên cứu về bệnh Hemophilia A, chủ <br />
yếu là các nghiên cứu về đặc điểm lâm sàng, cận <br />
lâm sàng, đánh giá tỷ lệ mắc bệnh hay các <br />
nghiên cứu đánh giá hiệu quả điều trị bệnh bằng <br />
các chế phẩm thay thế… Gần đây, một số tác giả <br />
đã định hướng phân tích gen FVIII nhưng các <br />
nghiên cứu mới chỉ là bước đầu. Tại Thành phố <br />
Hồ Chí Minh, các bệnh viện có chuyên khoa <br />
Huyết học chưa chẩn đoán được đột biến gen <br />
FVIII cũng như tiến hành chẩn đoán trước sinh <br />
bệnh hemophilia A, gây hạn chế trong điều trị <br />
và tư vấn di truyền cho bệnh nhân và gia đình <br />
và không kiểm soát được sự lan truyền gen bệnh <br />
trong cộng đồng. Xuất phát từ thực tiễn đó, <br />
chúng tôi tiến hành đề tài: “Xây dựng quy trình <br />
giải trình tự chẩn đoán đột biến điểm của gen <br />
yếu tố VIII gây bệnh hemophilia A”. <br />
<br />
ĐỐI TƯỢNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU <br />
Đối tượng nghiên cứu <br />
Hai mẫu máu ngoại vi của hai bệnh nhân <br />
nam đã được chẩn đoán lâm sàng mắc bệnh <br />
Hemophilia A. <br />
<br />
Phương pháp nghiên cứu <br />
Thiết kế nghiên cứu <br />
Sử dụng phần mềm chuyên dụng thiết kế 33 <br />
cặp mồi đặc hiệu để khuếch đại toàn bộ 26 exon, <br />
các vùng lân cận vị trí nối intron của gen yếu tố <br />
8. Các cặp mồi được thiết kế không có hiện <br />
tượng SNP (single nucleotide polymorphism) và <br />
có nhiệt độ gắn mồi xấp xỉ nhau. <br />
Kỹ thuật tách chiết DNA từ máu ngoại vi <br />
<br />
Chuyên Đề Điều Dưỡng Kỹ Thuật Y Học<br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
Tiến hành lấy 2 ml máu tĩnh mạch của bệnh <br />
nhân. Máu tươi được chống đông bằng EDTA, <br />
được tách chiết DNA trong vòng 24 giờ. Quy <br />
trình tách chiết DNA từ 200μl máu ngoại vi <br />
được tiến hành theo QiAgen Kit. Đo nồng độ và <br />
độ tinh sạch của DNA, những mẫu có giá trị tỷ <br />
lệ về mật độ quang đo ở bước sóng 260/280 đạt ≥ <br />
1,8 mới được sử dụng làm khuôn để tiến hành <br />
phản ứng PCR và giải trình tự gen. <br />
<br />
Kỹ thuật giải trình tự gen <br />
Tiến hành các phản ứng PCR khuếch đại <br />
toàn bộ 26 exon và các vị trí nối intron‐ exon của <br />
gen F8. Thành phần của phản ứng PCR gồm <br />
50μl chứa các thành phần: 200‐300 ng khuôn <br />
mẫu DNA’ 0.2 mmol.l dNTP; 20 mmol/l Tris‐<br />
HCl (pH 8.4); 125 ng mỗi mồi và 2 đơn vị Taq <br />
polymerase. <br />
Tinh sạch sản phẩm PCR và giải trình tự <br />
từng đoạn gen được khuếch đại bằng cả mồi <br />
xuôi và mồi ngược. <br />
<br />
Phân tích kết quả giải trình tự <br />
Xác định đột biến, kiểm tra khả năng gây <br />
bệnh của các đột biến bằng những phần mềm <br />
chuyên dụng. <br />
Hình 1 là kết quả giải trình tự exon 14 bằng <br />
mồi xuôi của bệnh nhân 01 cho thấy gen F8 của <br />
bệnh nhân này bị đột biến mất 4 nucleotid <br />
TAGA, tại vị trí c.4121‐4124del, đột biến gây lệch <br />
khung dịch mã (frameshift) và làm thay đổi cấu <br />
trúc protein F8: pIle1374thrfs*49. Kết quả giải <br />
trình tự exon 14 bằng mồi ngược khẳng định lại <br />
đột biến này. Đột biến này đã được Lin công bố <br />
lần đầu tiên vào năm 1993 trên tạp chí <br />
Genomics(10). <br />
Kết quả giải trình tự gen F8 của bệnh nhân <br />
02 cho thấy bệnh nhân mang đột biến thay thế T <br />
bằng A tại codon 732 trên exon 14 (Hình 2). <br />
Codon bình thường trên Genbank là TAT mã <br />
hóa cho acid amin Tyrosine bị đột biến thành <br />
trình tự TAA, đột biến thay nucleotit này đã tạo <br />
thành stop codon, làm kết thúc quá trình phiên <br />
mã ngay tại vị trí đột biến. <br />
<br />
21<br />
<br />
Nghiên cứu Y học <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 17 * Phụ bản của Số 4 * 2013<br />
<br />
KẾT QUẢ <br />
Bệnh nhân 01 <br />
<br />
Hình 1: Kết quả giải trình tự exon 14 của bệnh nhân 01. <br />
<br />
Bệnh nhân 02 <br />
<br />
Hình 2: Kết quả giải trình tự gen F8 của bệnh nhân HA 02. <br />
(1958 bp). Trong một nghiên cứu thống kê dữ <br />
BÀN LUẬN <br />
liệu đột biến 845 gia đình có người nhà là bệnh <br />
Hemophilia A là bệnh chảy máu do thiếu <br />
nhân hemophilia A, Oldenburg và cộng sự đã <br />
yếu tố đông máu VIII. Bệnh có tính chất di <br />
chỉ ra rằng các dạng đột biến điểm (thay thế <br />
truyền lặn liên kết với nhiễm sắc thể giới tính X. <br />
nucleotid gây đột biến sai nghĩa hoặc vô nghĩa) <br />
Gen quy định tổng hợp yếu tố VIII (FVIII) là một <br />
chiếm tỉ lệ cao nhất (47,5%) tiếp đến là dạng đột <br />
trong những gen lớn với 26 exon trong đó 2 <br />
biến đảo đoạn bao gồm đảo đoạn intron 1và <br />
exon lớn nhất là exon 14 (3106 bp) và exon 26 <br />
<br />
22<br />
<br />
Chuyên Đề Điều Dưỡng Kỹ Thuật Y Học <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 17 * Phụ bản của Số 4 * 2013 <br />
intron 22 (36,7%), còn lại là đột biến xóa đoạn <br />
gen chiếm khoảng 10‐15%(12). Tùy thuộc vào kiểu <br />
và vị trí đột biến trên gen F8 mà gây ra các thể <br />
bệnh nặng nhẹ khác nhau. Việc xác định các đột <br />
biến gây bệnh Hemophilia không dễ dàng vì các <br />
đột biến phần lớn là đột biến điểm nằm rải rác <br />
trên suốt chiều dài của gen F8. Do đó, trong các <br />
kỹ thuật xác định đột biến gen F8, phương pháp <br />
giải trình tự gen thường được sử dụng hơn cả. <br />
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng <br />
phương pháp giải trình tự trực tiếp sản phẩm <br />
PCR 26 exon của gen F8 trên hai bệnh nhân mắc <br />
bệnh Hemophilia A. <br />
Ở bệnh nhân thứ nhất, chúng tôi xác định <br />
được đột biến mất 4 nucleotid tại codon 1355 <br />
trên exon 14 của bệnh nhân này. Mất nucleotide <br />
hay mất đoạn trên vùng mã hóa của gen thường <br />
gây đột biến dịch khung và một nửa các đột biến <br />
này thường xảy ra trên exon lớn là exon 14. Hầu <br />
hết các đột biến mất nucleotid trên gen F8 <br />
thường làm giảm nồng độ và hoạt tính của <br />
protein FVIII và do đó, gây ra bệnh Hemophilia <br />
A(6). Bệnh nhân 01 mang đột biến này có biểu <br />
hiện bệnh thể nặng trên lâm sàng với nồng độ <br />
protein FVIII dưới 1%. Trong 5 trường hợp <br />
mang đột biến này đã được công bố trên cơ sở <br />
dữ liệu quốc tế, 4 trường hợp đều biểu hiện <br />
bệnh ở thể nặng, chỉ có 1 trường hợp biểu hiện ở <br />
thể trung bình với nồng độ protein FVIII là 2% <br />
công bố vào năm 2010 bởi Abdul‐Ghafar và <br />
cộng sự(1). <br />
Kết quả giải trình tự gen FVIII của bệnh <br />
nhân 02 cho thấy có xuất hiện đột biến thay thế <br />
nucleotide T bằng A tại vị trí codon 732 trên <br />
exon 14. Đột biến này làm thay đổi trình tự <br />
codon TAT mã hóa cho acid amin Tyrosine <br />
thành TAA, tạo ra stop codon ngay tại vị trí này. <br />
Sự thay đổi này làm cho protein FVIII không <br />
được tổng hợp hoàn chỉnh mà chỉ tổng hợp <br />
được 732 acid amin. <br />
Protein yếu tố VIII chứa 2332 acid amin <br />
sắp xếp thành 6 vùng là A1‐A2‐B‐A3‐C1‐C2(7) <br />
(Hình 3). <br />
<br />
Chuyên Đề Điều Dưỡng Kỹ Thuật Y Học<br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
Hình 3: Trình tự mã hóa các vùng của protein FVIII <br />
trên gen. <br />
Protein yếu tố VIII lưu thông trong máu <br />
gồm hai chuỗi polypeptide: một chuỗi nhẹ với <br />
trọng lượng phân tử 80.000 Da và một chuỗi <br />
nặng có trọng lượng phân tử là 200.000 Da. <br />
Chuỗi nặng bao gồm tiểu phần A1 (từ codon 1‐<br />
336), vùng mang tính acid a1 (từ codon 337‐372), <br />
vùng A2 (từ codon 373‐710) và vùng mang tính <br />
acid a2 (từ codon 711‐740). Vùng A3 (từ codon <br />
1690‐2019), vùng C1 (codon 2020‐2172) và vùng <br />
C2 (codon 2173‐2332) tạo nên chuỗi nhẹ. Vùng <br />
C2 là vị trí liên kết màng tế bào của protein yếu <br />
tố FVIII và cũng là vị trí tương tác với yếu tố von <br />
Willebrand(13). <br />
Ở bệnh nhân 02, codon đột biến 732 thuộc <br />
vùng a2 cấu thành nên chuỗi nặng. Đột biến này <br />
làm cho quá trình tổng hợp protein yếu tố VIII <br />
dừng ngay tại codon 732, do đó, protein yếu tố <br />
VIII của bệnh nhân 02 hoàn toàn không có <br />
những vùng còn lại. Đột biến này khiến cho <br />
protein không hoàn chỉnh và không thể thực <br />
hiện chức năng trong quá trình đông máu. Điều <br />
này khiến cho bệnh nhân biểu hiện bệnh <br />
Hemophilia A ở thể nặng. <br />
Hiện nay, trên cơ sở dữ liệu thế giới về <br />
Hemophilia A và các đột biến trên gen FVIII <br />
(F8 Hemophilia A Mutation, Structure, Test <br />
and Resource Site – HAMSTeRS ‐ database), <br />
chưa có công bố nào về đột biến vô nghĩa tại <br />
codon 732. Bằng phương pháp giải trình tự <br />
trực tiếp gen F8, chúng tôi đã ghi nhận được <br />
đột biến này lần đầu tiên. <br />
Trong những nghiên cứu tiếp theo, chúng <br />
tôi sẽ tiếp tục phân tích gen F8 cho mẹ, chị em <br />
gái của bệnh nhân 01 và 02, đặc biệt tại các vị trí <br />
phát hiện đột biến trên exon 14 nhằm phân tích <br />
di truyền cho gia đình có gen bệnh và đưa ra các <br />
<br />
23<br />
<br />