Nghiên cứu Y học <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014<br />
<br />
XÂY DỰNG QUY TRÌNH GIẢI TRÌNH TỰ XÁC ĐỊNH <br />
ĐỘT BIẾN ĐIỂM CỦA GEN DYSTROPHIN <br />
Ở BỆNH NHÂN MẮC BỆNH LOẠN DƯỠNG CƠ DUCHENNE <br />
Nguyễn Thị Băng Sương* <br />
<br />
TÓM TẮT <br />
Đặt vấn đề: Loạn dưỡng cơ Duchenne (DMD: Duchenne muscular dystrophy) là bệnh di truyền lặn liên <br />
kết giới tính X, gây nên bởi đột biến gen dystrophin. Dạng đột biến phổ biến nhất là đột biến xóa đoạn gen, chiếm <br />
tỷ lệ 60‐65%. Đột biến điểm đứng thứ hai về mức độ thường gặp, chiếm 20‐30%. Đột biến lặp đoạn, khoảng 10‐<br />
15%. Việc phát hiện đột biến điểm chưa được thực hiện rộng rãi tại Việt Nam do khó khăn trong việc xây dựng <br />
quy trình chẩn đoán. <br />
Mục tiêu: Xây dựng quy trình giải trình tự phát hiện đột biến điểm của gen dystrophin <br />
Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Hai gia đình bệnh nhân mắc bệnh DMD, hai bệnh nhân này <br />
được phân tích gen dystrophin bằng kỹ thuật MLPA nhưng không có đột biến mất đoạn và lặp đoạn gen <br />
dystrophin. Ly trích DNA của hai bệnh nhân cùng hai người mẹ, tiến hành giải trình tự trực tiếp gen <br />
dystrophin để phát hiện đột biến điểm. <br />
Kết quả: Một bệnh nhân bị đột biến tại vị trí p.E2468X, một bệnh nhân đột biến dạng p.N2414fr*X2425. <br />
Kết luận: Xây dựng thành công quy trình giải trình tự để xác định đột biến điểm của gen dystrophin, đây <br />
là tiền đề giúp ứng dụng xác định bản đồ đột biến gen dystrophin trên các bệnh nhân loạn dưỡng cơ Duchenne <br />
tại Việt Nam. <br />
Từ khóa: DMD, loạn dưỡng cơ Duchenne, dystrophin, đột biến điểm <br />
<br />
ABSTRACT <br />
ESTABLISH SEQUENCING PROCEDURE TO IDENTIFY DYSTROPHIN GENE POINT MUTATION <br />
CAUSING DUCHENE MUSCULAR DYSTROPHY <br />
Nguyen Thi Bang Suong* Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 18 ‐ Supplement of No 1 ‐ 2014: 508 ‐ 513 <br />
Introduction: Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a recessive X‐linked form of muscular dystrophy <br />
caused by mutations on dystrophin gene. DMD disease results in muscle degeneration and eventual death. The <br />
most common dyptrosin gene mutation is deletion, accounting for 60‐65%. Point mutation is the second common <br />
mutation which accounting for 20‐30%. Duplication attributes about 10‐15% mutations. The detection of point <br />
mutations has not been widely applied in Vietnam because of difficulties in establishing diagnostic procedures. <br />
Objective: Establish diagnosis procedure to identify point mutations on dystrophin gene. <br />
Patients and Methods: Two DMD patients whosedystrophin genes were analyzed by MLPA method but <br />
no deletion or duplication mutants were identified. The DNA of these two patients and their mothers were <br />
sequenced to found point mutants. <br />
Results: One patient carries p.E2468X mutant, the other patient have p.N2414fr*X2425 mutant. <br />
Conclusion: Successfully establishing sequencing procedure to diagnose point mutations of the dystrophin <br />
gene, which is the premise for mapping mutations in dystrophin gene of Duchenne Vietnam patients. <br />
Keywords: DMD, Duchenne muscular dystrophy, dystrophin gene, point mutation. <br />
* Bộ môn Hóa sinh, Trung Tâm Y Sinh Học Phân Tử, Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh <br />
Tác giả liên lạc: TS. BS. Nguyễn thị Băng Sương, ĐT: 0914007038 Email: suongnguyenmd@gmail.com <br />
<br />
508<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 />
ĐẶT VẤN ĐỀ <br />
Loạn dưỡng cơ Duchenne (DMD: <br />
Duchenne muscular dystrophy) là bệnh lý cơ <br />
do di truyền với tần suất bệnh vào khoảng <br />
1/3500 trẻ trai. Đây là bệnh di truyền lặn liên <br />
kết giới tính, gây nên bởi đột biến gen <br />
dystrophin. Gen này nằm trên nhiễm sắc thể X <br />
ở locus Xp21, gồm 79 exon với 7 promoter <br />
khác nhau. Gen dystrophin sao mã ra mRNA <br />
14kb và tổng hợp sản phẩm protein tương ứng <br />
là dystrophin. Đột biến gen làm ảnh hưởng <br />
đến quá trình tổng hợp protein dystrophin, <br />
cấu trúc protein thay đổi và mất chức năng <br />
bảo vệ tế bào cơ, do vậy tế bào cơ của bệnh <br />
nhân bị tổn thương(9). Triệu chứng điển hình <br />
của bệnh DMD là yếu cơ đối xứng gốc chi, teo <br />
cơ tiến triển và bệnh nhân thường tử vong do <br />
suy hô hấp. Bên cạnh đó nồng độ enzyme <br />
creatine kinase tăng cao do tế bào cơ bị thoái <br />
hóa. Theo các nhà nghiên cứu, dạng đột biến <br />
phổ biến nhất xảy ra trên gen dystrophin là <br />
đột biến xóa đoạn gen, chiếm tỷ lệ 60‐65%. Đột <br />
biến điểm đứng thứ hai về mức độ thường <br />
gặp, chiếm 20‐30%. Đột biến lặp đoạn, khoảng <br />
10‐15%(9,11). Hiện nay có nhiều phương pháp <br />
giúp chẩn đoán đột biến mất đoạn gen <br />
dystrophin như kỹ thuật multiplex PCR <br />
(polymerase chain reaction), RT‐PCR (reverse <br />
transcriptase PCR), MLPA (multiplex ligation <br />
probe amplification),...Trong đó, kỹ thuật <br />
MLPA được đánh giá cao khi ứng dụng để <br />
chẩn đoán đột biến mất đoạn và lặp đoạn gen <br />
dystrophin. Ở Việt Nam, đã có nhiều tác giả sử <br />
dụng kỹ thuật multiplex PCR và MLPA để xác <br />
định đột biến mất đoạn gen gây bệnh loạn <br />
dưỡng cơ Duchenne(4, 5). <br />
<br />
Để phát hiện đột biến điểm của gen <br />
dystrophin, kỹ thuật giải trình tự thường <br />
được sử dụng và có hiệu quả cao(3). Tại Việt <br />
Nam, việc chẩn đoán đột biến điểm của gen <br />
dystrophin gặp nhiều khó khăn do kích <br />
thước gen khá lớn (gồm 79 exon), vì vậy đa <br />
số phòng xét nghiệm Sinh học phân tử <br />
<br />
Nhi Khoa<br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
không xây dựng quy trình chẩn đoán này. <br />
Tuy nhiên, dạng đột biến điểm chiếm tỷ lệ <br />
20‐30% ở bệnh nhân Duchenne nên việc <br />
chẩn đoán chính xác dạng và vị trí đột biến <br />
của gen dystrophin ở bệnh nhân DMD là <br />
điều rất cần thiết, từ đó có thể giúp chẩn <br />
đoán người lành mang gen và chẩn đoán <br />
trước sinh cho thai nhi. Bên cạnh đó nếu <br />
không xây dựng quy trình xác định đột biến <br />
điểm chúng ta sẽ không xác định được bản <br />
đồ đột biến gen dystrophin trên các bệnh <br />
nhân DMD Việt Nam. Xuất phát từ thực tiễn <br />
đó chúng tôi tiến hành đề tài này nhằm mục <br />
tiêu: “Xây dựng kỹ thuật giải trình tự xác định <br />
đột biến điểm của gen dystrophin”. <br />
ĐỐI TƯỢNG ‐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU <br />
Đối tượng nghiên cứu <br />
Gồm 2 bệnh nhân được chẩn đoán mắc bệnh <br />
loạn dưỡng cơ Duchenne trên lâm sàng với các <br />
triệu chứng sau: Yếu cơ tiến triển nặng dần, dấu <br />
hiệu giả phì đại cẳng chân, khó leo cầu thang, <br />
dấu hiệu Gower dương tính. Định lượng CK <br />
huyết thanh tăng cao (tăng ít nhất 40 lần so bình <br />
thường), xét nghiệm đo điện cơ đồ có biểu hiện <br />
bệnh lý Duchenne. <br />
Hai bệnh nhân này đã được phân tích gen <br />
dystrophin bằng kỹ thuật MLPA nhưng không <br />
phát hiện được đột biến mất đoạn và lặp đoạn <br />
gen dystrophin. <br />
<br />
Phương pháp nghiên cứu <br />
‐ Thiết kế nghiên cứu: mô tả loạt ca <br />
‐ Các kỹ thuật thực hiện: <br />
<br />
Ly trích DNA từ máu ngoại vi <br />
Lấy 2 ml máu tĩnh mạch của các bệnh nhân <br />
và mẹ bệnh nhân cho vào ống nghiệm có chứa <br />
chất chống đông EDTA. Sau đó tiến hành ly <br />
trích DNA từ tế bào bạch cầu máu ngoại vi theo <br />
quy trình của kit QiAgen. <br />
Tiến hành phản ứng PCR <br />
Tiến hành khuếch đại toàn bộ gen <br />
dystrophin bằng các cặp mồi đặc hiệu, các cặp <br />
mồi được chúng tôi thiết kế bằng phần mềm <br />
<br />
509<br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014<br />
<br />
Nghiên cứu Y học <br />
<br />
LightScanner Primer Design. Các mồi được <br />
kiểm tra nhiệt độ bắt cặp, không có các SNP <br />
(single nucleotide polymorphism), không tạo <br />
cấu trúc hairpin và dimer. <br />
Điện di sản phẩm PCR trên agarose 1,5% để <br />
kiểm tra kết quả của phản ứng khuếch đại: Phản <br />
ứng PCR được tối ưu hóa về thành phần phản <br />
ứng, chu kỳ luân nhiệt sao cho sản phẩm điện di <br />
chỉ xuất hiện 1 băng ứng với kích thước của sản <br />
phẩm khuếch đại. Băng điện di rõ, có bờ đều, <br />
sắc gọn, không có băng phụ. <br />
<br />
‐ Tinh sạch sản phẩm PCR: sử dụng kit của <br />
hãng QiAgen <br />
‐ Thực hiện phản ứng cycle sequencing với <br />
BigDye version 3.1 của công ty Applied <br />
Biosystems, theo 2 chiều xuôi và ngược: <br />
‐ Đọc trình tự DNA bằng máy sequencer ABI <br />
PRISMR 3500. <br />
‐ Phân tích kết quả, so sánh trình tự chuẩn từ <br />
NCBI Blast server để chẩn đoán tình trạng đột <br />
biến của các exon, trình tự chuẩn của gen <br />
dystrophin mang accession number NG_012232. <br />
<br />
Giải trình tự gen dystrophin <br />
KẾT QUẢ <br />
<br />
Kết quả của gia đình bệnh nhân DMD 28 <br />
Kết quả giải trình tự của bệnh nhân DMD 28 <br />
<br />
GenBank<br />
<br />
BN MD 28<br />
<br />
<br />
Hình 1: Kết quả giải trình tự exon 51 của bệnh nhân DMD_28 <br />
glutamin) thành TAG là codon kết thúc, làm quá <br />
Nhận xét: Tại vị trí c.7402, nucleotid của <br />
trình tổng hợp protein dystrophin bị kết thúc <br />
genbank là G, trong khi đó của bệnh nhân là <br />
sớm. Đột biến được ký hiệu là p.E2468X và đã <br />
nucleotid T. Đột biến làm thay đổi codon 2468 <br />
được Hwa công bố vào năm 2008(6). <br />
bình thường là GAG (mã hóa cho acid amin <br />
<br />
Kết quả giải trình tự của mẹ bệnh nhân DMD 28 <br />
<br />
GenBank<br />
<br />
Mẹ BN DMD 28<br />
<br />
<br />
Hình 2: Kết quả phân tích exon 51 của mẹ bệnh nhân <br />
<br />
510<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 />
Nhận xét: Kết quả của mẹ bệnh nhân DMD <br />
28 cho thấy, tại vị trí c.7402 mà bệnh nhân bị đột <br />
biến, chúng ta thấy xuất hiện sóng đôi, trong đó <br />
1 đỉnh tương ứng với nucleotid G (giống <br />
genbank) và 1 đỉnh nucleotid T (giống kết quả bị <br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
đột biến ở bệnh nhân). Điều này chứng tỏ người <br />
mẹ bị đột biến dị hợp tử tại c.7402G>T, và người <br />
mẹ đã truyền allele bị bệnh cho con trai là bệnh <br />
nhân DMD 28. <br />
<br />
Kết quả của gia đình bệnh nhân DMD 45 <br />
<br />
GenBank<br />
<br />
BN DMD_45<br />
<br />
Mẹ DMD_45<br />
<br />
Hình 3: Kết quả phân tích exon 50 của bệnh nhân DMD 45 và người mẹ <br />
khẳng định, đột biến chủ yếu của gen là đột biến <br />
Nhận xét: <br />
xóa <br />
đoạn gen, chiếm tỷ lệ 60‐65%, đột biến lặp <br />
‐ Đối với mẫu bệnh nhân: Vị trí c.7241 và <br />
đoạn chiếm khoảng 10‐15%, phần còn lại là đột <br />
c.7242 của genbank lần lượt là 2 nucleotid A và <br />
biến điểm, đột biến nhỏ hoặc đột biến tại vị trí <br />
C, tuy nhiên ở bệnh nhân không xuất hiện 2 <br />
cắt <br />
nối intron‐exon(9). Do tần suất phân bố kiểu <br />
nucleotid này. Ngoài ra, nucleotid vị trí c.7243 <br />
đột biến như vậy nên quy trình chẩn đoán đột <br />
bình thường là C bị thay đổi thành T. Đột biến <br />
biến gen dystrophin được bắt đầu bằng việc <br />
này làm xuất hiện codon kết thúc tại codon 2425. <br />
chẩn đoán đột biến mất đoạn, có nhiều phương <br />
Đột biến có ký hiệu là p.N2414fr*X2425. <br />
pháp để phát hiện kiểu đột biến này, năm 2010 <br />
‐ Đối với mẹ bệnh nhân: tại vị trí c.7243 bắt <br />
Madania đã phối hợp 2 phương pháp multiplex <br />
đầu xuất hiện sóng đôi, phân tích trình tự các <br />
PCR và real time PCR để chẩn đoán đột biến <br />
đỉnh chúng ta nhận thấy mẹ bệnh nhân có 1 <br />
mất đoạn gen dystrophin(8). Bên cạnh đó các <br />
allele bình thường (trình tự giống genbank) và 1 <br />
nghiên cứu cho thấy kỹ thuật MLPA có rất <br />
allele bị đột biến (có trình tự giống bệnh nhân). <br />
nhiều ưu điểm trong nghiên cứu bệnh DMD, vì <br />
BÀN LUẬN <br />
ngoài việc phát hiện đột biến mất đoạn, nó còn <br />
giúp phát hiện các đột biến lặp đoạn gen(5,2). Một <br />
Loạn dưỡng cơ Duchenne là bệnh di truyền <br />
trong những trở ngại lớn của việc chẩn đoán di <br />
liên kết với nhiễm sắc thể giới tính X, do đột <br />
truyền bệnh DMD là việc phân tích phát hiện <br />
biến gen Dystrophin nằm trên nhiễm sắc thể giới <br />
đột biến điểm, đây là nguyên nhân thường gặp <br />
tính X, do vậy bệnh thường biểu hiện ở trẻ em <br />
thứ hai sau đột biến mất đoạn. Do gen <br />
và hiếm khi gặp ở trẻ nữ. Các nhà nghiên cứu <br />
<br />
Nhi Khoa<br />
<br />
511<br />
<br />
Nghiên cứu Y học <br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014<br />
<br />
dystrophin là một gen lớn, cấu trúc gồm 79 <br />
exon, trong khi đó đột biến điểm lại rải rác khắp <br />
chiều dài gen chứ không tập trung tại các vùng <br />
trọng điểm như đột biến mất đoạn nên việc <br />
phân tích rất tốn kém về công sức và thời gian <br />
cũng như kinh phí. Năm 2006, Hamed cùng <br />
cộng sự đã xây dựng quy trình RT‐PCR để giải <br />
trình tự cDNA của gen dystrophin. Hamed đã <br />
thiết kế 76 đoạn mồi gắn đặc hiệu với phân tử <br />
cDNA, sau đó tác giả khuếch đại cDNA và giải <br />
trình tự toàn bộ vùng gen mã hóa của <br />
dystrophin. Nghiên cứu này đã phát hiện được <br />
10 bệnh nhân bị đột biến điểm và đột biến nhỏ(3). <br />
Ở Việt Nam, vào năm 2009, nhóm nghiên cứu <br />
chúng tôi đã ứng dụng kỹ thuật RT‐PCR trong <br />
chẩn đoán đột biến mất đoạn của gen <br />
dystrophin(10). Tuy nhiên kỹ thuật RT‐PCR đòi <br />
hỏi nhiều công đoạn, kinh nghiệm cũng như kỹ <br />
năng cao của người phân tích, do vậy tỷ lệ thành <br />
công của kỹ thuật không cao. Trong nghiên cứu <br />
của Hamed, tác giả phân tích 15 bệnh nhân <br />
DMD không có đột biến mất đoạn và lặp đoạn <br />
gen dystrophin, nhưng chỉ phát hiện 10 bệnh <br />
nhân bị đột biến điểm, trong khi đó theo lý <br />
thuyết thì hầu hết các bệnh nhân này phải có đột <br />
biến điểm. Trong nghiên cứu trước của chúng <br />
tôi, kỹ thuật RT‐PCR chỉ phát hiện được 50% <br />
bệnh nhân DMD bị đột biến mất đoạn(10), trong <br />
khi đó nếu ứng dụng kỹ thuật MLPA thì tỷ lệ <br />
này là 63,6%(2). Do các hạn chế đó nên một số tác <br />
giả vẫn sử dụng kỹ thuật giải trình tự trên DNA <br />
của vùng gen dystrophin(12), trong nghiên cứu <br />
này chúng tôi cũng ứng dụng giải trình tự trực <br />
tiếp trên phân tử DNA. <br />
Đối với gia đình bệnh nhân thứ nhất, khi <br />
phân tích kết quả giải trình tự exon 51 của bệnh <br />
nhân DMD 28 chúng ta nhận thấy tại vị trí <br />
c.7402, nucleotid của genbank là G, trong khi đó <br />
của bệnh nhân là nucleotid T. Đột biến làm thay <br />
đổi codon 2468 bình thường là GAG (mã hóa <br />
cho acid amin glutamin) thành TAG là codon <br />
kết thúc, làm quá trình tổng hợp protein <br />
dystrophin bị kết thúc sớm. Việc tổng hợp <br />
protein dystrophin bị cắt cụt sẽ làm mất chức <br />
năng của protein, làm protein không bảo vệ <br />
<br />
512<br />
<br />
được tế bào cơ, do vậy tế bào cơ bị thoái hóa dần <br />
và gây nên bệnh lý DMD. Kiểm tra kết quả trên <br />
NCBI chúng tôi xác định đột biến này đã được <br />
Hwa công bố vào năm 2008 trên tạp chí J <br />
Formos Med Assoc(6). Đột biến được ký hiệu là <br />
p.E2468X. Một đặc điểm của bệnh nhân DMD là <br />
2/3 bệnh nhân nhận gen bệnh từ người mẹ mang <br />
kiểu gen dị hợp tử, 1/3 bệnh nhân là do đột biến <br />
mới phát sinh. Do vậy khi phát hiện đột biến ở <br />
bệnh nhân chúng ta phải kiểm tra kiểu gen của <br />
người mẹ xem có mang gen bệnh hay không, <br />
điều này rất quan trọng trong tư vấn di truyền <br />
cũng như giúp chẩn đoán trước sinh bệnh DMD. <br />
Kết quả của mẹ bệnh nhân DMD 28 cho thấy, tại <br />
vị trí c.7402 mà bệnh nhân bị đột biến xuất hiện <br />
sóng đôi, trong đó 1 đỉnh tương ứng với <br />
nucleotid G (giống genbank) và 1 đỉnh nucleotid <br />
T (giống kết quả bị đột biến ở bệnh nhân).Điều <br />
này chứng tỏ người mẹ bị đột biến dị hợp tử tại <br />
c.7402G>T, và người mẹ đã truyền allele bị bệnh <br />
cho con trai là bệnh nhân DMD 28. <br />
Đối với gia đình thứ hai, kết quả giải trình tự <br />
của bệnh nhân DMD 45 cho thấy ở vị trí c.7241 <br />
và c.7242 của genbank lần lượt là 2 nucleotid A <br />
và C, tuy nhiên ở bệnh nhân không xuất hiện 2 <br />
nucleotid này. Ngoài ra, nucleotid vị trí c.7243 <br />
bình thường là C bị thay đổi thành T. Đột biến ở <br />
bệnh nhân làm thay đổi codon 2414 AAC (mã <br />
hóa cho acid amin asparagine) thành ATG (mã <br />
hóa cho acid amin methionine), đồng thời gây <br />
lệch toàn bộ khung đọc kể từ codon 2414 đến <br />
codon 2425, và codon 2425 là TAG, đây là codon <br />
kết thúc. Như vậy sự tổng hợp protein <br />
dystrophin bị cắt cụt, làm thay đổi cấu trúc và <br />
chức năng của protein dystrophin và gây bệnh <br />
DMD. Dạng đột biến này được ký hiệu là <br />
p.N2414fr*X2425. Đối với mẹ bệnh nhân: tại vị <br />
trí c.7243 bắt đầu xuất hiện sóng đôi, phân tích <br />
trình tự các đỉnh chúng ta nhận thấy mẹ bệnh <br />
nhân có 1 allele bình thường (trình tự giống <br />
genbank) và 1 allele bị đột biến (có trình tự <br />
giống bệnh nhân). Như vậy chúng ta kết luận <br />
người mẹ mang kiểu gen dị hợp tử và truyền <br />
gen bệnh cho con trai. <br />
<br />
Chuyên Đề Sức Khỏe Sinh Sản và Bà Mẹ Trẻ em <br />
<br />