Bệnh não động kinh là một đề tài bệnh lý phức tạp với căn nguyên đa dạng, thường gây ra hậu quả nặng nề về phát triển thần kinh ở trẻ em. Việc chẩn đoán chính xác nguyên nhân di truyền, đặc biệt là các đột biến gen, đóng vai trò then chốt trong việc định hướng điều trị và tư vấn di truyền hiệu quả. Tuy nhiên, tại Việt Nam, thông tin về mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình của bệnh não động kinh còn hạn chế. Do đó, việc nghiên cứu chuyên sâu về vấn đề này là vô cùng cần thiết.

 

Nhằm xác định các đột biến gen gây bệnh trên đề tài bệnh nhi Việt Nam mắc bệnh não động kinh bằng công nghệ giải trình tự thế hệ mới toàn bộ vùng mã hóa (WES), đồng thời phân tích mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình của bệnh, TS. Đỗ Thị Thu Hằng cùng các cộng sự tại Khoa Y - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã thực hiện đề tài: “Phân tích đột biến gen và mối quan hệ kiểu gen - kiểu hình trong bệnh não động kinh bằng giải trình tự toàn bộ vùng mã hóa”.

Sau một thời gian triển khai, đề tài đã đạt được những kết quả quan trọng trong từng nội dung nghiên cứu:

1. Tuyển chọn bệnh nhân và thu mẫu máu

Từ tháng 01/2019 đến 02/2021, đề tài đã sàng lọc và tuyển chọn thành công được 80 bệnh nhân được chẩn đoán mắc bệnh não động kinh, đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn nghiên cứu. Trong số này, 14 bệnh nhân được chẩn đoán hội chứng Ohtahara, 16 bệnh nhân hội chứng Dravet, 6 bệnh nhân hội chứng West, 5 bệnh nhân hội chứng Lennox-Gastaut, 4 bệnh nhân Doose, 5 bệnh nhân Landeau-Kleffner, 4 bệnh nhân Continuous spikes and waves during sleep (CSWS), và 26 bệnh nhân thuộc nhóm không phân loại được hội chứng. Đối với tất cả bệnh nhân tham gia, đề tài đã tiến hành thu thập mẫu máu của cả bệnh nhân và bố mẹ.

2. Thực hiện giải trình tự toàn bộ vùng mã hóa (WES) trên các bệnh nhân

Đề tài đã tiến hành tách chiết DNA từ 80 mẫu máu bệnh nhân và 160 mẫu máu bố mẹ, đảm bảo tất cả mẫu DNA đều đạt chất lượng cao cho phân tích tiếp theo (thể tích 50 µl, nồng độ 80-150 ng/µl, OD260/280 trong khoảng 1.8-2.0). Sau quá trình giải trình tự trên máy NGS, dữ liệu WES thu được ở định dạng *.fastq với dung lượng trung bình 7.6 GB mỗi mẫu. Các trình tự đọc có chất lượng base cao (Q20 trung bình 97.7%, Q30 trung bình 94%) và độ phủ trung bình mỗi vị trí là 115x, chứng tỏ chất lượng dữ liệu đạt tiêu chuẩn cho các bước phân tích sâu hơn.

3. Phân tích dữ liệu WES

Trên 80 bệnh nhân đã được giải trình tự WES, đề tài đã thành công trong việc phân tích dữ liệu và thu được bộ biến thể tiềm năng cho từng bệnh nhân. Cụ thể, số lượng biến thể ban đầu (từ phần mềm NextGENe) dao động từ 120.000 đến 190.000 biến thể trên mỗi mẫu bệnh nhi. Sau đó, các biến thể này được lọc qua "Panel Bệnh não động kinh" gồm 283 gen (sử dụng phần mềm Geneticist Assistant) với các điều kiện lọc loại bỏ đột biến "Synonymous", dự đoán "Benign" và có tần số allele nhỏ ≥ 1%. Kết quả, chỉ còn lại từ 1-4 biến thể tiềm năng trên mỗi bệnh nhi để phân tích chuyên sâu ở bước tiếp theo.

4. Kiểm tra lại các biến thể bằng giải trình tự Sanger và phân loại

Dựa trên các biến thể tiềm năng thu được, đề tài đã thiết kế mồi và tiến hành kiểm tra lại bằng giải trình tự Sanger trio (bố, mẹ, con) trên tất cả bệnh nhân. Đối với các biến thể gây bệnh đã được xác nhận bằng Sanger, đề tài đã phân tích chuyên sâu bằng nhiều công cụ sinh tin và dựa trên các cơ sở dữ liệu đáng tin cậy, cập nhật. Cuối cùng, các biến thể được phân loại khả năng gây bệnh bằng bộ tiêu chuẩn ACMG-2015.

5. Xác định hiệu quả chẩn đoán của WES và phân tích mối quan hệ kiểu gen - kiểu hình

Kết quả phân tích cho thấy WES có hiệu quả chẩn đoán đột biến gây bệnh trên 30/80 bệnh nhân (đạt tỷ lệ 37.5%). Hiệu quả chẩn đoán này cao hơn đáng kể (có ý nghĩa thống kê, P-values = 0.049) ở nhóm bệnh nhân khởi phát sớm (<12 tháng) so với nhóm khởi phát muộn (≥12 tháng). Mặc dù không có ý nghĩa thống kê do số lượng bệnh nhân ít ở từng nhóm, hiệu quả chẩn đoán cũng cao hơn đáng kể ở hai nhóm hội chứng Ohtahara và Dravet so với các nhóm hội chứng còn lại. Về mối quan hệ kiểu gen-kiểu hình, các đột biến gây bệnh thuộc 16 gen khác nhau, chủ yếu là các gen mã hóa kênh ion (đặc biệt là kênh natri điện áp) và phần lớn là các biến thể sai nghĩa nằm trong các vùng chức năng quan trọng của protein. Đặc biệt, gần 1/3 bệnh nhân đã có thay đổi điều trị dựa trên các biến thể được xác định, với hầu hết cho thấy tác động tích cực trong vòng sáu tháng theo dõi.

Nghiên cứu này là một công trình tiên phong tại Việt Nam, tập trung làm sáng tỏ bản chất di truyền của bệnh não động kinh thông qua việc ứng dụng công nghệ giải trình tự toàn bộ vùng mã hóa (WES). Kết quả nghiên cứu đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc, đặc biệt là trong việc xác định hiệu quả chẩn đoán của WES đối với bệnh não động kinh, cũng như phân tích chi tiết mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình của bệnh. Những phát hiện này không chỉ mang tính mới và giá trị khoa học cao (đã được công bố chi tiết trong các ấn phẩm khoa học), mà còn có ý nghĩa thực tiễn to lớn.

Về mặt ứng dụng, kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả trong công tác chẩn đoán, điều trị, tiên lượng và tư vấn di truyền cho các hội chứng bệnh não động kinh. Dựa trên thành quả này, xét nghiệm WES đã được triển khai rộng rãi cho các bệnh nhi tại khu vực phía Nam, đặc biệt là tại các bệnh viện lớn như Nhi Đồng 1, Nhi Đồng 2 và Nhi Đồng Thành Phố. Hiện tại, xét nghiệm WES cho bệnh não động kinh đã được đưa vào danh mục xét nghiệm tại nhiều đơn vị y tế uy tín như Đại học Y Dược TP. HCM và Viện Di truyền Y học. Từ những thành công này, đề tài kiến nghị tiếp tục đẩy mạnh ứng dụng công nghệ giải trình tự thế hệ mới nói chung và kỹ thuật WES nói riêng trong nghiên cứu và chẩn đoán các bệnh lý thần kinh cũng như các bệnh lý di truyền khác.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21078/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)