Xét nghiệm di truyền tiền làm tổ – PGT

Xét nghiệm di truyền tiền làm tổ là gì?

Xét nghiệm di truyền tiền làm tổ (Preimplantation Genetic Testing – PGT) là kĩ thuật y khoa hiện đại được ứng dụng trong qui trình hỗ trợ sinh sản. Sau khi thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) hoặc tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (ICSI), trứng đã thụ tinh sẽ bắt đầu phân chia để hình thành phôi. Phôi được nuôi cấy trong môi trường đặc biệt của phòng thí nghiệm. Người ta sinh thiết một số tế bào phôi, sau đó phân tích bằng kĩ thuật giải trình tự gen thế hệ mới và lai gen so sánh nhằm phát hiện các bất thường nhiễm sắc thể hoặc đột biến gen trước khi tiến hành cấy ghép phôi vào tử cung người mẹ.

Xét nghiệm di truyền tiền làm tổ có thể được thực hiện thực hiện trong giai đoạn phôi rất sớm nhằm sàng lọc và lựa chọn phôi khỏe mạnh, không mang bất thường di truyền. Do đó, sản phụ thai phụ tăng cơ hội có thai kì trọn vẹn cũng như giảm nguy cơ sinh con bị dị tật bẩm sinh hoặc mắc bệnh di truyền nghiêm trọng.

Ai nên thực hiện xét nghiệm di truyền tiền làm tổ?

Xét nghiệm di truyền tiền làm tổ được khuyến cáo cho các cặp vợ chồng có nguy cơ cao truyền bệnh di truyền cho con. Xét nghiệm giúp cha mẹ tăng khả năng sinh con khỏe mạnh và hạn chế thực hiện những xét nghiệm chẩn đoán xâm lấn trước sinh hoặc đình chỉ thai muộn do phôi mang bệnh lí di truyền nghiêm trọng.

Đối tượng chính được khuyến cáo áp dụng xét nghiệm di truyền tiền làm tổ bao gồm:

• Mang gen lặn gây bệnh trên nhiễm sắc thể thường: với những cặp vợ chồng này, nguy cơ phôi mang bệnh là 25%
• Mang gen trội gây bệnh trên nhiễm sắc thể thường: nguy cơ phôi mang bệnh là 50%
• Bệnh sử gia đình mắc các bệnh liên kết với nhiễm sắc thể giới tính X : nguy cơ sinh con trai mang bệnh liên quan đến nhiễm sắc thể X là 25%
• Có chuyển đoạn nhiễm sắc thể (mất hoặc dư nhiễm sắc thể): có thể dẫn đến sảy thai tái diễn, phôi thai làm tổ thất bại

Ảnh: Sơ đồ di truyền gen trội từ cha mẹ sang con
Nguồn: U.S. National Library of Medicine

Ảnh: Cơ chế di truyền gen lặn trên nhiễm sắc thể X
Nguồn: U.S. National Library of Medicine

Ảnh: Chuyển đoạn không cân bằng
Nguồn: U.S. National Library of Medicine

Phân loại

PGT-A (Pre-implantation Genetic Testing for Aneuploidies)

PGT-A là kĩ thuật xét nghiệm di truyền tiền làm tổ nhằm phát hiện tình trạng lệch bội nhiễm sắc thể trong phôi. Lệch bội nhiễm sắc thể xảy ra khi tế bào phôi có số lượng nhiễm sắc thể nhiều hơn hoặc ít hơn so với bình thường. Lệch bội nhiễm sắc thể dẫn đến các hội chứng di truyền phổ biến như hội chứng Down hay hội chứng Turner.

Người ta sử dụng kĩ thuật giải trình tự gen thế hệ mới và lai gen so sánh để phân tích nhiễm sắc thể trong các tế bào từ phôi sinh thiết, sau đó xác định tình trạng lệch bội. PGT-A là kĩ thuật bổ sung hiệu quả cho phương pháp thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) vì chúng có khả năng sàng lọc và chọn lựa những phôi có bộ nhiễm sắc thể bình thường để chuyển vào tử cung.

Do đó, PGT-A được áp dụng rộng rãi nhằm cải thiện hiệu quả điều trị trong những trường hợp sau:

• Sản phụ lớn tuổi
• Sản phụ sẩy thai nhiều lần
• Cặp vợ chồng thực hiện IVF nhưng thất bại nhiều lần
• Người chồng vô sinh nặng

PGT-M (Pre-implantation Genetic Testing for Monogenic Disorders)

PGT-M là kĩ thuật xét nghiệm di truyền tiền làm tổ nhằm phát hiện đột biến gen đơn lẻ gây ra bệnh di truyền. Xét nghiệm này chủ yếu được chỉ định cho những cặp vợ chồng có tiền sử gia đình mắc các bệnh di truyền đã biết do đột biến trên một gen duy nhất.

Phương pháp xét nghiệm này được sử dụng nhằm xác định các đột biến gen đơn lẻ gây ra nhiều bệnh di truyền nguy hiểm như:

• Xơ nang
• Bệnh Huntington
• Loạn dưỡng cơ
• U xơ thần kinh loại 1
• Bệnh Tay-Sachs
• Thiếu máu hồng cầu hình liềm

Đối với xét nghiệm PGT-M, người ta sử dụng phản ứng chuỗi polymerase (PCR) nhằm khuếch đại và phân tích ADN từ tế bào phôi, từ đó phát hiện đột biến gen gây bệnh dựa trên trình tự nucleotide đặc hiệu. Tuy nhiên, một bệnh di truyền có thể do nhiều đột biến gen khác nhau gây ra, ví dụ như bệnh xơ nang. Do đó, chúng gây khó khăn cho quá trình phát hiện tất cả các đột biến hiếm gặp gây ra bệnh, dẫn đến một số hạn chế nhất định trong xét nghiệm PGT-M.

Ngoài ra, PGT-M cũng có thể phát hiện đột biến gen làm tăng nguy cơ mắc một số bệnh như BRCA1 (gen gây ra ung thư vú/ung thư buồng trứng di truyền) hoặc những rối loạn di truyền liên quan đến nhiễm sắc thể giới tính X bằng cách phân tích trình tự gen hoặc vùng gen cụ thể.

Ảnh: Cấu trúc ADN
Nguồn: Labster Theory pages

PGT-SR (Preimplantation Genetic Testing for Structural Rearrangements)

Mục đích chính của phương pháp PGT-SR là phát hiện các dạng cấu trúc nhiễm sắc thể bất thường như mất , lặp , đảo đoạn và chuyển vị giữa những nhiễm sắc thể khác nhau. Những bất thường này có thể dẫn đến sảy thai liên tiếp, thai chết lưu hoặc sinh con mắc hội chứng di truyền nghiêm trọng.

PGT-SR sử dụng kĩ thuật giải trình tự gen thế hệ mới, do đó, chúng có thể phân tích đồng thời hàng triệu đoạn ADN nhỏ trong tế bào lấy từ phôi. Sau đó, người ta so sánh trình tự này với bộ gen chuẩn nhằm phát hiện chính xác bất thường nhiễm sắc thể.

Ngoài ra, kĩ thuật giải trình tự gen thế hệ mới cho phép phân tích sâu hơn toàn bộ gen hoặc các vùng gen cụ thể liên quan đến bất thường cấu trúc nhiễm sắc thể, vì vậy độ chính xác và hiệu quả của xét nghiệm được âng cao.

Ảnh: Đột biến mất đoạn nhiễm sắc thể
Nguồn: U.S. National Library >

Ảnh: Đột biến mất đoạn nhiễm sắc thể
Nguồn: U.S. National Library of Medicine

Ảnh: Lặp đoạn nhiễm sắc thể
Nguồn: U.S. National Library of Medicine

Quy trình thực hiện

Bước 1. Thu nhận trứng và thụ tinh

Trứng được thu nhận từ người nữ thông qua quy trình kích thích rụng trứng, sau đó thụ tinh với tinh trùng trong môi trường phòng thí nghiệm.

Bước 2. Theo dõi quá trình phát triển của phôi

Chuyên viên y tế sẽ kiểm tra trứng, nếu có hai nhân hiện diện nghĩa là quá trình thụ tinh thành công. Các phôi tiếp tục phân chia và phát triển thành phôi đa bào.

Bước 3. Sinh thiết phôi

Đến ngày thứ 5, phôi đạt đến giai đoạn phôi nang (blastocyst), chuyên viên y tế sẽ tiến hành sinh thiết phôi.

Bước 4. Phân tích di truyền

Sau khi sinh thiết, tế bào phôi được phân tích di truyền bằng các kĩ thuật sinh học phân tử như PCR, FISH, CGH hoặc NGS nhằm xác định bất thường nhiễm sắc thể hoặc đột biến gen có thể ảnh hưởng đến quá trình phát triển khỏe mạnh của thai nhi.

Bước 5. Đánh giá kết quả

Sau khi có kết quả phân tích di truyền, phôi được đánh giá và phân loại phôi dựa trên tình trạng di truyền.

Bước 6. Chuyển phôi

Phôi không có bất thường di truyền được chuyển vào tử cung người nữ.

Các phương pháp sinh thiết phôi

Sinh thiết thể cực

Sinh thiết thể cực là kĩ thuật nhằm kiểm tra rối loạn nhiễm sắc thể của phụ nữ. Trong chu kì tế bào, trứng tại giai đoạn giảm phân II tạo ra một thể cực duy nhất. Người ta có thể tách và phân tích thể cực này nhằm cung cấp thông tin về thành phần nhiễm sắc thể của trứng. Tuy nhiên, phân tích thể cực không cung cấp thông tin về cấu trúc nhiễm sắc thể của phôi.

Phân tích thể cực giúp thu thập thông tin di truyền từ người mẹ nhưng không phát hiện được bất thường nhiễm sắc thể xảy ra sau quá trình thụ tinh. Vì điểm hạn chế này, kĩ thuật sinh thiết thể cực hiếm khi áp dụng trong lâm sàng.

Sinh thiết phôi giai đoạn phân cắt

Sinh thiết phôi giai đoạn phân cắt lấy mẫu tế bào phôi tại giai đoạn phân cắt nhằm thực hiện xét nghiệm di truyền. Giai đoạn phân cắt của phôi thường diễn ra vào ngày thứ 3 sau thụ tinh, khi phôi đã phát triển thành 6–8 tế bào. Người ta sử dụng kim vi tiêm để tách một hoặc hai tế bào ra khỏi phôi. Quá trình này cần thực hiện cẩn thận để không ảnh hưởng đến quá trình phát triển phôi.

Trước khi tiến hành tách, người ta ủ phôi 20 phút trong môi trường không chứa canxi và magie để giảm độ bám dính giữa các tế bào. Tiếp theo, phôi được neo giữ một bên bằng ống hút chuyên dụng, bên còn lại, người ta tạo lỗ nhỏ tại màng trong suốt (zona pellucida) để dễ dàng tiếp cận tế bào. Quá trình tạo lỗ có thể thực hiện bằng dung dịch axit tyrode loãng, tia laze hoặc dụng cụ sắc nhọn. Sau đó, ống sinh thiết khác được đưa qua lỗ để hút tế bào và chuyển vào môi trường nuôi cấy.

Tuy nhiên, điểm hạn chế của kĩ thuật sinh thiết phôi giai đoạn phân cắt là tế bào thu được có thể không hoàn toàn đại diện cho toàn bộ phôi. Nguyên nhân do hiện tượng đa dòng, nghĩa là phôi có thể bao gồm nhiều quần thể tế bào khác nhau.

Sinh thiết phôi nang

Sinh thiết phôi nang là kĩ thuật được áp dụng phổ biến nhất trong xét nghiệm di truyền tiền làm tổ. Quá trình hình thành phôi nang bắt đầu vào ngày thứ 5 sau khi thụ tinh, lúc này, phôi có khoảng hơn 100 tế bào. Người ta có thể xác định quá trình này có diễn ra hay không dựa trên mức độ biểu hiện của khối tế bào nội mô và lá nuôi phôi.

Tương tự như kĩ thuật sinh thiết phôi giai đoạn phân cắt, người ta tạo một lỗ nhỏ tại màng trong suốt và sử dụng ống sinh thiết để lấy tế bào từ lá nuôi phôi. Do đó, kĩ thuật này không ảnh hưởng đến khối tế bào bên trong phôi. Sau khi sinh thiết, phôi cần được trữ lạnh bắt buộc. Quá trình xét nghiệm phát hiện lệch bội nhiễm sắc thể thường mất khoảng 24–48 giờ.

Tuy nhiên, điểm hạn chế của kĩ thuật sinh thiết phôi nang là tế bào thu được từ lá nuôi phôi có thể không phản ánh chính xác tình trạng di truyền của khối tế bào bên trong phôi. Nguyên nhân do hiện tượng đa dòng, nghĩa là có nhiều dòng tế bào khác nhau trong cùng một phôi.

Lợi ích và rủi ro

Lợi ích

Xét nghiệm di truyền tiền làm tổ cho phép sàng lọc bất thường nhiễm sắc thể và đột biến gen cũng như lựa chọn phôi khỏe mạnh nhất để chuyển vào tử cung. Do đó, xét nghiệm này giúp tăng cơ hội thụ thai thành công và phòng ngừa bệnh di truyền trên thai nhi. Ngoài ra, xét nghiệm này giúp hạn chế đáng kể nguy cơ mang đa thai cho thai phụ lớn tuổi vì mỗi lần thực hiện chỉ chuyển một phôi đơn lẻ.

Hiện nay, người ta chưa ghi nhận bất kì vấn đề sức khỏe nghiêm trọng nào từ những trẻ sinh ra từ phôi có thực hiện xét nghiệm di truyền tiền làm tổ.

Rủi ro

Tuy xét nghiệm di truyền tiền làm tổ mang lại nhiều lợi ích, chúng vẫn còn hạn chế nhất định trong quá trình xử lí phôi. Nếu thao tác sinh thiết, đông lạnh và rã đông xảy ra sai sót, chúng có thể gây ra những tổn thương nhỏ, dẫn đến nguy cơ phôi không thể làm tổ thành công. Theo thống kê, khoảng 5% phôi thực hiện xét nghiệm di truyền tiền làm tổ bị hư hại.

Ngoài ra, xét nghiệm này có khả năng cho kết quả không chính xác hoàn toàn, đồng nghĩa một số phôi khỏe mạnh có thể bị loại bỏ, mặt khác, phôi mang bất thường nhiễm sắc thể hoặc đột biến gen lại được chọn cấy vào tử cung.

Thời gian thực hiện

Thời gian nhận kết quả xét nghiệm di truyền tiền làm tổ thường dao động từ 2–4 tuần. Tuy nhiên, thời gian thực hiệc có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.

Tranh cãi về vấn đề đạo đức

Trong tương lai, người ta lo ngại các bậc cha mẹ có thể lạm dụng xét nghiệm di truyền tiền làm tổ nhằm tìm kiếm và lựa chọn gen di truyền tốt nhất cho con mình, đồng thời loại bỏ những gen không mong muốn. Do đó, xét nghiệm này làm dấy lên những tranh luận đạo đức xung quanh vấn đề ưu sinh.

Ưu sinh (eugenics) là phong trào cải thiện chất lượng di truyền của con người thông qua kiểm soát quá trình sinh sản và nhân giống chọn lọc. Mục tiêu của ưu sinh là tăng cường đặc điểm di truyền tốt và giảm bớt đặc điểm xấu trong quần thể. Vì vậy, cần có hướng dẫn và quy định pháp lí rõ ràng nhằm đảm bảo sử dụng xét nghiệm di truyền tiền làm tổ có trách nhiệm và đạo đức.

Lời kết

Xét nghiệm di truyền tiền làm tổ là công cụ hiệu quả nhằm hỗ trợ khả năng sinh con khỏe mạnh và giảm nguy cơ trẻ sinh ra mắc bệnh di truyền nghiêm trọng. Tuy xét nghiệm này mang lại lợi ích to lớn cho các cặp vợ chồng hiếm muộn, chúng cũng gây ra nhiều tranh cãi xung quanh vấn đề đạo đức.