BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI

BỘ Y TẾ

HOÀNG HẢI YẾN

GIÁ TRỊ CỦA PHƯƠNG PHÁP
GIẢI TRÌNH TỰ GEN THẾ HỆ MỚI
PHÁT HIỆN LỆCH BỘI NHIỄM SẮC THỂ THAI
BẰNG DNA THAI TỰ DO TRONG MÁU MẸ

TIỂU LUẬN TỔNG QUAN

HÀ NỘI - 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ


2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI

HOÀNG HẢI YẾN

GIÁ TRỊ CỦA PHƯƠNG PHÁP
GIẢI TRÌNH TỰ GEN THẾ HỆ MỚI
PHÁT HIỆN LỆCH BỘI NHIỄM SẮC THỂ THAI
BẰNG DNA THAI TỰ DO TRONG MÁU MẸ
Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Huy Thịnh

CPM

: Confined Placental Mosaicism

CRL

: Crown–rump length

DNA

: Deoxyribonucleic acid

DS

: Down Syndrome

HCG

: Human chorionic gonodotropin

KS

: Klinefelter Syndrome

MPS

: Massively parallel sequencing

NGS



4

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

4


5

DANH MỤC HÌNH

5


6

MỞ ĐẦU
Dị tật bẩm sinh và rối loạn di truyền chiếm khoảng 3 – 5% trong tổng số
phụ nữ mang thai trên toàn thế giới [1]. Bất thường nhiễm sắc thể (NST)
chiếm tỷ lệ 1:150 trẻ sinh sống [2], là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong và
bệnh tật cho trẻ sơ sinh [3]. Chiếm khoảng 85% của những bất thường này là
do lệch bội NST 21, 18, 13 và NST giới tính gây ra hội chứng Down,
Edwards, Patau, Turner...., còn lại là một số bất thường về cấu trúc và vi mất
đoạn NST hiếm gặp khác [4].
Cho đến nay, trên thế giới vẫn chưa có biện pháp nào phòng ngừa tình
trạng thai mắc các hội chứng do bất thường NST. Chính vì vậy, việc phát hiện
sớm bất thường NST bằng sàng lọc, chẩn đoán trước sinh và tư vấn di truyền

lấn có tỷ lệ phát hiện trisomy 21 gây hội chứng Down trên 99% với tỷ lệ
dương tính giả thấp dưới 1% [13].
Trong phần tổng quan này, chúng tôi sẽ trình bày về các phương pháp
sàng lọc lệch bội NST truyền thống và giá trị của cffDNA trong sàng lọc
trước sinh không xâm lấn bằng phương pháp giải trình tự thế hệ mới.

7


8

TỔNG QUAN
1. Nhiễm sắc thể
1.1. Khái niệm:
NST là thành phần nằm bên trong tế bào có thể quan sát được ở kỳ giữa
của hoạt động nguyên phân, trong cấu trúc của NST chứa DNA, trên DNA
mang các gen quy định các đặc điểm cấu tạo của cơ thể.
Ở người bình thường, mỗi tế bào lưỡng bội (2n) mang 46 NST chia
thành 23 cặp giống nhau gọi là cặp NST tương đồng với mỗi cặp có 1 NST
nhận từ bố và 1 NST nhận từ mẹ, trong đó gồm 22 cặp NST thường có mặt ở
cả người nam và người nữ, 1 cặp NST giới tính khác nhau ở hai giới, ở người
nam cặp NST giới tính gồm 2 chiếc khác nhau ký hiệu là XY và ở người nữ
gồm 2 chiếc giống nhau được ký hiệu là XX.
Tinh trùng và trứng được hình thành qua quá trình giảm phân có bộ
NST đơn bội (n) với 23 NST trong đó mỗi cặp NST tương đồng chỉ còn lại 1
trong 2.
Các bất thường về số lượng hoặc cấu trúc của NST thường gây ra
những hậu quả nghiêm trọng như sảy thai, dị tật bẩm sinh, ung thư…
1.2. Các bất thường NST thường gặp
Các NST có thể bị bất thường về số lượng hoặc cấu trúc. Các biến đổi

Đơn bội (n): Bộ NST có trong các giao tử sau giảm phân, ở người n = 23.
Thể tam nhiễm (trisomy, thể tam nhiễm): Tăng thêm 1 NST của 1 cặp NST
nào đó, thay vì có 2 NST tương đồng thì có tới 3 NST tương đồng. Ví dụ như

-

trường hợp thể tam nhiễm 21 gây hội chứng Down.
Thể đơn nhiễm (monosomy, thể đơn nhiễm): Thiếu 1 NST của 1 cặp NST nào
đó, thay vì có 2 NST tương đồng thì chỉ còn lại 1 NST. Ví dụ như trường hợp
thể đơn nhiễm X gây hội chứng Turner.
Hậu quả các bất thường NST

- Các bất thường NST gây sảy thai ngẫu nhiên: Ước tính khoảng 50% trường
hợp sảy thai ngẫu nhiên do nguyên nhân bất thường NST.

9


10

- Gây ra các dị tật bẩm sinh: Mặc dầu các loại bất thường NST rất đa dạng
nhưng tất cả các trường hợp bất thường NST đều có những biểu hiện chung
như sau:
Tình trạng phát triển chậm về tâm thần và vận động
Có những biểu hiện bất thường đặc thù trên khuôn mặt
Lùn có thể kèm theo nhẹ cân
Gia tăng tần số của các dị tật bẩm sinh, đặc biệt là các dị tật bẩm sinh
của tim.
- Trong một số trường hợp các bất thường của NST xảy ra ở các tế bào sinh dưỡng
là nguyên nhân của một số loại ung thư ở người: Đến nay đã có hơn 100 trường

Trisomy 18
Trisomy 13
Monosomy X (hội chứng Turner)
Trisomy X
XXY (hội chứng Klinefelter)
XYY

Tỷ lệ
1:800 trẻ sinh sống
1:7500 trẻ sinh sống
1:15,000 trẻ sinh sống
1:5000 trẻ gái
1: 1000 trẻ gái
1:1000 trẻ trai
1:1000 trẻ trai

1.3.1. Hội chứng Down (Down Syndrome – DS)
Hội chứng Down là một bất thường chủ yếu gây ra do thừa 1 NST số 21
trong bộ NST, người bệnh có tới 47 NST do có 3 NST 21 (còn gọi là thể tam
nhiễm 21, trisomy 21) [15]. Sự bất thường này gây ra do rối loạn hoạt động
phân ly của cặp NST 21 trong quá trình phân chia tế bào (hình 4) [16]. Tuy
nhiên, cũng có một tỷ lệ nhỏ người mắc DS do đột biến cấu trúc liên quan đến
NST 21 [17] hoặc thể khảm (là cơ thể có mặt hai dòng tế bào khác nhau, ví dụ
cơ thể vừa có dòng tế bào bình thường 46 NST và dòng tế bào bất thường 47
NST do có 3 NST 21) [18].
DS là hội chứng hay gặp nhất với tần suất 1/700-1/800 trẻ sinh sống
[19], với tỷ lệ nam: nữ là 1,2-1,5:1. Tần suất sinh con mắc DS tăng theo tuổi
mẹ: nguy cơ 1/2000 khi mẹ 20 tuổi và tăng lên 1/100 khi mẹ ở tuổi 40 [20].
Bệnh được Seguin lần đầu mô tả năm 1846 với những đặc điểm hình thái với
tên bệnh “Furfurraceous Idiocy”. Đến năm 1866, John Langdon Down mô tả

những dị tật khác như tật tinh hoàn ẩn, dị dạng đường tiết niệu, đục thủy tinh
12


13

thể bẩm sinh và khe hở môi hàm. Trong quá trình phát triển trẻ DS có nguy cơ
bị bệnh bạch cầu cao gấp 15-20 lần hơn trẻ bình thường, dễ mắc các bệnh
nhiễm khuẩn đặc biệt nhiễm khuẩn hô hấp [19],[23],[24],[25].
1.3.2. Hội chứng Patau [26],[27],[28],[29],[30],[31]
Hội chứng Patau là một bất thường NST chủ yếu gây ra do thừa 1 NST
số 13 trong bộ NST, người bệnh sẽ có tới 47 NST do có 3 NST 13 (còn gọi là
thể tam nhiễm 13, trisomy 13) (hình 6).
Hội chứng Patau được mô tả lần đầu tiên bởi Bartholin vào năm 1657,
nhưng hầu như không được nhận dạng cho đến khi Patau và cộng sự phát hiện ra
nguyên nhân là có 3 NST 13 vào năm 1960. Vì vậy, hội chứng này còn được gọi
là hội chứng Patau. Tần suất khoảng 1/10.000 trẻ được sinh sống . Sự gia tăng
tuổi mẹ khi mang thai cũng làm tăng nguy cơ trisomy 13. Trên 95% trường hợp
thai trisomy 13 bị sảy ngẫu nhiên trong thai kỳ. Hội chứng này được thấy ở nữ
nhiều hơn so với nam, tuy nhiên sự chênh lệch này không nhiều.

Hình 5: Trẻ mắc trisomy 13
Hình 6: Karyotype 47,XX,+13
Các trẻ mắc hội chứng Patau có nhiều biểu hiện dị dạng trên vùng mặt,
tật khe hở môi hoặc hàm, các khe hở thường ở cả 2 phía (hình 5), mắt nhỏ,
thừa ngón sau trục (thừa ngón út). 90% có dị tật tim ngoài ra còn có thể có
những dị dạng khác như thận đa nang, thận ứ nước, tử cung hai sừng.
Do có quá nhiều dị tật nặng nề, nên cơ hội sống của trẻ trisomy 13 rất
thấp, thời gian sống sót trung bình là 7 ngày, 90% bệnh nhân chết trong
năm đầu sau sinh, trong đó 40% là chết chu sinh.



15

thực quản, thoát vị cơ hoành, thận hình yên ngựa hay thận đa nang, không có
thể chai v.v… Các trường hợp khảm có biểu hiện nhẹ hơn.
Những đứa trẻ mắc hội chứng trisomy 18 thường yếu và ít có khả năng
sống sót, thường phải hồi sức ngay sau khi sinh và có những lúc ngưng thở
trong giai đoạn sơ sinh. Trẻ bú yếu, có thể phải nuôi dưỡng qua ống thông
mũi-dạ dày. Tuy nhiên, ngay cả khi được chăm sóc tối ưu, trẻ cũng rất kém
phát triển. Khoảng 50% trẻ chết trong tuần lễ đầu tiên sau sinh, 90% trường
hợp chết trong năm đầu của đời sống. Hiếm cơ trường hợp sống quá 1 năm
và đều có biểu hiện chậm phát triển nặng nề về tâm thần và vận động. Theo
Baty và cộng sự, trung bình một trẻ trisomy 18 còn sống sau sinh có thời gian
điều trị tại hồi sức cấp cứu là 16.3 ngày; dùng máy thở là 10.1 ngày; 13% có
phẫu thuật giai đoạn sơ sinh.
1.3.4. Hội chứng Turner (Turner Syndrome - TS) [32],[33],[34]
Hội chứng Turner (TS) là một bất thường chủ yếu gây ra do chỉ có 1
NST giới tính X do đó người bệnh chỉ có 45 thay vì 46 NST như người bình
thường (Hình 9).
Hội chứng Turner được Ullrich đã mô tả đầu tiên năm 1930. Đến năm
1938, Turner bổ sung thêm nhiều biểu hiện ở người trưởng thành. Năm 1959,
Ford xác định bộ NST của những bệnh nhân này là 45,X. Nguồn gốc NST X
trong hội chứng Turner 45,X. Theo một nghiên cứu thì 75% NST X có nguồn
gốc là từ mẹ. Tần số xuất hiện hội chứng này là 1/5000 trong số trẻ gái sinh
sống. Khoảng 97% trường hợp thai mắc TS đã bị sảy thai ngẫu nhiên và ước
tính có khoảng 15% trường hợp sảy thai ngẫu nhiên liên quan đến hội chứng
này, chỉ một số nhỏ sống đến khi sinh.

15


17

sinh dục và đôi khi có kiểu hình của người nam bình thường nhưng cũng có
thể có biểu hiện giới tính không rõ hoặc có biểu hiện như TS điển hình. Người
mắc TS có trí tuệ bình thường.
Người mắc TS thường có tuổi thọ bình thường, trừ những trường hợp có dị
tật nặng chết ở thời kỳ mới sinh. Các bệnh nhân loại này thường vô sinh, tuy
nhiên có trường hợp có thai sinh con, gặp ở trạng thái khảm.
1.3.5. Hội chứng Klinefelter (47,XXY) [35],[36],[37]
Hội chứng Klinefelter (Klinefelter Syndrome-KS) là một bất thường chủ
yếu gây ra do có 3 NST giới tính XXY thay vì chỉ có XY hoặc XX (chiếm
80% trường hợp) trong đó có 50% trường hợp có NST X thừa xuất phát từ mẹ
(hình 11). Số còn lại có thể được gặp dưới dạng khảm 47,XXY/46,XY
(khoảng 15% trường hợp) và một số trường hợp có trên 2 NST giới tính X
như 48, XXXY và 49, XXXXY.
Năm 1942, Klinefelter và cộng sự đã mô tả hội chứng này. Năm 1959,
Jacob và Strong chứng minh rằng karyotype của người bệnh này là 47,XXY.
Hội chứng được gặp với tần số 1/1000 trẻ sơ sinh nam và thường gặp trong
các trường hợp người mẹ lớn tuổi, trung bình là 32.3 tuổi. Mặc dù kiểu hình
tương đối nhẹ nhưng người ta ước tính có tối thiểu 50% số thai mang
karyotype 47,XXY bị sảy ngẫu nhiên.

17


18

Hình 11: Hội chứng Klinefelter và Karyotype 47,XXY
Trẻ sơ sinh mắc KS có biểu hiện như trẻ bình thường, do đó rất khó để


hết do sự không phân ly của NST Y xảy ra trong phân bào giảm nhiễm lần thứ
hai ở bố. Theo Speed (1989), khả năng sinh sản của những người 47,XYY
khác nhau đáng kể, từ số lượng tinh trùng bình thường đến vô tinh. Nhiều
nam giới 47,XYY vẫn sinh con bình thường, tuy nhiên chưa có nghiên cứu hệ
thống về con của những người này. Về mặt lý thuyết, 50% tinh trùng sẽ bình
thường. Benet và Martin (1988) nghiên cứu NST của 75 tinh trùng từ người
nam 47,XYY thấy tất cả những tinh trùng này đều có một NST giới tính. Tác
giả cho rằng NST giới tính thêm vào đã bị đào thải trong quá trình sinh tinh
[39]. Nghiên cứu của Gonzalez-Merino (2007) trên hai bệnh nhân karyotype
47,XYY có thiểu tinh nặng cho thấy tỷ lệ tinh trùng lệch bội NST là 37 - 38%,
với khoảng một nửa bất thường là do lệch bội NST giới tính [40].
Tâm thần: nhiều trường hợp có tính nết thất thường, thiếu tự chủ, dễ bị
kích động, hung hăng, phạm tội trộm cướp, giết người, vì vậy tần số hội
chứng 47,XYY ở các trung tâm giam giữ tội phạm có thể đến 2/100.

Hình 12: Karyotype 47,XYY
1.3.7. Hội chứng trisomy X (47,XXX) [41],[42]
Được Jacobs mô tả đầu tiên vào năm 1959. Hội chứng trisomy X xuất hiện
với tần số chung là khoảng 1:1000 trẻ sơ sinh gái. Thường gặp 47,XXX (hình
13), có thể khảm 46,XX/47,XXX. Những biểu hiện bên ngoài rất khó phân biệt
19


20

người bệnh với những người bình thường do không có những biến đổi rõ ràng về
hình thái cũng như tâm thần và thể lực. Tuy nhiên, một số người bệnh cũng có
một số bất thường về chức năng sinh sản ở phụ nữ như vô kinh thứ phát, rối loạn
kinh nguyệt, mãn kinh sớm, tỷ lệ mắc bệnh tâm thần phân liệt cao. Những phụ

nguy cơ cho thai phụ, cần phải tính nguy cơ mắc bệnh (phụ thuộc vào tuổi mẹ và
tuổi thai) kết hợp với một số kết quả của siêu âm và xét nghiệm huyết thanh mẹ
trong quá trình mang thai, từ đó tính toán được nguy cơ thực sự của thai nhi,
nguy cơ này sẽ trở thành nguy cơ mắc bệnh cho lần xét nghiệm sàng lọc kế tiếp.
Quá trình này được gọi là sàng lọc nối tiếp (sequential screening) [43]. Trong
tính toán nguy cơ cho thai phụ thường sử dụng phần mềm FMF (UK) trong sàng
lọc thai kỳ 1 và phần mềm Prisca (Immulite), T21 (Gamma) và Life cycle
(Perkin Elmer) trong thai kỳ 2.
2.2.2. Tuổi mẹ và tuổi thai
Việc sàng lọc cho các đối tượng có nguy cơ cao lệch bội NST trong thai
kỳ bắt đầu với tuổi mẹ. Ước tính rủi ro liên quan đến tuổi mẹ của trisomy 21 khi
sinh dựa vào nhiều khảo sát trên thai phụ mang thai trisomy 21. Nguy cơ bất
thường NST tăng theo tuổi mẹ (bảng 2), khi tuổi của mẹ tăng, nguy cơ sinh
con hội chứng Down tăng từ 1/1000 ở 30 tuổi đến1/400 ở tuổi 35 và 1/100 ở
tuổi 40 [44]. Trong khi tuổi của người cha không ảnh hưởng đến nguy cơ lệch
bội NST. Lý thuyết lâm sàng này phù hợp với các nghiên cứu chứng minh
rằng hơn 90% thai nhi mắc trisomy 21 xuất phát từ không phân ly nhiễm sắc
thể 21 trong giảm phân tạo trứng ở mẹ, thông thường là trong giai đoạn giảm
phân I. Ngoài ra, thai bất thường NST có nguy cơ tử vong trong tử cung cao
hơn so với thai bình thường, nguy cơ sẽ giảm theo tuần thai (bảng 3).
21


22

Bảng 2: Mô tả mối liên quan nguy cơ trisomy theo tuổi mẹ
Tuổi mẹ
15-19
20-24
25-29

1:1500

Bảng 3: Ước tính nguy cơ trisomy 21 (1/số đưa ra trong bảng) trong mối
liên quan giữa tuổi mẹ và tuổi thai
Tuổi mẹ (năm)
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42

22

1175
1040
1159
1022
1140
999
1114
969
1081
933
1040
887
989
832
928
768
856
695
776
617
688
536
597
455
507
378
421
307
343
246

547
446
356
280
218
167
128
97
73
55


23

Dựa và xét nghiệm hóa sinh từ huyết thanh mẹ và siêu âm hình thái thai nhi
ở các giai đoạn khác nhau của thai kỳ sẽ tính được nguy cơ bất thường NST cho
thai nhi khi kết hợp với tuổi mẹ và tuổi thai. Ước tính như vậy được so sánh với
tần suất mắc trisomy 21 khi sinh với tần suất mắc trisomy 21 thai nhi từ xét
nghiệm chẩn đoán bằng chọc hút dịch ối và sinh thiết gai rau trong thai kỳ 1 và
thai kỳ 2 (bảng 3) [45].
Nguy cơ trisomy 18, 13 tăng theo tuổi mẹ và giảm theo tuổi thai, tỷ lệ
thai chết trong tử cung giữa 12 và 40 tuần khoảng 80% (bảng 4). Hội chứng
Turner liên quan tới mất một NST X, do vậy bộ NST sẽ là 45,X, không như
trisomy, hội chứng này không liên quan tới tuổi mẹ. Tỷ lệ mắc khoảng 1:1500
tại thời điểm thai 12 tuần, 1:3000 tại 20 tuần và 1:4000 tại 40 tuần. Đối với
hội chứng bất thường NST giới tính khác (47,XXX, 47,XXY và 47,XYY),
không có sự liên quan với tuổi mẹ và tỷ lệ chung thai chết trong tử cung
không cao hơn thai có bộ NST bình thường (1:500), không giảm theo tuổi
thai. Thai đa bội chiếm khoảng 2%, tỷ lệ thai chết trong tử cung cao do đó rất
hiếm khi quan sát được trên trẻ sinh sống. Tần suất gặp tại thời điểm 12 và 20

Tuổi thai (tuần)
16
20
2709
4897
2399
4336
1587
2869
1377
2490
1169
2114
971
1755
790
1429
632
1142
497
899
386
698
297
537

40
18013
15951
10554


1505
1139
858
644

Nguy cơ mang thai trisomy trên những phụ nữ mang thai mắc trisomy
của lần mang thai trước đó có tỷ lệ cao hơn nguy cơ theo tuổi mẹ. Một nghiên
cứu trên 2054 thai phụ có tiền sử mang thai trisomy 21, nguy cơ tái mắc cho
lần mang thai sau là 0.75%, cao hơn nguy cơ theo tuổi mẹ ở cùng thời điểm
mang thai. Do vậy, một phụ nữ 35 tuổi có tiền sử mang thai trisomy 21 có
nguy cơ tăng từ 1:249 (0.40%) đến 1:87 (1.15%) tại 12 tuần thai, và trên phụ
nữ 25 tuổi nguy cơ tăng từ 1:946 (0.106%) đến 1:117 (0.856%). Nghiên cứu
trên 750 thai phụ có tiền sử mang thai trisomy 18, nguy cơ tái mắc cho lần
mang thai sau là 0.75%, cao hơn nguy cơ theo tuổi mẹ và tuổi thai liên quan
tới nguy cơ trisomy 18; nguy cơ trisomy 21 những phụ nữ này không tăng
thêm. Do vậy, nguy cơ tái mắc là đặc hiệu cho bất thường NST [6].
2.2.4. Siêu âm hình thái
Trong chẩn đoán trước sinh, siêu âm được sử dụng lần đầu tiên vào
những năm 1972. Sau đó, siêu âm ngày càng được sử dụng rộng rãi và đã trở
thành một phương tiện chẩn đoán quan trọng và không thể thiếu trong chương
trình chăm sóc trước sinh. Đây là phương pháp không xâm phạm thai, tương
đối an toàn nên được xem là một trong những công cụ chủ yếu để sàng lọc và
phát hiện các dị tật của thai.
Siêu âm đo độ mờ da gáy (NT) là phương pháp đo chiều dày từ mặt
ngoài da gáy tới xương trên đốt sống cổ [47]. Khi có bất thường NST, một
lượng chất lỏng bất thường trong khoảng trống sau gáy này của thai nhi xuất
hiện, do đó làm tăng NT [48]. Các nghiên cứu cho thấy rằng 80% thai nhi
sinh ra với chứng thiếu máu đều có NT tăng cao. Siêu âm đo NT cũng hữu
ích cho việc phát hiện các bất thường NST như hội chứng Down [49]. Xác


25