Nội tiết học Bà mẹ – Thai Nhi và Sơ Sinh (Ấn bản thứ 2, 2026). CHƯƠNG 54: CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN TRONG CHẨN ĐOÁN TRƯỚC SINH VÀ SAU SINH

Nội tiết học Bà mẹ – Thai Nhi và Sơ Sinh: Sinh Lý, Sinh Lý Bệnh và Xử Trí Lâm Sàng (Ấn bản thứ 2, 2026). 
Dịch và Chú giải tiếng Việt: Ths.Bs. Lê Đình Sáng
Maternal-Fetal and Neonatal Endocrinology: Physiology, Pathophysiology, and Clinical Management, 2nd Edition
Imprint: Academic Press. Editors: Christopher S. Kovács, Cheri L. Deal.
Ấn bản tiếng Việt của cuốn sách này là một dự án phi lợi nhuận, được xuất bản duy nhất trên các website yhoclamsang.net và sachyhoc.com của THƯ VIỆN MEDIPHARM.

CHƯƠNG 54: CÁC CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN TRONG CHẨN ĐOÁN TRƯỚC SINH VÀ SAU SINH

Anne-Marie Laberge và Mark E. Samuels

Di truyền Y học, Khoa Nhi, CHU Sainte-Justine và Đại học Montréal, Montreal, QC, Canada; Khoa Nội, Trung tâm Nghiên cứu CHU Ste-Justine, Đại học Montréal, Montreal, QC, Canada

Lợi Ích Và Những Lưu Ý Cho Bác Sĩ Lâm Sàng Khi Sử Dụng Công Nghệ Hệ Gen Học

Các công nghệ hệ gen học hứa hẹn hai lợi ích có liên quan đối với bác sĩ lâm sàng: thứ nhất, tốc độ trả về các dữ liệu y sinh học liên quan đến tình trạng sinh lý của bệnh nhân; và thứ hai, khả năng khảo sát tình trạng sinh lý của bệnh nhân nhiều hơn so với những gì các xét nghiệm trước kỷ nguyên hệ gen học có thể làm được. Ví dụ, xét nghiệm giải trình tự axit deoxyribonucleic (DNA) đơn gen truyền thống dựa trên phương pháp Sanger thường có thời gian trả kết quả tốt nhất là vài tuần, và thường là vài tháng, và chỉ được áp dụng khi các xét nghiệm chẩn đoán truyền thống sơ bộ gợi ý một gen ứng cử viên cụ thể. Đối với một số tình trạng di truyền có thể do đột biến ở bất kỳ gen nào trong số nhiều gen (một tình trạng được gọi là tính không đồng nhất về mặt di truyền), chi phí để giải trình tự tất cả các ứng cử viên có thể là quá đắt đỏ. Trong những trường hợp như vậy, các gen thường được giải trình tự theo chuỗi, bắt đầu với gen thường bị đột biến nhất đối với một kiểu hình cụ thể, sau đó trong trường hợp có kết quả âm tính, tiếp tục với gen thường bị đột biến tiếp theo, và cứ thế tiếp tục. Điều này giúp hạn chế chi phí, nhưng phải trả giá bằng sự chậm trễ kéo dài trước khi đạt được chẩn đoán di truyền phân tử dương tính. Trong trường hợp xấu nhất, một số gen đơn giản là quá lớn nên thực tế không thể giải trình tự chúng hoàn toàn bằng công nghệ Sanger (ví dụ như gen TTN, titin). Ngược lại, giải trình tự tất cả các gen trong hệ gen của bệnh nhân cùng một lúc bằng công nghệ thế hệ mới có thể đắt hơn so với giải trình tự một gen đơn lẻ (mặc dù tùy thuộc vào kích thước của gen, ngay cả điều này cũng không phải lúc nào cũng đúng), nhưng nó làm giảm đáng kể thời gian trả kết quả. Thật vậy, việc trả kết quả trong vòng chưa đầy một tuần hoặc thậm chí một ngày là hoàn toàn khả thi nếu tất cả các công nghệ, quy trình vận hành chuẩn và phê duyệt đạo đức lâm sàng liên quan đã được thiết lập. Thời gian trả kết quả nhanh chóng như vậy có thể mang tính sống còn đối với những bệnh nhân đến phòng khám trong tình trạng cấp tính đe dọa tính mạng, nếu thu được chẩn đoán di truyền phân tử dương tính cho phép quản lý bệnh nhân theo hướng cá thể hóa. (Thuật ngữ y học cá thể hóa hiện nay thường được thay thế bằng y học chính xác (precision medicine), trên cơ sở hợp lý là các bác sĩ lâm sàng luôn cung cấp dịch vụ chăm sóc cá thể hóa ở mức tối đa có thể. Với cả hai thuật ngữ này, hàm ý thường không được nói ra là các công nghệ hệ gen học đang được sử dụng.) Mặc dù vậy, giải trình tự hệ gen với thời gian trả kết quả nhanh chóng (thực chất là xét nghiệm tại điểm chăm sóc – point-of-care) đòi hỏi sự phát triển của hệ thống máy móc, cơ sở hạ tầng kỹ thuật và công nghệ thông tin tiên tiến và đắt tiền, cũng như đội ngũ nhân sự được đào tạo, và mang theo những mối lo ngại về mặt đạo đức có phần mới mẻ cần được giải quyết trước khi các dịch vụ như vậy có thể được triển khai rộng rãi ngay tại mỗi cơ sở chăm sóc tuyến ba. Phạm vi các công nghệ hệ gen học có tiềm năng sẵn có cho phân tích di truyền được thể hiện trong Hình 54.1. Tuy nhiên, cần nhận thức rằng trong hệ gen học, các công nghệ mới thường được sử dụng trước tiên trong nghiên cứu cơ bản, và chỉ được áp dụng trong bối cảnh lâm sàng một khi các thách thức về mặt hậu cần (chẳng hạn như cỡ mẫu và quá trình tinh sạch) được giải quyết, và đạt được ít nhất một số đồng thuận về cách diễn giải các bộ dữ liệu thu được.

Những ví dụ tương tự có thể được đưa ra đối với việc đo lường nồng độ protein hoặc các chất chuyển hóa phân tử nhỏ trong mẫu sinh thiết của bệnh nhân (dù là máu hay mô). Trong mỗi trường hợp, logic cơ bản của phương pháp tiếp cận “hệ gen học” là việc đo lường tất cả các dấu ấn sinh học (biomarkers) có khả năng liên quan, lý tưởng nhất là trong một xét nghiệm duy nhất. Lợi ích kinh tế, như đã lưu ý, là thời gian trả kết quả nhanh hơn, sử dụng các xét nghiệm toàn diện hơn, sẽ giảm thiểu các xét nghiệm chẩn đoán lâm sàng hoặc các phương pháp điều trị y khoa truyền thống không cần thiết hoặc dư thừa, từ đó tối ưu hóa việc quản lý bệnh nhân càng nhanh càng tốt. Sự đánh đổi về chi phí cao hơn của bản thân các xét nghiệm hệ gen học có thể cần được đánh giá theo từng trường hợp cụ thể, trong đó rõ ràng cần phải tính đến các yếu tố phi y khoa, chẳng hạn như chất lượng cuộc sống của bệnh nhân và gia đình bệnh nhân.

Hình 54.1: Các loại phân tích hệ gen học áp dụng cho y học lâm sàng và nghiên cứu nội tiết mẹ/trẻ sơ sinh, được thảo luận trong chương này, bao gồm giải trình tự dựa trên kỹ thuật PCR-Sanger cổ điển, giải trình tự toàn bộ hệ gen hoặc giải trình tự vùng exome dựa trên công nghệ thế hệ mới, giải trình tự RNA, giải trình tự đơn bào và hệ thể protein (proteomics). Hệ gen biểu sinh (Epigenetics) và lập bản đồ hệ gen quang học (optical genome mapping) không được thảo luận; các công nghệ này hiện tại không thường xuyên tham gia vào y học lâm sàng. Các chữ viết tắt: WGS: giải trình tự toàn bộ hệ gen (whole genome sequencing). WES: giải trình tự toàn bộ vùng exome (whole exome sequencing), trong đó các đoạn exon của mRNA được tinh sạch về mặt vật lý và giải trình tự, còn các vùng giữa các gen và vùng intron không được giải trình tự. (Hình ảnh được sử dụng lại theo giấy phép truy cập mở miễn phí của nhà xuất bản, từ von Hardenberg S, et al. Current genetic diagnostics in inborn errors of immunity. Front Pediatr 2024:12:1-13.)

Trong kỷ nguyên của sự hào hứng đối với việc sử dụng hệ gen học, đặc biệt là giải trình tự DNA hệ gen, cần phải ghi nhớ rằng không phải tất cả các biểu hiện lâm sàng hiếm gặp đều mang tính di truyền chỉ vì chúng hiếm gặp. Chúng tôi không cho rằng các công nghệ hệ gen học là thuốc chữa bách bệnh, cả theo nghĩa chẩn đoán hay điều trị. Tuy nhiên, đặc biệt là trong y học nhi khoa, nơi các rối loạn di truyền chiếm một tỷ lệ lớn hơn nhiều trong tổng số ca bệnh so với y học người lớn (được báo cáo là 30% trở lên số ca nhập viện nhi khoa), các công nghệ hệ gen học là những công cụ cực kỳ hữu ích cả trong bối cảnh y khoa thuần túy cũng như kinh tế y tế. Hơn nữa, các công nghệ hệ thể protein và hệ thể chuyển hóa không phụ thuộc vào việc căn nguyên cơ bản gây ra tình trạng của bệnh nhân là do di truyền hay do các yếu tố môi trường.

Mặc dù một số khía cạnh của công nghệ hệ gen học đã có tuổi đời hơn một thập kỷ và được thiết lập vững chắc ở nhiều phòng xét nghiệm trung tâm trên khắp thế giới, những khía cạnh khác mới hơn và tốc độ đổi mới cao vẫn tiếp tục diễn ra. Sự nhiệt tình dành cho mỗi thế hệ lặp lại mới nên được cân bằng với sự thận trọng. Tiềm năng về sự sai lệch “thổi phồng” tích cực đối với những công nghệ này là rất cao, cả ở những nhà phát triển và người dùng cuối. Tuy nhiên, việc giải trình tự bệnh nhân lâm sàng trên quy mô hệ gen hiện đang được áp dụng rộng rãi, trong các chương trình nghiên cứu y sinh học cơ bản và trên lâm sàng, đặc biệt là trong các chuyên ngành nhi khoa và ung thư học. Có rất nhiều câu chuyện thành công ủng hộ mạnh mẽ giá trị lâm sàng của các xét nghiệm chẩn đoán hệ gen học, khi được áp dụng một cách thích hợp.

Giải Trình Tự DNA

Tổng Quan Về Công Nghệ Giải Trình Tự Thế Hệ Mới

Việc giải trình tự DNA hệ gen ở người, cả cho mục đích nghiên cứu và chẩn đoán lâm sàng, đã có từ nhiều thập kỷ trước. Cho đến gần đây, những hạn chế về mặt công nghệ đã giới hạn các xét nghiệm như vậy ở những phần rất nhỏ của hệ gen tại một thời điểm (chẳng hạn như các gen đơn lẻ, hoặc thậm chí là các exon mã hóa đơn lẻ). Ngay từ thuở sơ khai của việc giải trình tự, mục tiêu cuối cùng luôn là khả năng giải trình tự (và diễn giải một cách có ý nghĩa) toàn bộ hệ gen của một bệnh nhân với thời gian trả kết quả hữu ích trên lâm sàng. Điều đáng chú ý là những thách thức cụ thể trong việc hiện thực hóa giấc mơ này, vì một số thách thức trong đó vẫn đang cản trở tính tiện ích của các công nghệ mới. Để hiểu được cơ sở cho những hạn chế (và tiềm năng) về mặt kỹ thuật của giải trình tự thông lượng cao (high-throughput sequencing), cần có một số hiểu biết về cấu trúc của hệ gen người và lịch sử giải trình tự của nó bởi cộng đồng nghiên cứu quốc tế.

Vấn đề lớn đầu tiên đơn giản chính là kích thước của hệ gen người. Mỗi nhân tế bào xô-ma chứa khoảng 6,2 picogram (pg), hay xấp xỉ 6 tỷ cặp bazơ của DNA hệ gen. Vì con người là sinh vật lưỡng bội, chúng ta thường sử dụng hệ gen đơn bội làm tham chiếu, và do đó việc giải trình tự hệ gen của một bệnh nhân mới đòi hỏi ít nhất 3 tỷ bazơ của trình tự có thể sử dụng được. Trên thực tế, đòi hỏi còn nhiều hơn thế, một phần là do hiệu ứng lấy mẫu thống kê; việc giải trình tự hệ gen chính xác một lần theo mức trung bình sẽ dẫn đến khoảng 37% toàn bộ hệ gen vẫn chưa được giải trình tự theo phân phối Poisson. Hơn nữa, mặc dù hệ gen đơn bội được sử dụng mặc định làm tài liệu tham chiếu, nhưng cần có nhiều hơn một tương đương đơn bội để ghi nhận được cả hai alen tại tất cả các vị trí trong hệ gen. Độ phủ tốt của cả hai nhiễm sắc thể là cần thiết để phát hiện biến thể đối với các rối loạn di truyền giả định, đặc biệt là các rối loạn trội (với các đột biến gây bệnh dị hợp tử).