Giải trình tự gen là gì? Các công bố khoa học về Giải trình tự gen

Đặt vấn đề: Xét nghiệm sàng lọc trước sinh không xâm lấn NIPT (Non-Invasive Prenatal Testing - NIPT) đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Gần đây, nhiều nghiên cứu cho thấy NIPT sử dụng kỹ thuật giải trình gen tự thế hệ mới (Next-generation sequencing – NGS) có khả năng phát hiện một phổ rộng các bệnh đơn gen dạng di truyền trội. Việc cải tiến liên tục phương pháp NGS trong tầm soát bất thường di truyền trước sinh cho thai phụ sẽ làm giảm đáng kể gánh nặng bệnh tật và nâng cao chất lượng dân số Việt Nam. Trong nghiên cứu này, chúng tôi xây dựng và đánh giá độ chính xác của qui trình xét nghiệm trước sinh không xâm lấn bằng phương pháp giải trình tự độ sâu lớn để sàng lọc một số bệnh đơn gen trội phổ biến và nghiêm trọng cho thai phụ, từ đó có thể đánh giá khả năng sàng lọc toàn diện cho thai so với NIPT truyền thống. Mục tiêu: Thiết lập và đánh giá qui trình trước sinh không xâm lấn cho các bệnh di truyền trội đơn gen thông qua việc xác định độ nhạy và độ đặc hiệu kỹ thuật của xét nghiệm. Phương pháp: 30 mẫu máu ngoại vi của các thai phụ mang thai đơn trên 9 tuần thai kèm mẫu máu cha được thu nhận. DNA ngoại bào được tách chiết từ mẫu huyết tương, sau đó tiến hành tạo thư viện và lai-bắt giữ 30 gen mục tiêu và giải trình tự bằng hệ thống giải trình tự thế hệ mới Nextseq 2000 (Illumina, Hoa Kỳ). Các biến thể phát hiện trên DNA ngoại bào được so sánh với các biến thể phát hiện trên DNA nội bào của cha và mẹ (phân tích trios) để tính toán độ nhạy và độ đặc hiệu kỹ thuật của qui trình. Kết quả: Nghiên cứu phát hiện 29 biến thể dương tính thật và 8 biến thể dương tính giả trong tổng số 30 mẫu. Các biến thể dương tính giả xảy ra khi cả cha và mẹ đều có nucleotit chuẩn nhưng DNA ngoại bào cho thấy biến thể khác. Ngược lại, có hơn 3 triệu biến thể âm tính thật (cha mẹ đều đồng hợp tử nucleotit chuẩn) trong 30 gen mục tiêu đã được phát hiện chính xác. Có một biến thể âm tính giả được xác định khi tìm thấy trên mẫu DNA bộ gen của cha nhưng không phát hiện trên mẫu DNA ngoại bào tương ứng. Sử dụng thông số trên, nghiên cứu xác định độ nhạy kỹ thuật là 96.7% và độ đặc hiệu kỹ thuật là >99%. Kết luận: Nghiên cứu đã thiết lập được qui trình sàng lọc trước sinh không xâm lấn bằng kỹ thuật giải trình tự thế hệ mới cho nhiều bệnh đơn gen với độ chính xác cao. Đây là tiền đề quan trọng tiến tới khả năng mở rộng phạm vi sàng lọc của xét nghiệm trước sinh không xâm lấn nhằm phát hiện các bệnh đơn gen trội phổ biến.

Theo phân loại của CAZy, xylan 1-4 beta xylosidase thuộc họ glycoside hydrolase (GH) 1, 3, 31, 39, 43,51, 52, 54, 116, 120. Trong nghiên cứu này, probe được xây dựng dựa trên các trình tự axit amin của enzyme này từ mỗi họ GH đã được nghiên cứu trong thực nghiệm. Các trình tự thu thập để xây dựng probe đảm bảo cùng có nguồn gốc từ vi khuẩn, có các thông tin chi tiết về hoạt tính enzyme, nhiệt độ và pH hoạt động tối ưu. Kết quả các họ GH1, GH3 chỉ tìm được duy nhất 01 trình tự, GH52 tìm được 3 trình tự và GH43 tìm được 11 trình tự đáp ứng các tiêu chí thu thập. Với kết quả tìm kiếm này, chỉ có duy nhấthọ GH43 có đủ số lượng trình tự đáng tin cậy để xây dựng probe. Probe của họ GH43 có độ dài là 507 amino acid, trong đó chứa toàn bộ 7 amino acid hoàn toàn giống nhau ở các trình tự, 32 vị trí giống nhau ở đa số các trình tự và có 30 vị trí giống nhau ở một số trình tự, với độ bao phủ thấp nhất là 60% và độ tương đồng thấp nhất là 30%, điểm tối đa là 17. Sử dụng probe này đã khai thác được 25 trình tự mã hóa xylan 1-4 beta xylosidase từ dữ liệu giải trình tự DNA metagenome của vi sinh vật sống tự do trong ruột mối. So sánh với kết quả chú giải gen dựa trên dữ liệu KEGG của BGI chỉ có 20 trình tự trùng nhau. Kết quả ước đoán cấu trúc bậc ba của các trình tự cho thấy tất cả các trình tự có chỉ số điểm tối đa khi so sánh với probe bằng BLASTP cao trên 100 đều có cấu trúc giống với cấu trúc của xylosidase đã được nghiên cứu. Như vậy, probe này có thể sử dụng để khai thác gen beta - xylosidase từ dữ liệu metagenome khi sử dụng chỉ số điểm tối đa trên 100

Ba  cặp mồi  đặc  hiệu  trnLF/trnFR,  psbA3’f/trnH  và matK19F/mat    đ  c  s     ng  đ  nh n   n đoạn g n đ ch cho    m u  hu c  a  o i        iệ   am        B ng phậ  (B. vulgaris Schrader ex Wendland cv. vittata McC u  ),       ng sọc (B. vulgaris Schrader ex Wendland.cv. wamin McC u  ) v      Đùi g  (B. ventricosa McClu  ) cần   m sáng  ỏ   n  hoa học  o  iến đ i h nh   hái   h o đi u  iện  s ng   ế   u  đ u nh n đ  c đoạn   A c    ch   h  c  1000 bp cho vùng gen  trnL-trnF, 680 bp cho vùng   psbA-trnH và 1500 bp cho gen matK. So sánh     nh   ự nuc  o i   của    m u       c  3 vùng g n cho  hấy giữa các m u   ong cùng    o i gi ng nhau 100%. Mức đ    ơng đồng nuc  o i   giữa     B ng phậ ,       ng sọc v   o i B. vulgaris trên Genbank (EF137524)  là 98,1 % đ i v i vùng g n  trnL-trnF và 100 % đ i v i vùng g n psbA-trnH  Mức  đ     ơng  đồng  nuc  o i    g n  psbA-trnH  giữa       Đùi  g   v   B.  ventricosa  trên Genbank  (EF137524)  là  99,0 %. Mức  đ     ơng  đồng  nuc  o i    của   o i       Đùi  g   v   B. tuldoides trên Genbank (GU063083) là 99,7 % đ i v i vùng g n trnL-trnF, 100 % đ i v i vùng gen psbA-trnH và gen mat    ế   u  nhận đ  c  hẳng định hai  o i     B ng phậ  v        ng sọc    cùng  o i B. vulgaris v   o i     Đùi g  c   h  cùng  o i v i  o i h p nhỏ (B. tuldoides).

Đặt vấn đề: Nhiễm vi khuẩn Helicobacter pylori ở Việt Nam chiếm từ 70-90% dân số. là nguyên nhân số một gây bệnh viêm dạ dày và ung thư dạ dày. Vi khuẩn H. pylori có thể được điều trị hiệu quả bằng kháng sinh. Tuy nhiên tình trạng kháng thuốc của vi khuẩn H. pylori đang là vấn đề rất cần nhiều quan tâm. Mục tiêu nghiên cứu: Xác định tỷ lệ đột biến gene 23S rRNA và gyrA kháng clarithromycin và levofloxacin của vi khuẩn H. pylori ở bệnh nhân viêm dạ dày và một số yếu tố liên quan. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu mô tả cắt ngang trên bệnh nhân viêm dạ dày có H. pylori dương tính tại Bệnh viện Đa khoa Bạc Liêu và Bệnh viện Đa khoa Thanh Vũ Medic Bạc Liêu. Kết quả: Tỷ lệ đột biến kháng clarithromycin là (85,7%) và levofloxacin (60,3%). Đối với clarithromycin, đột biến tại vị trí T2182C chiếm tỷ lệ cao nhất (80,9%), A2143G (57,2%) và thấp nhất là A2142G (1,6%). Đối với levofloxacin hai vị trí phổ biến là amino acid 87 và 91, tỷ lệ đột biến đề kháng kháng sinh levofloxacin đối với các vị trí N87K, T87I, D91N, D91Y và D91G lần lượt là (31,7%), (3,2%), (12,7%), (1,6%) và (14,3%). Đặc biệt, có một đột biến mới được phát hiện có khả năng gây kháng levofloxacin là H (Histidine) tại vị trí 87H với tỷ lệ (1,6%). Có đến 24 mẫu H. pylori có cả đột biến kháng levofloxacin và clarithromycin với tỷ lệ 38,1%. Kết luận: Nghiên cứu đã xác định được tỷ lệ đột biến kháng thuốc và các dạng đột biến đề kháng kháng sinh clarithromycin và levofloxacin hiện đang được sử dụng điều trị tiệt trừ vi khuẩn H. pylori, tỷ lệ đột biến trong nghiên cứu thực sự rất đáng chú ý và cần được quan tâm trong điều trị.

Mục tiêu: Parkinson là bệnh lí đặc trưng bởi quá trình diễn tiến và thái hoá có chọn lọc của các tế bào dopaminergic ở phần đặc chất đen. Đây là một trong những bệnh lí thái hoá thần kinh phổ biến nhất hiện nay. Mặc dù bệnh Parkinson được nghiên cứu kĩ lưỡng ở nhiều độ tuổi, nhưng cơ chế bệnh sinh của Parkinson vẫn chưa rõ ràng. Các yếu tố di truyền và môi trường được cho là đóng vai trò quan trọng trong tương tác với căn nguyên của bệnh. Với sự phát triển nhanh chóng của các nghiên cứu gần đây, yếu tố di truyền đóng một vai trò quan trọng trong sự tiến triển của Parkinson. Mục tiêu: Ứng dụng kĩ thuật giải trình tự thế hệ mới khảo sát nhóm 20 gen gây bệnh Parkinson. Đối tượng và phương pháp: 60 bệnh nhân được chẩn đoán mắc bệnh Parkinson dựa trên triệu chứng và thang điểm MDS-UPDRS. DNA được tách chiết từ máu ngoại biên, thực hiện phản ứng phân mảnh DNA và chuẩn bị thư viện phục vụ giải trình tự. Dữ liệu giải trình tự được phân tích bằng phần mềm BASESPACE nhằm xác định đột biến của 20 gen khảo sát. Kết quả: Trong 60 bệnh nhân tham gia nghiên cứu, chúng tôi ghi nhận 10 trường hợp mang đột biến gen, gồm R1628P gen LRRK2 (6 trường hợp), c.115+1C>T  (2 trường hợp) và L444P (1 trường hợp) gen GBA và A80T gen PLA2G6 (1 trường hợp). Kết luận: Nghiên cứu ứng dụng thành công kỹ thuật NGS phát hiện các đột gen gây bệnh Parkinson, góp phần giúp ích cho việc xét nghiệm gen chẩn đoán xác định bệnh lí Parkinson. 

Đặt vấn đề: Bệnh lao hiện nay vẫn còn là một vấn đề sức khỏe cộng đồng đáng quan tâm. Vùng Đồng bằng sông Cữu Long, tần suất mắc bệnh lao mới và lao kháng thuốc của một số tỉnh vẫn chưa giảm nhiều, tạo nên gánh nặng bệnh tật, ảnh hưởng nghiêm trọng đến kinh tế, xã hội của vùng. Nhằm hỗ trợ cho chiến lược giảm thiểu bệnh lao một cách bền vững, các nghiên cứu dịch tễ học phân tử vi khuẩn lao cần được thực hiện. Mục tiêu nghiên cứu: Xác định tỉ lệ và đặc điểm phân bố của các dòng vi khuẩn lao mới lưu hành tại Đồng Tháp. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Thu thập mẫu các chủng vi khuẩn lao từ mẫu đàm sau nuôi cấy dương tính ở bệnh nhân được chẩn đoán xác định mắc bệnh lao các thể, tại các tổ chống lao thuộc huyện, thị xã, thành phố và bệnh viện lao tỉnh Đồng Tháp. Các chủng vi khuẩn lao được ly trích DNA và thực hiện kỹ thuật giải trình tự bộ gen vi khuẩn lao bằng công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới (NGS: New generation sequencing). Phân tích dữ liệu gen có được bằng các phần mềm tin sinh học. Kết quả: Trong 195 mẫu chủng vi khuẩn lao phân tích được, Tỉ lệ dòng Bejing chiếm 46,1%, dòng EAI chiếm 47,2% và dòng T/H chiếm 6,7%. Các dưới dòng vi khuẩn lao được phát hiện, dòng Bejing có dưới dòng Bejing-RD181 chiếm cao nhất (67,8%), dòng EAI có dưới dòng EAI4-VNM chiếm cao nhất (76%) và dòng T/H có dưới dòng T/H chiếm 38,5% và dưới dòng T1/T2/T3/T5 chiếm 30,8%. Các dưới dòng khác chiếm tỷ lệ thấp. Dòng Bejing phổ biến ở nhóm bệnh nhân lao kháng thuốc (85,2%), nhóm bệnh nhân lao cộng đồng (55,2%) và lao tái phát (72,7%), lại thuộc dòng EAI là chủ yếu. Nhóm bệnh nhân mắc lao nặng tại bệnh viện, chủng vi khuẩn lao phân bố đều ở cả 3 dòng: Bejing (46,3%), EAI (41,5%) và T/H (12,2%). Kết luận: Các chủng vi khuẩn lao mới của tỉnh Đồng Tháp thuộc dòng Bejing và EAI  chiếm ưu thế.

Từ các mẫu nước thải của một số nhà máy chế biến thủy sản tại thành phố Đà Nẵng, đề tài đã phân lập tuyển chọn được 6 chủng vi khuẩn Bacillus có khả năng phân giải protein. Trong 6 chủng này, đề tài chọn ra chủng Bacillus H1 có hoạt tính mạnh nhất để nghiên cứu đặc điểm sinh học. Kết quả nghiên cứu đã xác định được VK Bacillus H1 thuộc loài Bacillus subtilis, sinh trưởng thích hợp ở pH 6,5 – 7,5 và ở nhiệt độ 30 – 35oC. Thử nghiệm bổ sung chủng H1 vào quá trình xử lý nước thải thủy sản bằng mô hình bể xử lý hiếu khí cho thấy Bacillus H1 làm tăng hiệu quả xử lý ô nhiễm nước thải thủy sản. Cụ thể, sau 5 ngày xử lý với chủng H1, nước thải đầu ra đều đạt tiêu chuẩn xả thải loại B theo QCVN 11:2008/BTNMT.

Hemophilia B là bệnh lý rối loạn chảy máu có tính chất di truyền. Chẩn đoán người mang gen có vai trò quan trọng trong kiểm soát nguồn gen bệnh, hạn chế tỷ lệ mắc bệnh mới. Mục tiêu: (1) Khảo sát để xác định các đa hình nucleotide có tỷ lệ dị hợp tử cao làm cơ sở để chẩn đoán người mang gen bằng phương pháp phân tích liên kết. (2) Bước đầu đánh giá hiệu quả của bộ đa hình trong chẩn đoán người mang gen hemophilia B bằng phương pháp phân tích liên kết. Mẫu nghiên cứu: Máu ngoại vi từ 100 người phụ nữ khỏe mạnh đang tham gia hiến máu tại Viện Huyết học - Truyền máu TW (phục vụ mục tiêu khảo sát đa hình nucleotide); 20-30 người phụ nữ trong các gia đình bệnh nhân hemophilia B (phục vụ mục tiêu đánh giá hiệu quả bộ chỉ thị đa hình). Phương pháp: Giải trình tự gen F9 (35kb) của 100 người phụ nữ khỏe mạnh. Phân tích dữ liệu giải trình tự, lựa chọn các đa hình có tỷ lệ dị hợp tử cao. Phân tích mối liên kết giữa các đa hình. Thiết lập bộ chỉ thị đa hình có giá trị trong chẩn đoán Đánh giá hiệu quả bộ đa hình bằng cách khảo sát tỷ lệ dị hợp tử của bộ đa hình trên 23 người mang gen bệnh. Kết quả: (1) Chúng tôi đã khảo sát các đa hình nucleotide trên toàn bộ gen F9 và thiết lập được bộ chỉ thị đa hình có giá trị thông tin gồm 5 SNP: rs378815, rs3817939, rs4149670, c.89-1859 C>G, rs392959 với tỷ lệ dị hợp tử lần lượt là 41%, 43%, 29%, 48%, 47%. (2) Hiệu quả chẩn đoán của 5 SNP đạt 100% khi đánh giá trên 23 mẫu người mang gen.