ỨNG DỤNG CỦA PCR TRONG Y HỌC

1. KỸ THUẬT PCR (Polymerase chain reaction-Phản ứng chuỗi polymerase)
1.1. Quá trình phát hiện kỹ thuật PCR
Vào một buổi tối cuối tuần của tháng 4 năm 1983, trong lúc đang lái xe trên đường ở
gần vùng đồi núi của California, một ý tưởng loé lên trong đầu của Kary Mullis khi ông phải lùi xe
lại do chạy lố đường, hình ảnh hai làn bánh xe mới tách khỏi hai làn bánh xe cũ: «
Dùng nhiệt
độ tách sợi đôi ADN thành hai mạch đơn
». Lúc đó Kary Mullis chỉ là một nhà hoá sinh học
bình thường, đang làm việc trong một phòng thí nghiệm nhỏ.
Từ ý tưởng đó, Kary Mullis đã phát minh ra kỹ thuật PCR (phản ứng chuỗi polymerase)
vào năm 1985, tạo nên một cuộc cách mạng lớn trong đời sống khoa học. Chỉ sau 8 năm (1993),
K. Mullis đã được trao giải Nobel về hoá học nhờ phát minh này.

1.2. Nguyên lý của kỹ thuật PCR
Từ một đoạn ADN chọn lọc , nó sẽ được nhân lên gấp hàng triệu lần hoặc hơn nữa trong
một thời gian ngắn. Trong thời gian này, sự sao chép ADN được tạo ra trong môi trường
in vitro

như trong quá trình phân bào.
Để tạo được quá trình này, trước tiên chuỗi ADN kép được làm nóng đến mức bị tách
thành hai nhánh đơn. Làm nguội các nhánh đơn này rồi nhờ xúc tác của enzym ADN polymerase
và các tiền chất deoxynucleotid tương ứng để nhánh ADN bổ sung được tổng hợp. Trong ống
nghiệm, quá trình này không thể tự xảy ra được mà phải có các đoạn ADN mồi (primers) sẽ tổng
hợp với những vị trí bổ sung trên hai chuỗi đơn. Các đoạn mồi khởi động đặc thù thường được
tổng hợp nhân tạo. Từ vị trí gắn của mồi khởi động, nhánh bổ sung sẽ được tổng hợp. Mồi khởi
động mang tính đặc thù riêng cho mỗi ADN có trình tự nhất định. Với mỗi loại mồi khởi động thì

được sử dụng trong việc lập bản đồ gen, phát hiện gen, dòng hoá gen, giải mã trình tự ADN…
PCR được ứng dụng rất rộng rãi trong y học: trong chẩn đoán bệnh ung thư (tìm HPV
trong ung thư cổ tử cung, phát hiện gen APC trong ung thư đại tràng, gen BRCA 1 - BRCA 2
trong ung thư vú, gen TPMT trong bệnh bạch cầu trẻ em, gen IgH và TCRy trong u lympho
không Hodgkin, gen Rb-105 trong u nguyên bào lưới, gen NF-1,2 trong u xơ thần kinh…), nghiên
cứu về hệ kháng nguyên bạch cầu người (HLA, human lymphocyte antigen)…
Trong Vi sinh học, PCR là một phương tiện hữu dụng để
phát hiện các tác nhân vi
sinh vật
gây bệnh trong các trường hợp:
* Tác nhân không thể nuôi cấy thường quy: như các virus (viêm gan B, viêm gan C,
Dengue, HIV, Herpes, CMV, EBV, HPV, virus SARS, H5N1…), các vi khuẩn (
Chlamydia
,
Legionella
,
Mycoplasma
,
Treponema pallidum
…).
* Tác nhân nuôi cấy thường quy cho kết quả chậm:
M. tuberculosis
.
* Tác nhân nuôi cấy thất bại vì có mặt rất ít trong bệnh phẩm, đã bị điều trị kháng sinh
trước đó (vd: Lao thất bại nuôi cấy, viêm màng não mủ mất đầu…).
PCR cũng được dùng để
xác định độc tố của vi sinh vật
: Tiểu đơn vị A của độc tố
ruột không chịu nhiệt của
Escherichia coli

Vibrio cholerae
khác, thuộc
các nhóm huyết thanh không gây bệnh tả (trước đây gọi là các Vibrio không ngưng kết;
nonagglutination, NAG).
Clostridium difficile
cũng được định loại thông qua xác định các loại độc
tố riêng biệt của chúng bằng PCR.
PCR còn được dùng để nghiên cứu về
tính kháng thuốc của vi khuẩn
. Từ trước đến
nay, tính kháng thuốc của vi khuẩn gây bệnh được xác định bằng các kỹ thuật dựa trên nuôi cấy
như kháng sinh đồ theo Kirby Bauer (khuếch tán trên thạch) và xác định nồng độ ức chế tối
thiểu (MIC - Minimal Inhibitory Concentration). Các kỹ thuật này chiếm nhiều thời gian nên khó
cho phép có định hướng điều trị kịp thời trong các bệnh nhiễm khuẩn cấp. Ngoài ra, các kỹ thuật
nuôi cấy có hiệu quả phục vụ điều trị không cao đối với một số vi sinh vật, như
Mycobacterium
tuberculosis
, có thời gian tăng trưởng rất dài (nhiều tuần lễ). Với kỹ thuật PCR, người ta có thể
phát hiện nhanh tính kháng thuốc của các chủng vi khuẩn gây bệnh qua khảo sát gen kháng
thuốc. Ví dụ, khảo sát gen
pbp1a
và
2a
của
Streptococcus pneumoniae
bằng kỹ thuật PCR-SSCP,
kỹ thuật PCR phát hiện đột biến kháng Rifamicin ở gen rpoB , phát hiện kháng INH do thiếu gen
catalase (gen Kat G) của vi khuẩn Lao
Trong lĩnh vực ký sinh trùng, người ta dùng kỹ thuật PCR trong chẩn đoán lỵ amíp,
Leishmania

Mycobacterium tuberculosis
by polymerase chain reaction in clinical specimens».
Ind J Tub
, 45.
15.
6. Richard Frothingham (1996), « Applications of the polymerase chain reaction to infectious
disease diagnosis ».
Ann Saudi Med1996
; 16: 657 - 665.
Review Article
.
7. Wayne W. Grody (2006), «Molecular Diagnostics Overview and Focus on Infectious Diseases:
An Expert Interview». PRIVATE
Medscape PathologyPRIVATE "TYPE=PICT;ALT=" Expert
Interview
.

ThS.BS. Mai Văn Tuấn, khoa Vi Sinh-BVTW Huế
(Tổng hợp từ các tài liệu)