CN. Đặng Thị Minh Phúc

Khoa Xét nghiệm Di truyền Y học

 Nguyên lý xét nghiệm Micro-array

Các đoạn dò (probe) đặc hiệu cho các ổ gen hoặc các vùng gen (locus) muốn khảo sát nằm trên 24 loại nhiễm sắc thể (NST), gồm số 1 đến 22, X và Y, được in lên lam kính đặc biệt (slide) tạo nên một array. Trong đó, những vùng gen quan trọng sẽ được in với khoảng cách và mật độ probe dày hơn, để phát hiện bất thường kích thước nhỏ hơn 1 triệu nucleotide (Mb).

Sau đó, mẫu DNA cần xét nghiệm được đánh dấu huỳnh quang và lai với các probe trên array này. Sau khi lai, tín hiệu huỳnh quang được đọc bằng máy quét Micro-array. Cường độ huỳnh quang phát ra từ các array của nghiệm phẩm sẽ được so sánh với của mẫu chứng, từ đó xác định sự thay đổi số lượng vật liệu di truyền tại các vị trí khảo sát.

Các loại Micro-array

Micro-array được phân thành 3 nhóm chính tùy theo loại probe được in trên lam kính.

• Micro-array để khảo sát biểu hiện gen trong ung thư, chuyển gen: sử dụng probe RNA thông tin (mRNA).
• Micro-array để phân tích đặc tính đa hình SNP, đột biến điểm: thường sử dụng probe gDNA.
• Micro-array để khảo sát sự thêm hoặc bớt một đoạn NST: là dạng Micro-array được áp dụng rộng rãi nhất. Trong xét nghiệm di truyền phôi trước làm tổ (PGT), probe được sử dụng là những đoạn oligonucleotide từ 15 - 20 base đặc hiệu cho các vùng gen rải rác toàn bộ bộ NST để khảo sát số lượng NST. Trong chẩn đoán trước sinh và sau sinh, probe là những đoạn oligonucleotide ngắn, từ 20-30 base được thiết kế đặc hiệu cho những vùng mang gene có chức năng đã biết trên NST để tìm kiếm những bất thường gây ra các dị tật bẩm sinh hay hội chứng di truyền.

Ưu điểm của microarrray

Kỹ thuật NST đồ phân tử Micro-array có thể khảo sát hết bộ NST và phát hiện các bất thường mức độ dưới kính hiển vi (sub-microscopic). Đặc biệt, Micro-array có khả năng phát hiện rất chính xác các đột biến về số lượng đoạn gen hoặc đoạn DNA (còn gọi là microdeletion, microduplication, hay copy number variant).

Hiện nay Micro-array là phương pháp ưu tiên được sử dụng thay thế cho xét nghiệm karyotype nhuộm band G, FISH (lai tại chỗ phát huỳnh quang) và NGS (giải trình tự gen thế hệ mới) khi nghi ngờ bệnh nhân có bất thường về cấu trúc và số lượng NST.

Trong y học, Micro-array đã được áp dụng vào xét nghiệm mẫu máu, dịch ối, gai nhau và mô thai sẩy trong chẩn đoán trước sinh, sau sinh hoặc tế bào phôi sinh thiết trong xét nghiệm di truyền phôi trước làm tổ (PGT) nhằm phát hiện các bất thường về số lượng gen và NST gây ra các hội chứng dị tật bẩm sinh, thiểu năng trí tuệ.

Micro-array trong chẩn đoán trước sinh và sau sinh

Xét nghiệm Micro-array được ưu tiên chỉ định trong các trường hợp sau:

• Thai dị tật bẩm sinh, chậm tăng trưởng trong tử cung
• Thai bị chết lưu hoặc sẩy chưa rõ nguyên nhân
• Trẻ em hoặc người lớn bị thiểu năng trí tuệ, chậm phát triển về tâm thần vận động, dị tật bẩm sinh, nghi ngờ bất thường di truyền do microdeletion/microduplication NST
• Các cặp đôi bị sẩy thai liên tiếp chưa rõ nguyên nhân

Đối với những mẫu này, mẫu DNA bệnh nhân và DNA đối chứng được lai với array có từ 60.000 probe (60K) đến 100.000 probe (100K) đặc hiệu đã biết. Hiện tượng tăng hoặc giảm tín hiệu sau khi lai sẽ phản ánh chính xác hiện tượng thêm đoạn hoặc mất đoạn của NST tương ứng (hình 1).

 

 

 

Hình 1. Tín hiệu giảm ở vị trí 22q11.21 (mũi tên) chứng tỏ NST 22 bị xóa mất một đoạn dài 2,9Mb gây hội chứng DiGeorge.

 

Micro-array trong xét nghiệm di truyền phôi trước làm tổ (PGT)

Đối với các cặp đôi bị vô sinh hoặc sẩy thai liên tiếp do bất thường NST, tuổi lớn, chuyển phôi nhiều lần thất bại, tiền căn sinh con dị tật bẩm sinh, … có thể thực hiện xét nghiệm di truyền phôi trước làm tổ bằng Micro-array. Xét nghiệm PGT giúp tăng tỉ lệ thành công trong thực hiện thụ tinh trong ống nghiệm.

Sau khi thụ tinh trong ống nghiệm, phôi ở ngày 5 sẽ được sinh thiết lấy ra từ 5 đến 8 tế bào lá nuôi phôi. Bộ gen DNA của các tế bào này được nhân bản lên nhiều lần để thực hiện xét nghiệm Micro-array. Hiện tượng tăng hoặc giảm tín hiệu sau khi lai sẽ phản ánh chính xác sự thêm đoạn hoặc mất đoạn của NST tương ứng (hình 2 và 3).

Hình 2. Tín hiệu tăng ở tất cả các NST, từ số 1 đến 22 cho thấy phôi bị triploidy (3n).

Hình 3. Phôi có bất thường NST không cân bằng do thừa kế từ cha mang chuyển đoạn cân bằng. a) NST số 2 có tín hiệu tăng, tương ứng nhân đoạn vùng 2p25.1 đến 2p11.1 và 2q11.1 đến 2q32.3. b) NST số 13 có tín hiệu giảm, tương ứng xóa đoạn vùng 13q11 đến 13q14.12.

 

Liên hệ xét nghiệm

Khoa Xét nghiệm Di truyền Y học – Bệnh viện Từ Dũ

191 Cống Quỳnh, Quận 1, TPHCM; Khu N – Lầu 3

ĐT: 028 5404 2829 – 239 hoặc số trực tiếp: 028 5404 2812

 

Tài liệu tham khảo

Lockwood W.W., Chari R., Chi B., Lam W.L. (2005).  Recent advances in array comparative genomic hybridization technologies and their applications in human genetics.  European Journal of Human Genetics volume 14: 139–148 

Marwan Shinawi and Sau Wai Cheung (2008). The array CGH and its clinical applications. Drug Discovery Today 13 (17-18): 760-70

Oostlander AE, Meijer GA, Ylstra B: Micro-array-based comparative genomic hybridization and its applications in human genetics. Clin Genet 2004; 66: 488–495.