Sử dụng công nghê giải trình tự gen thế hệ mới nghiên cứu bệnh nhân tự kỷ - Phát hiện 2 đột biến mới trên gen RYR3 có liên quan đến kênh vận chuyển ion Ca2+

Tự kỷ là một dạng bệnh rối loạn thuộc hội chứng Rối loạn phát triển lan toả (Rối loạn phổ tự kỷ). Bệnh khởi phát sớm trong 3 năm đầu tiên của cuộc đời, tác động đến sự phát triển của trẻ trong 3 lĩnh vực chính như: tương tác xã hội, ngôn ngữ và hành vi. Tại Mỹ, tỷ lệ trẻ mắc bệnh tự kỷ tính từ những năm 1980 đến nay đã tăng lên gấp 10 lần, ước tính 1/68 trẻ em được chẩn đoán mắc bệnh. Số lượng trẻ trai mắc tự kỷ nhiều hơn trẻ gái. Ở Việt Nam, số lượng trẻ mắc bệnh tự kỷ ngày càng tăng, gây gánh nặng và thách thức không nhỏ cho gia đình và xã hội. Tự kỷ được chứng minh là bệnh do đa gen. Biểu hiện bệnh tự kỷ là do tác động của gen và môi trường. Cho đến nay, đã có hơn 100 gen được xác định có liên quan đến bệnh tự kỷ.

Giải trình tự vùng gen exome (Whole exome sequencing - WES) là một ứng dụng của công nghệ giải trình tự thế hệ mới để xác định các biến thể trên tất cả các vùng mã hóa trong hệ gen. WES ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu các bệnh hiểm nghèo, khó chẩn đoán, không phát hiện rõ nguyên nhân như ung thư, tim mạch, thần kinh... WEB cũng được áp dụng trong chẩn đoán và điều trị trên bệnh tự kỷ.

Nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ nghệ này, Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giao cho Viện Nghiên cứu hệ gen thực hiện đề tài “Giải trình tự toàn bộ vùng mã hóa (exome) ở bệnh nhân tự kỷ Việt Nam” trong nhiệm vụ khoa học thuộc 7 hướng khoa học ưu tiên, mã số VAST02.02/15-16. PGS.TS. Nguyễn Huy Hoàng – chủ nhiệm đề tài cùng nhóm nghiên cứu đã thực hiện đề tài trong 2 năm (2015-2016) với các nội dung nghiên cứu bao gồm: sàng lọc và lựa chọn các bệnh nhân của bệnh tự kỷ ở Việt Nam; tiến hành giải trình tự toàn bộ vùng mã hóa (exome) bệnh nhân tự kỷ trên máy giải trình tự gen thế hệ mới Illumina với độ bao phủ tối thiểu 30X từ DNA tổng số; phân tích đánh giá đưa ra các biến dị di truyền liên quan đến bệnh tự kỷ.

Sau 2 năm nghiên cứu, đề tài đã đạt được các kết quả như sau: thu thập và sàng lọc được 07 bộ hồ sơ và mẫu bệnh phẩm của các bệnh nhân mắc bệnh tự kỷ và thành viên gia đình ở Việt Nam. Giải trình tự exome cho 7 bệnh nhân tự kỷ bằng phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới Illumina. Đề tài đã đưa ra được quy trình giải và phân tích trình tự exome ở bệnh nhân tự kỷ. Bộ số liệu các đột biến gen và biến dị di truyền ở vùng mã hoá liên quan đến bệnh tự kỷ ở 07 bệnh nhân nghiên cứu; Số liệu 285 biến thể của 101 gen ở 07 bệnh nhân có liên quan đến tự kỷ sau khi so sánh với dữ liệu các gen nhạy cảm với phổ tự kỷ của Gene Tests và ApolloGen; Xác định được 16 gen nhạy cảm với phổ tự kỷ có liên quan đến kênh dẫn truyền ion ở 07 là các gen: CACNA1C, CACNA1D, CACNA1E, CACNA1F, CACNA1G, CACNA1H và CACNA1I; Ba con đường (66 gen) có liên quan đến biểu hiện bệnh đặc trưng của các bệnh nhân nghiên cứu (thói gen lặp lại, nhận biết mùi vị và sự phát triển não bộ), trong đó 5 gen (AFF2, NTRK3, CAMK2B, ATP2B2 và GNAO1) có mối tương tác chung cho 3 con đường. Đặc biệt, khi nghiên cứu các gen liên quan đến sự bất thường nội cân bằng ion Ca+ trong quá trình phát triển thần kinh trên gen RYR3, đã phát hiện được hai đột biến mới c.332 T>C, c.9142 C>T ở dạng di hợp tử. Một đột biến c.332 T>C di truyền từ bố và đột biến c.9142 C>Tdi truyền từ mẹ. Đột biến c.332 T>C xảy ra trong exon 4, trong đó T được thay thế bằng C ở vị trí 332 trong cDNA, dẫn đến việc thay thế amino acid Leu (L) bằng Pro (P) tại vị trí 111 trên protein RYR3. Đột biến thứ hai c.9142 C>T phát hiện trên exon 65, trong đó C đã được thay thế bởi T ở vị trí 9142, dẫn đến sự thay đổi của một amino acid ở vị trí 3048, nơi Arg (R) được thay thế bởi Cys (C) trên protein RYR3. Kết quả 2 điểm đột biến này cũng đã được kiểm chứng lại bằng giải trình tự trên máy giải trình tự ABI 3500 ở bố và mẹ của bệnh nhân.

Giải trình tự exon 4 và exon 65 và phả hệ của gia đình bệnh nhân

Ngoài ra đề tài cũng góp phần vào đào tạo 1 tiến sỹ. Một phần kết quả của đề tài được đăng trên tạp chí Công nghệ sinh học và tạp chí quốc tế Genes & Genomics (http://link.springer.com/article/10.1007/s13258-016-0495-2). 

Ngày 21/2/2017, Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm đã nghiệm thu đề tài và đánh giá đề tài đạt loại xuất sắc. Đây có thể coi là nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam trong lĩnh vực nghiên cứu di truyền bệnh tự kỷ bằng phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới. Nghiên cứu giải toàn bộ exome ở bệnh nhân này hoàn toàn phù hợp với xu thế về nghiên cứu di truyền y học cá thể trên thế giới hiện nay. Kết quả góp phần giúp các nhà nghiên cứu di truyền, các bác sỹ có cái nhìn tổng thể về bệnh nhân tự kỷ, từ đó đưa ra hướng chẩn đoán và điều trị chính xác nhất cũng như có lời khuyên di truyền phù hợp cho gia đình bệnh nhân.

Nguồn tin: PGS.TS. Nguyễn Huy Hoàng - Viện Nghiên cứu hệ gen
Xử lý tin: Minh Tâm