Giải trình tự exome ở bệnh nhi cơ tim phì đại, phát hiện đột biến mới thuộc gen GAA

Bài viết Giải trình tự exome ở bệnh nhi cơ tim phì đại, phát hiện đột biến mới thuộc gen GAA nghiên cứu về di truyền và cơ chế khởi phát bệnh HCM ở bệnh nhi là rất cần thiết, tạo cơ sở cho việc phòng ngừa, phát hiện sớm, điều trị và chăm sóc nâng đỡ.

NGHIÊN CỨU LÂM SÀNG Giải trình tự exome bệnh nhi tim phì đại, phát đột biến thuộc gen GAA Nguyễn Minh Hiệp1, Bùi Chí Bảo2,3,4, Vũ Bảo Quốc5, Phạm Hồ Thuật Khoa5 Nguyễn Văn Phúc5, Nguyễn Trường An6, Phan Sỹ Đức6, Nguyễn Huy Nam7 Phạm Thị Bạch Yến8, Nguyễn Thị Huỳnh Nga5 Trung tâm Công nghệ xạ, Viện nghiên cứu hạt nhân, Thành phố Đà Lạt1 Trung tâm Y Sinh học Phân tử, Đại học Y Dược, Thành phố Hồ Chí Minh2 Đơn vị Sinh học Phân tử Di truyền, Bệnh viện Nhi đồng 2, Thành phố Hồ Chí Minh3 Khoa Y, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh4 Khoa Sinh học, Trường Đại học Đà Lạt, Thành phố Đà Lạt5 Khoa Sau đại học, Trường Đại học Đà Lạt, Thành phố Đà Lạt6 Bệnh viện Phục hồi chức Tỉnh Lâm Đồng7 Sở Y tế Lâm Đồng8 TÓM TẮT Cơ sở nghiên cứu: Bệnh tim phì đại (hypertrophic cardiomyopathy, HCM) tình trạng rối loạn hoạt động tế bào tim, đặc trưng gia tăng độ dày thành tâm thất trái toàn tim Ở nước ta, có nghiên cứu HCM trẻ em chủ yếu tập trung vào đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng dịch tễ học Vì vậy, việc thực nghiên cứu di truyền chế khởi phát bệnh HCM bệnh nhi cần thiết, tạo sở cho việc phòng ngừa, phát sớm, điều trị chăm sóc nâng đỡ Phương pháp: Bằng kỹ thuật giải trình tự hệ (NGS), 33 gen liên quan đến HCM khảo sát bệnh nhi nam tháng tuổi Kết quả: Sử dụng chiến lược giải trình tự tồn vùng mã hóa (WES), q trình phân tích sàng lọc phân tử xác định đột biến lệch khung thuộc exon thứ 11 gen acid α-glucosidase (GAA) Đột biến c.1579_1580del; p.(Arg527GlyfsTer3) thuộc domain Glycoside Hydrolase 31 protein GAA Đột biến làm 76 đoạn polypeptide lớn bao gồm 423 amino acid phía -COOH, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cấu trúc chức xúc tác enzyme GAA, nguyên nhân trực tiếp gây bệnh Pompe khởi phát HCM bệnh nhi Kết luận: Kết nghiên cứu di truyền chế gây bệnh giúp khẳng định chẩn đốn, tư vấn di truyền cho gia đình bệnh nhân tầm soát bệnh tim mạch triệt để Từ khóa: Cơ tim phì đại, đột biến, exome, HCM, GAA, Pompe ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh tim phì đại (hypertrophic cardiomyopathy, HCM) tình trạng rối loạn hoạt động tế bào tim, đặc trưng gia tăng độ dày thành tâm thất trái toàn tim, gây xáo trộn chức co bóp tim tăng xơ hóa tim [1,2] Chính điều dẫn đến tình trạng suy giảm khả bơm máu hiệu tim Biểu lâm sàng HCM khác đáng kể bệnh nhân, từ khó thở nhẹ gắng sức đến suy tim, đau thắt TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 91+92.2020 NGHIÊN CỨU LÂM SÀNG ngực, rối loạn nhịp tâm nhĩ tâm thất, huyết khối đột tử [1] Tần suất bệnh HCM 1:500 người tỉ lệ người thân cấp độ gia đình có nguy mắc bệnh 50 - 60% [1,3] Phần lại nguyên nhân không di truyền số trường hợp nhỏ đột biến de novo Cho đến nay, đột biến xác định 33 gen nhạy cảm với HCM [4] Ngoài nguyên phức tạp, HCM cịn có biểu lâm sàng tương quan với nhiều loại bệnh tim khác [2,3] Hơn nữa, tương quan kiểu gen - kiểu hình phức tạp HCM cịn khơng phải tất đột biến gen dẫn đến kết lâm sàng tương tự [2 - 4] Ngoài ra, kết lâm sàng khơng thể dự đốn cách xác đột biến q trình phản ứng sinh lý học ảnh hưởng đến biểu bệnh lý [1 - 3] Trong số trường hợp, phân nhóm HCM khác có hình thái tim giống hệt [3,4] Ngược lại, đột biến gây bệnh HCM với dấu hiệu đặc trưng việc biểu bệnh lý khác, dẫn đến khó khăn việc theo dõi điều trị Tóm lại, trùng lặp lớn kiểu gen kiểu hình nhóm HCM gây hạn chế cho việc chẩn đoán bệnh dựa đặc điểm lâm sàng [1 - 4] Vì vậy, để chẩn đốn, tiên lượng cụ thể cho bệnh nhân dự đoán khả mắc bệnh HCM người thân gia đình bệnh nhân, việc nghiên cứu kết hợp toàn bộ gen cần thiết Phương pháp giải trình tự Sanger kỹ thuật cho phép xác định xác trình tự nucleotide phân tử DNA, ứng dụng rộng rãi bệnh lý chủ yếu liên quan đến gen gây bệnh đơn lẻ [5] Tuy nhiên, phương pháp sàng lọc thời gian cho mức độ không đồng di truyền cao Cho đến nay, kỹ thuật giải trình tự gen hệ (next generation sequencing, NGS) ứng dụng gen liên quan đến HCM [2,6] NGS cơng nghệ giải trình tự DNA thơng lượng cao, tạo liệu nhiều đoạn DNA phản ứng [7 - 9] Phương pháp NGS, bao gồm giải trình tự tồn vùng mã hố exome (whole exome sequencing, WES) giải trình tự toàn bộ gen (whole genome sequencing, WGS), nhanh chóng trở thành cơng cụ chẩn đốn phân tử cho rối loạn di truyền Mendel [7,8] Exome tập hợp tất exon gen, chiếm xấp xỉ 1% dung lượng gen chứa đến 85% đột biến dẫn đến biểu đặc điểm lâm sàng [10,11] Theo đó, việc xác định giải trình tự 1% vùng mã hóa mang trình tự lặp dễ dàng vùng khơng mã hóa [7,8] Kỹ thuật WES khắc phục hạn chế phương pháp giải trình tự Sanger tốc độ, chi phí độ xác [7 - 11] Do đó, WES trở thành cơng cụ chẩn đốn có hiệu tối ưu việc xác định biến thể gây bệnh [9] MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Trong dự án này, ứng dụng kỹ thuật WES để nghiên cứu sàng lọc phân tử bệnh nhi Việt Nam nghi ngờ mắc bệnh HCM nhằm phát biến thể liên quan đến bệnh, góp phần vào việc chẩn đốn phân tử bệnh xác hơn, từ xác định sớm trình phát triển loạn nhịp tim quản lý lâm sàng triệt để ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng Một bệnh nhân người Việt Nam lập hồ sơ hội chứng, di truyền quản lý lâm sàng Bệnh viện Nhi đồng 2, Thành phố Hồ Chí Minh Bệnh nhi nam, tháng tuổi, nhập viện tình trạng thở mệt, ho nhiều, kiệt sức Các dấu hiệu lâm sàng bước đầu cho thấy bệnh nhân chẩn đốn mắc bệnh HCM Tồn liệu bệnh án bệnh TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 91+92.2020 77 NGHIÊN CỨU LÂM SÀNG nhân gia đình bệnh nhân chấp thuận sử dụng cho nghiên cứu Phương pháp tách chiết tinh DNA DNA tổng số (gDNA) từ tế bào bạch cầu 200 µL mẫu máu tồn phần bệnh nhân tách chiết tinh kit QIAamp DNA Blood Mini Kit - QIAGEN (Đức) Sau đó, mẫu DNA kiểm tra lại máy NanoDrop Mẫu DNA đạt tiêu chuẩn cần có nồng độ khoảng 100 - 200 ng/μL giá trị OD 260/280 khoảng 1,8 - 1,9 Chuẩn bị thư viện giải trình tự Các phân đoạn DNA kích thước 100 - 900 bp phân cắt từ gDNA nối với adaptor cặp DNA thư viện Sau khuếch đại kỹ thuật PCR, thư viện DNA giải trình tự máy HiSeq 4000 với kit TruSeq 3000/4000 SBS Kit v3 (protocol HiSeq 3000/4000 System User Guide Part # 15066496, Rev A HCS 3.3.20) Thư viện cho giải trình tự dựa nguyên tắc số mẫu dò (probe) thiết kế cho hệ gen cho nhóm gen mục tiêu Chúng tơi tạo số lượng mẫu dị cho nhóm 33 gen mục tiêu liên quan đến bệnh HCM bao gồm gen: ACTC1, ACTN2, ANKRD1, CALR3, CASQ2, CSRP3, DES, FHL-1, FLNC, FXN, GAA, GLA, JPH2, KRAS, LAMP2, LBD3, MYBPC3, MYH7, MYL2, MYL3, MYOZ2, NEXN, PLN, PTPN11, PRKAG2, SOS1, TCAP, TNNC1, TNNI3, TNNT2, TPM1, VCL, RAF1 [4] Sắp xếp phân tích liệu Các đoạn đọc có chất lượng thấp loại bỏ Dữ liệu trình tự xếp so sánh với ngân hàng gen người (UCSC Genome Build hg19) phần mềm Burrows-Wheeler Aligner (BWA) Dữ liệu phân tích Genome Analysis Toolkit (GATK) Sequence Alignment Map (SAMtools) để tìm tất vị trí có thay đổi allele với tần số thống kê cao, bao gồm SNPs, đoạn chèn, đoạn ngắn CNVs 78 Chú giải sàng lọc biến thể Biến thể giải phần mềm ANNOVAR VEP Biến thể sau đối chiếu với bảng biến thể gây bệnh Human Gene Mutation Database (HGMD) Chúng lọc biến thể thuộc exon vùng splite site có tần số allele lặn (minor allele frequency, MAF) ≤ 0,0005 Phân loại biến thể Biến thể phân loại theo tiêu chuẩn American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) Tần số allele đối chiếu với Exome Aggregation Consortium (ExAC) Việc kết luận khả gây bệnh biến thể kết hợp kết từ phần mềm cơng cụ dự đốn chức bao gồm ENTPRISE-X, MutationTaster, PROVEAN SIFT KẾT QUẢ Thông tin đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu thực bệnh nhi nam tháng tuổi Bệnh nhi đầu lòng cặp vợ chồng khoẻ mạnh Bệnh nhi có tiền sử bị sinh thiếu tháng 34 tuần tuổi cân nặng lúc sinh 2.500g Lúc nhập viện, bệnh nhi trạng gầy yếu, da xanh xao, cân nặng 6.300g Bệnh nhi ghi nhận có triệu chứng khó thở, sốt, ho nhiều, kiệt sức viêm phổi Kết siêu âm tim (Hình 1A) cho thấy dấu hiệu dày đồng tâm hai thất hẹp buồng thoát hai thất Tuy nhiên, khơng có luồng thơng bất thường tim nhịp tim đều, trì ổn định khoảng 145 lần/ phút Các kết lâm sàng cho thấy bệnh nhi mắc tật tim lớn thông qua hình thái kích thước tim bất thường (Hình 1B) Lúc này, bệnh nhi hỗ trợ hô hấp phương pháp thở áp lực dương liên tục qua mũi (nasal continuous positive airway pressure, NCPAP) Kết xét nghiệm ghi nhận số enzyme CPK (creatine phosphokinase) TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 91+92.2020 NGHIÊN CỨU LÂM SÀNG CK-MB (creatine kinase-MB) tăng cao, có giá trị 771 µg/L 22,1 µg/L Do đó, tỷ lệ CK-MB/CK 2,87% Giá trị men gan cao thể qua số xét nghiệm nồng độ enzyme ALT (alanine aminotransferase) 60 IU/L AST (aspartate aminotransferase) 211 A B IU/L Tổng hợp dấu hiệu lâm sàng cho thấy bệnh nhi có biểu bệnh lý Pompe định xét nghiệm gen để có hướng điều trị Tuy nhiên, nhận thấy sức khoẻ bệnh nhân tiên lượng xấu, bệnh nhân ngưng thở q trình điều trị C Hình Thơng tin đối tượng nghiên cứu (A) Kết siêu âm tim với dấu hiệu bệnh tim phì đại (B) Hình chụp X quang lồng ngực nhìn thẳng thể kích thước bóng tim to bất thường (C) Sơ đồ phả hệ cho thấy đối tượng nghiên cứu (mũi tên) người gia đình mắc bệnh qua đời bệnh tim phì đại dẫn đến suy hơ hấp - tuần hồn Kết đánh giá biến thể Thông qua việc ứng dụng công nghệ NGS Illumina, kết thu đáp ứng thơng số kiểm sốt chất lượng trình giải trình tự Dung lượng giải trình tự mẫu 2,1 Gbp, độ bao phủ (depth coverage) 138x, hàm lượng GC chiếm 48,9% Phần lớn lần đọc có chất lượng base cao, với Q30 (Phred-score) 96% Sau trình giải trình tự WES, kết thu 82.191 biến thể exome bệnh nhân, lọc cách loại bỏ tất biến thể gen không liên quan đến bệnh HCM, chỉ giữ lại đột biến 33 gen đã công bố liên quan đến bệnh HCM Tiếp đó, chúng tơi loại bỏ đột biến “synonymous”, MAF ≥ 0,05% Kết đã phát biến thể lệch khung c.1579_1580del; p.(Arg527 GlyfsTer3) (Hình 2B) thuộc exon thứ 11 gen acid α-glucosidase (GAA) (NM_000152.3), thuộc vị trí 78084767 chromosome 17 (17q25.2 - q25.3) (Hình 2A) Biến thể p.(Arg527GlyfsTer3) dẫn đến thay amino acid arginine vị trí 527 glycine Các amino acid có đặc tính lý hố (physico-chemical property) khác biệt arginine amino acid béo, mạch thẳng, phân cực tích điện, glycine aminoacetic acid, thuộc nhóm amino acid đơn giản nhất, khơng phân cực Ngồi ra, kết sàng lọc phân loại biến thể cho thấy p.(Arg527GlyfsTer3) biến thể tiềm có khả gây bệnh HCM bệnh nhân Kết hợp với việc sử dụng cơng cụ dự đốn chức bao gờm ENTPRISE-X, MutationTaster, PROVEAN SIFT, nhận thấy đột biến p.(Arg527GlyfsTer3) gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến cấu trúc enzyme GAA (Hình 4) đáp ứng tiêu chuẩn khả gây bệnh HCM Nguy gây bệnh cao củng cố đột biến nêu xuất vùng amino acid có độ bảo tồn cao Trong đó, arginine codon thứ 527 chuỗi polypeptide GAA xác định xuất số lồi động vật có vú (Hình 5) TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 91+92.2020 79 NGHIÊN CỨU LÂM SÀNG Hình Vị trí đột biến phát (A) Hình ảnh nhuộm G-banding chromosome 17 người với vị trí gen acid α-glucosidase (GAA) Locus gen GAA thuộc cánh dài (17q), nằm gần vùng đầu mút chromosome 17 (17q25.2 - q25.3) (B) Sự phân bố số đột biến công bố (cập nhật đến năm 2020) protein GAA gần với vị trí đột biến phát c.1579_1580del; p.(Arg527GlyfsTer3): đột biến lệch khung (fs, frameshift) nucleotide vị trí 1579 1580 cDNA, làm dịch chuyển phức hợp dịch mã (ribosome) chuỗi polynucleotide phân tử nucleic acid, dẫn đến thay amino acid arginine (Arg) thành glycine (Gly) vị trí codon 527 Khung đọc mã tiếp tục dịch chuyển codon gặp codon kết thúc (Ter, termination codon) Kết chuỗi polypeptide bị đoạn (Delete) dài 423 amino acid phía -COOH Hình ảnh vẽ phần mềm DOG 2.0 với thông tin tham khảo UniProt M G V R H P P C S H R L L A V C A L V S L A T A A L L Hình Sơ đồ phần cấu trúc protein GAA người Protein GAA enzyme hồ tan, giữ vai trị chuyển hoá glycogen lysosome (tiêu thể) thành glucose Protein GAA mã hoá gen GAA Đầu -NH2 chuỗi polypeptide bắt đầu peptide tín hiệu (signal peptide) dài 27 amino acid (màu xanh dương) Vị trí bắt đầu đột biến phát ký hiệu màu đỏ Các vị trí biến thể khác cơng bố (tính đến năm 2020) tơ màu vàng cầu nối disulfide (disulfide bonds) biểu thị hình vng màu xanh lục nhạt Hình chữ nhật lớn màu cam minh hoạ cho màng tiêu thể PTMs (post-translational modifications): vùng thực biến đổi sau dịch mã Hình ảnh vẽ phần mềm Protter với liệu tham khảo từ UniProt 80 TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 91+92.2020 NGHIÊN CỨU LÂM SÀNG Hình Sự phân bố domain mơ hình cấu trúc tổng thể protein GAA (A) Protein GAA bao gồm 952 amino acid Tại mạng lưới nội chất, sau trải qua trình phân cắt 27 amino acid vùng peptide tín hiệu đầu -NH2, protein GAA 110 kDa (đoạn 28 - 952) vận chuyển đến thể Golgi để tiếp tục phân cắt thành đoạn 57 - 952 Các lần phân cắt endosome tiêu thể tạo thành enzyme GAA trưởng thành bao gồm domain chính: domain P-type có chức liên kết với carbohydrate (carbohydrate-binding module, CBM) domain Glycoside Hydrolase 31 có chức xúc tác trình thủy phân cầu nối glycoside (B) Sự biến đối hồn tồn cấu trúc khơng gian 3D enzyme GAA đột biến xuất trung tâm hoạt động cho thấy ảnh hưởng đột biến đến chức xúc tác enzyme Các domain tương ứng Hình A Hình B thích màu Hình ảnh vẽ phần mềm PyMOL DOG 2.0 với liệu tham khảo từ Protein Data Bank UniProt Hình Sự bảo tồn tự nhiên amino acid arginine (R) vị trí 527 protein GAA Một phần trình tự polypeptide khác cho thấy arginine 527 protein GAA người giữ nguyên đối chiếu với trình tự tương ứng số lồi động vật có vú khác bao gồm bị, chuột nhỏ, chuột lớn tinh tinh Thông tin tham khảo trích xuất từ UniProt THẢO LUẬN Ở người, gen GAA quy định sản xuất enzyme GAA (còn gọi acid α-glucosidase, α-1,4-glucosidase hay acid maltase) [12,13] Enzyme GAA hoạt động lysosome (tiêu thể), cấu trúc đóng vai trò trung tâm tái sinh tế bào [14] Lysosome sử dụng enzyme tiêu hóa để phá vỡ phân tử phức tạp thành phân tử đơn giản dạng tế bào sử dụng Trong đó, enzyme GAA xúc tác q trình thủy phân đường glycogen phức tạp thành glucose thông qua việc phá vỡ liên kết α-1,4- α-1,6-glycoside [12 - 15] Glucose nguồn lượng cho hầu hết hoạt động tế bào [15] Sự thiếu hụt enzyme GAA gây tích tụ glycogen lysosome nhiều loại tế bào thuộc mơ khác Trong đó, tế bào tim, xương, trơn thần kinh bị ảnh hưởng nghiêm trọng Tế bào dần bị chức rối loạn trình chuyển hố nội bào [13] Các nghiên cứu cho thấy có mối liên hệ mật thiết chức enzyme GAA bệnh lý Pompe, gọi bệnh thiếu hụt GAA, bệnh thiếu hụt acid maltase hay bệnh rối TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 91+92.2020 81 NGHIÊN CỨU LÂM SÀNG loạn lưu trữ glycogen loại II (glycogen storage disease type II, GSDII) [12,13,16] Bệnh Pompe chia làm loại biểu bệnh lý: loại bẩm sinh điển hình, khởi phát sớm bệnh nhi tuổi, kèm với bệnh HCM loại khởi phát muộn, triệu chứng xuất bệnh nhi tròn tuổi muộn hơn, không kèm với bệnh HCM [17] Trong nghiên cứu này, đã áp dụng kỹ tḥt WES để xác định trình tự tồn vùng mã hố bệnh nhân, từ phát đột biến lệch khung c.1579_1580del; p.(Arg527GlyfsTer3) thuộc exon thứ 11 gen GAA Đột biến làm đoạn polypeptide lớn bao gồm 423 amino acid phía -COOH, trình tự mã hố exon thứ 11 đến exon cuối (exon 20) Đột biến xuất vùng domain Glycoside Hydrolase 31 Domain có cấu tạo nếp gấp thùng TIM (triose-phosphate isomerase) với cấu trúc (β/α)8 đặc trưng, bảo tồn họ enzyme glycoside hydrolase 31 với chức xúc tác trình thủy phân cầu nối glycoside [18] Ngoài ra, đầu mút -COOH có vai trị tạo cấu trúc vịng (loop) chứa thêm domain nếp gấp β-sandwich Do đó, đột biến p.(Arg527GlyfsTer3) gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến cấu trúc enzyme GAA, làm bất hoạt trung tâm hoạt động, cản trở liên kết enzyme với chất Kết đột biến làm thể thiếu hụt enzyme GAA, gây bệnh Pompe khởi phát bệnh HCM bệnh nhi Một số cơng trình nghiên cứu nhiều đối tượng bệnh nhi tuổi cho thấy đột biến lệch khung xuất domain Glycoside Hydrolase 31 protein GAA dẫn đến đoạn đuôi -COOH gây hậu nghiêm trọng [19,20] Cụ thể, bệnh nhi Đài Loan nhập viện lúc tháng tuổi tình trạng khó thở, chậm phát triển vận động gan phình to Bệnh nhi chẩn đốn phì đại hai thất, hở van hai lá, số CK 550 u/L số phân suất tống máu (thất trái) thấp: 82 ER = 30% Bệnh nhi xác định mang đột biến c.1411_1414delGAGA; p.Glu471fsX5 gen GAA tử vong tuổi [19] Một bệnh nhi khác Thái Lan khởi phát bệnh lúc tháng tuổi với tình trạng khó thở, giảm trương lực chậm phát triển vận động Thăm khám cận lâm sàng cho kết phì đại hai thất biểu đồ điện tim ghi nhận khoảng PR ngắn Quy trình giải trình tự cho kết bệnh nhi có đồng thời đột biến gen GAA: đột biến lệch khung c.1226insG; p.Asp409GlyfsX95 đột biến thêm nucleotide trì khung đọc (in-frame deletion mutation) c.2024_2026delACA; (p.Asn675del) Bệnh nhi tử vong lúc tháng tuổi nước trầm trọng tiêu chảy [20] Hoạt tính enzyme GAA trường hợp xác định 0,05%, 0% bệnh nhi mang gen di truyền từ cha mẹ [19,20] KẾT LUẬN Kết nghiên cứu chứng minh đột biến phát gen GAA nguyên nhân gây bệnh Pompe khởi phát sớm HCM bệnh nhi Bệnh Pompe có kiểu di truyền gen lặn Trường hợp bệnh lý khởi phát sớm trẻ em tuổi gây tử vong trước trẻ bước sang tuổi thứ không can thiệp kịp thời liệu pháp thay enzyme liệu pháp gen [16,21] Do đó, việc giải trình tự sàng lọc phân tử bệnh nhân tim mạch người khỏe mạnh cần thiết, giúp cho việc tư vấn di truyền, phòng ngừa, phát sớm, điều trị chăm sóc nâng đỡ, với việc tầm soát bệnh tim mạch triệt để Lời cảm ơn * Nghiên cứu tài trợ Quỹ phát triển khoa học công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 106-YS.01-2016.39 TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 91+92.2020 NGHIÊN CỨU LÂM SÀNG ABSTRACT Whole exome sequencing in an infant with hypertrophic cardiomyopathy identified a novel GAA gene mutation Background: Hypertrophic cardiomyopathy (HCM) is a disorder of the myocardium characterised by an increase in left ventricular wall thickness or hypertrophy of the entire heart muscle parts In Vietnam, there are few studies conducted on HCM in children Most of which focused only on clinical and subclinical presentations as well as epidemiology of the disorder Genetic studies together with disease onset mechanism researches of HCM are compulsory in order to provide better disease preventions, diagnoses, therapeutic treatments as well as palliative carings, therefore Methods: A next generation sequencing (NGS) assay was developed in order to analyze a panel of 33 known HCM genes in a 6-month-old male infant Results: Whole exome sequencing (WES) validated a frameshift mutation on exon 11 of acid α-glucosidase (GAA) gene The c.1579_1580del; p.(Arg527GlyfsTer3) mutation was identified to locate at the Glycoside Hydrolase 31 domain of GAA protein This mutation results in deletion of a long C-terminal polypeptide chain of 423 amino acids, causes serious dysfunction for the catalytic activity of GAA enzyme, leading to Pompe disease with early-onset infantile HCM Conclusions: These genetic and disease onset mechanism results support clinical diagnoses, provide genetic counseling as well as better clinical managements of cardiomyopathy patients and families TÀI LIỆU THAM KHẢO Konno T, Chang S, Seidman JG et al Genetics of hypertrophic cardiomyopathy Curr Opin Cardiol 2010; 25: 205 - 209 Tuohy CV, Kaul S, Song HK et al Hypertrophic cardiomyopathy: the future of treatment Eur J Heart Fail 2020; 22: 228 - 240 Semsarian C, Ingles J, Maron MS et al New perspectives on the prevalence of hypertrophic cardiomyopathy J Am Coll Cardiol 2015; 65: 1249 - 1254 Akhtar M, Elliott P The genetics of hypertrophic cardiomyopathy Glob Cardiol Sci Pract 2018; 2018: 36 Chen L, Cai Y, Zhou G et al Rapid Sanger sequencing of the 16S rRNA gene for identification of some common pathogens PLoS One 2014; 9: e88886 Ochoa JP, Lopes LR, Pérez-Barbeito M et al Deletions of specific exons of FHOD3 detected by next-generation-sequencing are associated with hypertrophic cardiomyopathy Clin Genet 2020; doi: 10.1111/cge.13759 Linthorst GE, Hollak CEM Whole exome sequencing and whole genome sequencing in undiagnosed disease: of value for certain patient populations Ned Tijdschr Geneeskd 2019; 16: D3711 Sun Y, Man J, Wan Y et al Targeted next-generation sequencing as a comprehensive test for Mendelian diseases: a cohort diagnostic study Sci Rep 2018; 8: 11646 TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 91+92.2020 83 NGHIÊN CỨU LÂM SÀNG Barbitoff YA, Polev DE, Glotov AS et al Systematic dissection of biases in whole-exome and wholegenome sequencing reveals major determinants of coding sequence coverage Sci Rep 2020; 10: 2057 10 Choi M, Scholl UI, Ji W et al Genetic diagnosis by whole exome capture and massively parallel DNA sequencing Proc Natl Acad Sci U S A 2009; 106, 19096 - 19101 11 Ng SB, Turner EH, Robertson PD et al Targeted capture and massively parallel sequencing of 12 human exomes Nature 2009; 461: 272 - 276 12 Dasouki M, Jawdat O, Almadhoun O et al Pompe disease: literature review and case series Neurol Clin 2014; 32: 751 - 776 13 Lee DH, Qiu WJ, Lee J et al Hypertrophic cardiomyopathy in pompe disease is not limited to the classic infantile-onset phenotype JIMD Rep 2014; 17: 71 - 75 14 van der Ploeg AT, Reuser AJ Pompe’s disease Lancet 2008; 372: 1342 - 1353 15 Fukuda T, Roberts A, Plotz PH et al Acid alpha-glucosidase deficiency (Pompe disease) Curr Neurol Neurosci Rep 2007; 7: 71 - 77 16 Salabarria SM, Nair J, Clement N et al Advancements in AAV-mediated gene therapy for Pompe disease J Neuromuscul Dis 2020; 7: 15 - 31 17 Kishnani PS, Steiner RD, Bali D et al Pompe disease diagnosis and management guideline Genet Med 2006; 8: 267 - 288 18 Rigden DJ, Jedrzejas MJ, de Mello LV Identification and analysis of catalytic TIM barrel domains in seven further glycoside hydrolase families FEBS Lett 2003; 544: 103 - 111 19 Wan L, Lee CC, Hsu CM et al Identification of eight novel mutations of the acid alpha-glucosidase gene causing the infantile or juvenile form of glycogen storage disease type II J Neurol 2008; 255: 831 - 838 20 Ngiwsara L, Wattanasirichaigoon D, Tim-Aroon T et al Clinical course, mutations and its functional characteristics of infantile-onset Pompe disease in Thailand BMC Med Genet 2019; 20: 156 21 Ansong AK, Li JS, Nozik-Grayck E et al Electrocardiographic response to enzyme replacement therapy for Pompe disease Genet Med 2006; 8: 297 - 301 84 TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 91+92.2020 ... chậm phát triển vận động Thăm khám cận lâm sàng cho kết phì đại hai thất biểu đồ điện tim ghi nhận khoảng PR ngắn Quy trình giải trình tự cho kết bệnh nhi có đồng thời đột biến gen GAA: đột biến. .. 0% bệnh nhi mang gen di truyền từ cha mẹ [19,20] KẾT LUẬN Kết nghiên cứu chứng minh đột biến phát gen GAA nguyên nhân gây bệnh Pompe khởi phát sớm HCM bệnh nhi Bệnh Pompe có kiểu di truyền gen. .. enzyme GAA, gây bệnh Pompe khởi phát bệnh HCM bệnh nhi Một số cơng trình nghiên cứu nhi? ??u đối tượng bệnh nhi tuổi cho thấy đột biến lệch khung xuất domain Glycoside Hydrolase 31 protein GAA dẫn đến