Di truyền Y học part 1 pdf

Page of 204 BỘ Y TẾ (DÙNG CHO ĐÀO TẠO BÁC SĨ ĐA KHOA) Mã số: Đ.01.X.10 NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC HÀ NỘI  2008 file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page of 204 Chỉ đạo biên soạn: VỤ KHOA HỌC VÀ Chủ biên: Những người biên soạn: PGS.TS PHAN THỊ HOAN PGS.TS TRẦN THỊ THANH HƯƠNG TS HOÀNG THỊ NGỌC LAN PGS.TS TRẦN THỊ LIÊN PGS.TS TRẦN ĐỨC PHẤN PGS.TS PHẠM ĐỨC PHÙNG TS NGUYỄN VĂN RỰC TS NGUYỄN THỊ TRANG Thư ký biên soạn: PGS.TS TRẦN THỊ THANH HƯƠNG Tham gia tổ chức thảo: ThS PHÍ VĂN THÂM TS NGUYỄN MẠNH PHA ©Bản quyền thuộc Bộ Y tế (Vụ Khoa học Đào tạo) 283-2008/CXB/16635/GD Mã số: 7K772Y8-DAI file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page of 204 Lêi giíi thiƯu Thực số điều Luật Giáo dục, Bộ Giáo dục & Đào tạo Bộ Y tế ban hành chương trình khung đào tạo Bác sĩ đa khoa Bộ Y tế tổ chức biên soạn tài liệu dạy - học môn sở chuyên môn theo chương trình nhằm bước xây dựng sách đạt chuẩn chuyên môn công tác đào tạo nhân lực y tế Sách DI TRUYỀN Y HỌC biên soạn dựa vào chương trình giáo dục Trường Đại học Y Hà Nội sở chương trình khung phê duyệt Sách tác giả , PGS.TS Phan Thị Hoan, PGS.TS Trần Thị Thanh Hương, TS Hoàng Thị Ngọc Lan, PGS.TS Trần Thị Liên, PGS.TS Trần Đức Phấn, PGS.TS Phạm Đức Phùng, TS Nguyễn Văn Rực, TS Nguyễn Thị Trang biên soạn theo phương châm: kiến thức bản, hệ thống; nội dung xác, khoa học, cập nhật tiến khoa học, kỹ thuật đại thực tiễn Việt Nam Sách DI TRUYỀN Y HỌC Hội đồng chuyên môn thẩm định sách tài liệu dạy - học chuyên ngành Bác sĩ đa khoa Bộ Y tế thẩm định năm 2007 Bộ Y tế định ban hành tài liệu dạy - học đạt chuẩn chuyên môn ngành giai đoạn Trong thời gian từ đến năm, sách phải chỉnh lý, bổ sung cập nhật Bộ Y tế xin chân thành cảm ơn tác giả Hội đồng chuyên môn thẩm định giúp hoàn thành sách; Cảm ơn GS.TS Trương Đình Kiệt, TS Nguyễn Trần Chiến đọc phản biện để sách sớm hoàn thành kịp thời phục vụ cho công tác đào tạo nhân lực y tế Lần đầu xuất bản, mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp, bạn sinh viên độc giả để lần xuất sau sách hoàn thiện VỤ KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ Y TẾ file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page of 204 Lời nói đầu ỏp ng yờu cu ca Y học, bên cạnh Các nguyên lý sinh học, Bộ môn Y Sinh học – Di truyền Đại học Y Hà Nội soạn thảo sách Di truyền Y học Nội dung sách Di truyền Y học biên soạn theo khung chương trình đào tạo Bộ Giáo dục - Đào tạo Bộ Y tế Nội dung sách nhằm cung cấp kiến thức cho học viên theo chương trình đào tạo bác sĩ đa khoa Di truyền Y học năm qua phát triển nhanh chiều rộng lẫn chiều sâu; nội dung kiến thức Di truyền Y học thâm nhập vào hầu hết chuyên ngành Y học, sách chúng tơi đề cập đến vấn đề có tính chất nguyên lý Di truyền Y học, kèm theo số ví dụ để minh họa Sách biên soạn gồm 12 chương, chương trình bày theo đề mục; chương tương ứng với đến tiết giảng; có mục tiêu phần tự lượng giá để giúp cho học viên tập trung vào nội dung cần học Cuốn sách Di truyền Y học xuất lần chủ yếu dành cho đào tạo bác sĩ đa khoa tài liệu tham khảo cho đối tượng đào tạo cử nhân: điều dưỡng, kỹ thuật y học, y tế công cộng… Sách dùng làm tài liệu ôn tập cho đối tượng thi tuyển sau đại học: nghiên cứu sinh, cao học, bác sĩ chuyên khoa Các tác giả tham gia viết sách giáo sư, phó giáo sư, giảng viên lâu năm chuyên ngành Y Sinh học – Di truyền, đặc biệt cố có cơng lớn chủ biên biên soạn sách Trong biên soạn sách này, cập nhật sử dụng kiến thức mới, thành tựu đạt Di truyền học nói chung Di truyền Y học nói riêng Tuy nhiên, sách chắn chưa đáp ứng yêu cầu nhiều mặt bạn đọc, có chỗ cần sửa, cần bổ sung, mong góp ý bạn đọc đồng nghiệp Thay mặt ban biên soạn PGS.TS TRẦN THỊ THANH HƯƠNG TRƯỞNG BỘ MÔN Y SINH HỌC – DI TRUYỀN ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page of 204 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page of 204 Chương LƯỢC SỬ - NỘI DUNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DI TRUYỀN HỌC NGƯỜI LƯỢC SỬ CỦA DI TRUYỀN Y HỌC 1.1.Giai đoạn mở đầu Năm 1839, Schleiden Schwan đề xuất học thuyết tế bào với nội dung quan trọng: "Mọi sinh vật cấu tạo tế bào", tảng chung cho di truyền học nói chung, cho di truyền học người nói riêng Năm 1865, Mendel báo cáo quy luật di truyền dựa thực nghiệm đề cập đến nhân tố di truyền Các quy luật di truyền Mendel trở thành quy luật di truyền chung sinh vật, tính trạng di truyền theo quy luật gọi di truyền theo Mendel (Mendelian Inheritance) Năm 1910, Morgan đồng nghiệp xác định: nhân tố di truyền mà Mendel đề cập gen xếp dọc thành hàng nhiễm sắc thể (NST) tạo thành nhóm liên kết, gen chi phối hình thành tính trạng theo quy luật khác 1.2 Lược sử di truyền tế bào Năm 1882, Walther Flemming, nhà di truyền học tế bào người Úc đưa hình ảnh minh họa NST người đưa khái niệm phân bào nguyên nhiễm Năm 1888, Waldelayer người đưa khái niệm NST Năm 1912, Winiwarter kết luận nam có 47 NST nữ có 48 NST Năm 1923, Painter phân tích NST từ tinh hồn người có kết luận rằng: người có 48 NST, ông đề xuất chế NST giới X Y người Năm 1924, Levitsky đề xuất công thức karyotyp để xếp NST người Năm 1956, Tjio Levan nuôi cấy tế bào thai người xác định xác số lượng NST người 2n = 46 1.3 Lược sử phát triển di truyền phân tử Năm 1885, Naegeli đề cập đến yếu tố di truyền qua tế bào chất Năm 1902, Garrod trình bày bệnh alcapton niệu, bệnh rối loạn chuyển hóa bẩm sinh, sau với Bateson, Garrod xác định bệnh di truyền lặn theo kiểu Mendel Đó bệnh xác định di truyền đơn gen file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page of 204 Hệ nhóm máu ABO người Landsteiner phát năm 1900 Năm 1908, Ottenburg Epstein xác định hệ nhóm máu di truyền đơn gen theo quy luật Mendel Năm 1911, Wilson xác định gen gây tật mù màu NST X, gen người xác định vị trí Năm 1944, Avery chứng minh ADN (acid deoxyribonucleic) vật liệu mang thông tin di truyền tượng chuyển thể vi khuẩn Năm 1948, Gibson phát enzym bất thường di truyền lặn NST thường: enzym reductase bệnh methemoglobin (MetHb) Cho đến biết 200 enzym bất thường Năm 1949, Pauling cho bệnh hồng cầu hình liềm liên quan với protein bất thường Đề xuất Pauling Ingram minh chứng vào năm 1956 tác giả tìm cấu tạo bất thường chuỗi polypeptid tạo nên Hb Đây dẫn chứng đột biến gen cấu trúc dẫn dến thay đổi trình tự acid amin phân tử protein Đến năm 1959 biết có hai Hb bất thường, 400 dạng Hb bất thường biết Năm 1953, Watson Crick đề xuất mơ hình chuỗi xoắn kép phân tử ADN Năm 1957, Kornberg phát ADN polymerase Năm 1961, Marmure Doty phát hiện tượng hồi tính (renaturation) ADN Năm 1962, Arber lần cung cấp dẫn chứng có mặt enzym cắt (Restriction Enzyme) Năm 1967, Gellert phát enzym nối ADN (DNA ligase) Năm 1972-1973, kỹ thuật tạo gen đơn dòng (DNA cloning) phát phịng thí nghiệm Boyer, Cohen, Berg… Năm 1975, Sounthern thực kỹ thuật lai chuyển gel (gel transfer hybridization) để dị tìm đoạn ADN đặc hiệu Năm 1975-1977, Sanger, Maxam Gilberg phát phương pháp để xác định trình tự nucleotid (DNA sequencing) Năm 1981, Palmiter Brinster thực chuyển gen chuột; Spradling Rubin thực chuyển gen ruồi giấm Năm 1985, Mullis cộng đề xuất kỹ thuật nhân đoạn ADN invitro (Polymerase chain reaction) Con người với 46 NST, có số lượng gen lớn Sự xếp gen 46 NST thông báo hội nghị quốc tế dựng đồ gen người viết tắt HGM (Human Gene Mapping) Ngày 12 - - 2001, tồn trình tự gen người xác định NỘI DUNG CỦA DI TRUYỀN HỌC NGƯỜI Cũng sinh vật khác, di truyền học người quan sát nghiên cứu hai mức độ: tế bào, phân tử 2.1 Di truyền tế bào Các thành tựu di truyền tế bào đóng góp phần quan trọng cho hình thành di truyền học Chọn mẫu tế bào để nuôi cấy nhằm phát NST việc làm cần thiết Năm 1960, Moorhead cộng đề xuất phương pháp nuôi cấy bạch cầu lympho máu ngoại vi với kích thích phân bào PHA file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page of 204 (phytohemagglutinin) protein chiết tách từ đậu tây (Phaseolus vulgaris) Phương pháp nuôi cấy bạch cầu lympho máu ngoại vi từ đến trở thành phương pháp thường quy để nghiên cứu NST người Có thể áp dụng phương pháp: ni cấy máu tồn phần, ni cấy bạch cầu lympho sau tách hồng cầu, theo phương pháp nuôi cấy dài hạn Ngồi ni cấy lympho bào, số trường hợp tế bào tủy xương định để nghiên cứu NST Do tế bào tủy tế bào phân chia nên dùng phương pháp trực tiếp, nuôi cấy ngắn hạn, nuôi cấy dài hạn Nuôi cấy tế bào từ mô khác thể mô da, thận, phổi, gan định số trường hợp Một số mô thể mảnh mô bào thai, tế bào tua rau gồm nhiều tế bào phân chia, dùng phương pháp trực tiếp, nuôi cấy ngắn hạn, ni cấy dài hạn Để phục vụ cho chẩn đốn trước sinh, người ta thường nghiên cứu NST từ tế bào ối ni cấy Sau có phương pháp để có NST người, người ta quan tâm đến xác định xác vị trí NST karyotyp Qua phân tích NST, người ta thấy phương pháp nhuộm thơng thường cho phép xác định vị trí của vài NST, cịn nhiều NST khơng xác định được, người ta áp dụng kỹ thuật băng: băng G, băng Q, băng R, băng C, băng T Cho đến nay, kỹ thuật băng quy trình khơng thể thiếu nghiên cứu NST Các hội nghị di truyền người: năm 1960 Denver, năm 1963 London, năm 1966 Chicago, năm 1971, năm 1975 Paris, năm 1995 Memphis đưa cách xếp loại NST người trường hợp bình thường bệnh lý hệ thống quốc tế danh pháp di truyền tế bào học người (An International System for Human Cytogenetics Nomenclature) Phân tích vật thể giới: vật thể giới vấn đề quan tâm song song với NST Năm 1949, Barr Bertram lần phát chất nhiễm sắc giới tính (vật thể Barr) nhân tế bào gian kỳ Bản chất vật thể Barr hai NST X bị bất hoạt di truyền Năm 1954, Davidson Smith phát vật thể hình dùi trống (Drumstick) phần phụ đặc biệt bạch cầu đa nhân, thường có bạch cầu đa nhân người nữ Năm 1970, Pearson phát vật thể Y nhuộm nhân tế bào nam giới phẩm nhuộm huỳnh quang quinacrin phần xa nhánh dài NST Y bắt màu huỳnh quang mạnh, thể đốm huỳnh quang nhân tế bào gian kỳ Vật thể giới ứng dụng để xác định rối loạn NST giới cịn dùng để xác định mức độ ác tính mô ung thư Nghiên cứu bệnh NST: rối loạn NST tương đối phổ biến người Năm 1959, Lejeune cộng phát NST 21 nhân tế bào người mắc hội chứng Down Sau người ta phát nhiều hội chứng rối loạn NST số lượng cấu trúc 2.2 Di truyền phân tử Sơ đồ kinh điển chuyển thông tin di truyền là: Mỗi khâu sơ đồ nêu hình thành lĩnh vực nghiên cứu: Nghiên cứu gen (Genomics): nghiên cứu xác định vị trí gen marker 24 NST người, giải trình tự gen file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page of 204 Nghiên cứu phiên mã (Transcriptomics): nghiên cứu trình phiên mã yếu tố ảnh hưởng đến q trình Nghiên cứu hệ protein (Proteomics): nghiên cứu trình dịch mã yếu tố ảnh hưởng đến q trình đó, nghiên cứu tập hợp tất dạng protein mã hóa hệ gen 2.3 Di truyền quần thể Di truyền quần thể người nghiên cứu tần số gen, tần số dạng đột biến NST tần số kiểu hình tương ứng trạng thái bình thường trạng thái khơng bình thường quần thể Di truyền tế bào quần thể người xác định tần số dạng đột biến NST quần thể người lứa tuổi khác quần thể sơ sinh, quần thể người trưởng thành, quần thể người cao tuổi… Di truyền học người áp dụng định luật Hardy - Weinberg để xác định tần số gen kiểu hình tương ứng quần thể xác định tần số gen chi phối nhóm máu, chi phối bệnh bạch tạng, bệnh Hb… Di truyền học người nghiên cứu biến động tần số gen, tần số đột biến NST, tần số số tính trạng tương ứng điều kiện khơng đảm bảo cho cân tự nhiên, ví dụ có tác động số tác nhân gây đột biến, có biến động mơi trường sống 2.4 Di truyền miễn dịch Di truyền miễn dịch dùng phương pháp miễn dịch để nghiên cứu di truyền người, nghiên cứu chi phối di truyền hình thành kháng nguyên, kháng thể Di truyền miễn dịch nghiên cứu di truyền nhóm máu; nghiên cứu di truyền ghép mô, ghép tổ chức, ghép quan, nghiên cứu tượng di truyền tính kháng nhiễm đặc điểm thể tạng Dựa vào kỹ thuật công nghệ gen, số chế phẩm sinh học, có số kháng nguyên kháng thể tương ứng tạo gen đơn dòng, sản xuất 2.5 Di truyền dược lý Di truyền dược lý nghiên cứu di truyền số enzym chuyển hóa thuốc thể trạng thái bình thường trạng thái bệnh lý Di truyền dược lý nghiên cứu tác động bất thường (gây đột biến, gây quái thai…) số dược liệu, số thuốc số chế phẩm sinh học Cuối cùng, di truyền dược lý nghiên cứu biện pháp phòng chữa hậu di truyền bất thường dùng thuốc gây nên Các enzym xúc tác cho trình chuyển hóa thuốc enzym khác sản phẩm trình tổng hợp protein chi phối gen Đột biến gen dẫn đến tổng hợp enzym bất thường từ dẫn đến khơng bình thường q trình chuyển hóa thuốc Ngược lại số thuốc lại có tác động đến gen, gây đột biến, từ dẫn đến biểu kiểu hình 2.6 Di truyền lâm sàng Di truyền lâm sàng nghiên cứu bệnh di truyền nhằm đề phòng, điều trị bệnh Để thực nhiệm vụ này, di truyền lâm sàng thực bước:  Thăm khám, lập bệnh án cho người bị bệnh cho số người gia đình người bệnh  Xây dựng gia hệ để phân tích tính chất di truyền bệnh  Chỉ định thực xét nghiệm cần thiết, trước hết xét nghiệm di truyền file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 10 of 204  Xác định quy luật di truyền bệnh từ đề phương pháp điều trị thích hợp  Cho lời khuyên di truyền cần thiết Trong số trường hợp cần thiết phải thực chẩn đoán trước sinh để xác định tình trạng đứa trẻ từ giai đoạn phôi thai Tùy theo đối tượng nghiên cứu, phục vụ mà hình thành phân mơn di truyền học người như: di truyền sản khoa, di truyền nhi khoa, di truyền huyết học, di truyền tâm thần… 2.7 Di truyền ung thư Ung thư vấn đề tồn lớn y học, tập trung ý nhiều nhà khoa học nhiều lĩnh vực khác có nhà di truyền học Mối liên quan di truyền môi trường phát sinh ung thư chưa sáng tỏ nhiều trường hợp Có tác giả cho rằng: tác động yếu tố môi trường nên đột biến xẩy ra, tạo nên tế bào bất thường phân chia cách hỗn loạn từ dẫn đến phát sinh ung thư Một số tác giả khác lại cho rằng: biến đổi gen nguyên nhân làm cho thể dễ tiếp thu yếu tố môi trường làm cho ung thư phát sinh phát triển Người ta quan sát thấy dạng đột biến NST đa bội, đơn nhiễm, ba nhiễm, NST bị đứt gẫy trường hợp NST philadelphia (Ph1) NST 22 bị đoạn nhánh dài (22q-), đoạn đứt thường nối với nhánh dài NST tạo NST chuyển đoạn t(9q;22q) Ph1 gặp tế bào người bệnh bạch cầu tủy xương mạn tính Nghiên cứu ADN trọng tâm nghiên cứu ung thư, hầu hết chất gây ung thư đồng thời chất gây đột biến Bất kỳ loại ung thư nào, dù nguyên nhân khởi đầu phát sinh ung thư rối loạn vật chất di truyền từ mức NST đến mức gen gây nên 2.8 Ưu sinh học Galton người đề xuất ưu sinh học Theo Galton: ưu sinh học nghiên cứu tác động sửa chữa tính chất bẩm sinh, tạo điều kiện cho phẩm chất tốt thể phát triển Rất nhiều tính trạng người hình thành phối hợp vật chất sẵn có (di truyền) tác động môi trường vi mô vĩ mô Con người chịu chi phối quy luật chọn lọc tự nhiên giai đoạn phát triển cá thể: số phôi thai mang gen đột biến NST bị đột biến bị đào thải chết hợp tử, sẩy thai, thai chết lưu… Như có chọn lọc tự nhiên từ giai đoạn phôi thai đời sơ sinh khỏe mạnh Sau q trình chọn lọc sau đẻ, số trẻ bị tật nguyền tiếp tục bị đào thải… Con người không chịu tác động quy luật chọn lọc tự nhiên cách thụ động, mà ln tìm biện pháp để hạn chế tính trạng khơng tốt, tăng cường tính trạng tốt nhằm để hệ sau ngày tốt Đó nhiệm vụ ưu sinh học người Thực nhiệm vụ ưu sinh học nhiệm vụ chung cộng đồng từ việc thực vấn đề có tính chất phong trào kế hoạch hóa gia đình đến việc thực kỹ thuật riêng biệt chẩn đoán trước sinh Để thực ưu sinh học vừa phải chăm chút nguồn gen nòi giống, vừa phải quan tâm đến điều kiện gen tốt phát triển PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA DI TRUYỀN Y HỌC 3.1 Phương pháp di truyền tế bào 3.1.1 Quan sát nhiễm sắc thể kỳ Kỹ thuật làm tiêu bản, quan sát đánh giá NST người áp dụng rộng rãi từ năm 1960 Để file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 11 of 204 phát NST tế bào sinh dưỡng người, dùng tế bào tủy xương, tế bào bào thai, tế bào bạch cầu lympho, tế bào tua rau thai… Bạch cầu lympho máu ngoại vi loại tế bào thường dùng nghiên cứu NST người Bạch cầu lympho máu ngoại vi tế bào khơng cịn khả phân chia, phải dùng PHA để kích thích cho tế bào chuyển thành tế bào phân chia dùng colchicin colcemid NST dừng kỳ Nhuộm NST kỹ thuật nhuộm thông thường kỹ thuật nhuộm băng Để quan sát NST trình tạo tinh, sau sinh thiết số ống sinh tinh, người ta làm tiêu để phân tích NST giai đoạn trình tạo tinh Đánh giá tình trạng NST đánh giá, phân tích kính hiển vi, ảnh chụp theo quy định quốc tế 3.1.2 Quan sát nhiễm sắc thể nhân tế bào gian kỳ Bên cạnh xét nghiệm NST kỳ giữa, xét nghiệm vật thể giới tính nhân tế bào gian kỳ xét nghiệm cần thiết để đánh giá đột biến NST Xét nghiệm vật thể giới tính thường thực tế bào niêm mạc miệng, tế bào niêm mạc âm đạo, tế bào chân tóc… Các vật thể giới thường phân tích vật thể Barr, vật thể Y, vật thể dùi trống Phương pháp nhân nhỏ phương pháp để phát đột biến NST mẫu vật không xử lý colchicin Nhân nhỏ phần nhân tách từ phần nhân tế bào, đa số hình thành kỳ giảm phân nguyên phân NST chậm hay đoạn NST tạo thành Nhân nhỏ nhiều giống hình ảnh vụn NST, loại tổn thương thối hóa Ở kỳ trung gian, bên cạnh nhân lớn phát hình ảnh nhân nhỏ Các xét nghiệm di truyền học tế bào xét nghiệm khơng thể thiếu chẩn đốn bệnh di truyền, đặc biệt bệnh rối loạn NST 3.2 Phương pháp di truyền hóa sinh Phân tích, định lượng số sản phẩm gen phân tích, định lượng protein: enzym, hormon, Hb… sở cần thiết để nghiên cứu di truyền, đặc biệt xét nghiệm chẩn đoán số bệnh tật liên quan Đây bước phân tích trung gian hoạt động gen kiểu hình 3.3 Phương pháp di truyền phân tử Về nguyên lý, phương pháp di truyền phân tử dùng di truyền người tương tự dùng sinh vật khác Người ta phân tích ADN phân tích sản phẩm gen: protein Để phân tích ADN người ta dùng kỹ thuật tách chiết ADN, điện di ADN, lai ADN, nhân ADN PCR; xác định trình tự nucleotid phân tích tính đa hình (polymorphisms) ADN Các kỹ thuật trình bày "Một số kỹ thuật sinh học phân tử ứng dụng Y học" Ngoài phân tích ADN nhân, người ta cịn phân tích ADN ty thể Mẫu vật thường dùng xét nghiệm ADN mẫu vật tươi máu, dịch não tủy, dịch ối, nước tiểu, xương mẫu bệnh phẩm cố định Để phân tích protein người ta dùng phương pháp khối phổ để phân tích phức hợp protein Phương pháp di truyền phân tử cho phép:  Phát biến đổi ADN, protein  Phát người lành mang gen bệnh (phát dị hợp tử) file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 12 of 204  Phát sớm rối loạn chuyển hóa 3.4 Phương pháp lập gia hệ phân tích gia hệ Phương pháp nghiên cứu gia hệ dùng để phân tích tính trạng hay bệnh tật xem có di truyền hay khơng quy luật di truyền Theo dõi tính trạng bệnh tật qua số hệ, ba hệ lập đồ gia hệ Mỗi cá thể gia hệ có ký hiệu theo quy ước quốc tế, tùy theo giới tính, có bệnh tật cần phân tích hay khơng, có người mang gen bệnh lặn hay không v.v Một số ký hiệu hay dùng lập gia hệ trình bày bảng 1.1 Bản đồ gia hệ thường vẽ theo hình bậc thang, từ xuống theo thứ tự hệ ông bà, cha mẹ, cháu Mỗi hệ bậc thang, cặp bố mẹ ghi từ trái sang phải từ người lớn Đương bệnh nhân đến khám từ người thầy thuốc hỏi tìm hiểu dần thành viên khác gia hệ để lập đồ gia hệ, đương đánh dấu mũi tên bên ký hiệu Phía bên trái hệ gia hệ ghi chữ số La mã để thứ tự hệ gia hệ Bên (phía bên phải) thành viên có ghi chữ số Ả rập để số thứ tự thành viên hệ Khi theo dõi tính trạng qua nhiều hệ, gồm nhiều cá thể, đồ gia hệ hình bậc thang khơng đủ chứa tất cá thể, trường hợp phải lập gia hệ theo hình cung Trong gia hệ có bệnh di truyền, tần số bệnh gia hệ giảm dần theo mức độ huyết thống theo hệ số di truyền: họ hàng bậc (bố mẹ, anh chị em ruột, con) có tỷ lệ mắc bệnh cao nhất; giảm dần họ hàng bậc hai (ơng, bà, chú, bác, dì ruột, cháu ruột); đến họ hàng bậc ba (anh chị em họ)… Bảng 1.1 Các ký hiệu dùng để lập gia hệ file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 13 of 204 file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 14 of 204 3.5 Phương pháp khảo sát sinh đôi Đa thai gặp người, khoảng 1,9% chủng tộc Tần số đa thai tùy theo chủng tộc Ở người số đa thai sinh đơi chủ yếu, gặp sinh ba, sinh tư phương pháp khảo sát đứa sinh đa thai gọi phương pháp sinh đôi Ở người gặp hai loại sinh đôi: sinh đôi hợp tử sinh đôi hai hợp tử Sinh đôi hai hợp tử hai trứng thụ tinh hai tinh trùng phát triển thành hai thể Sinh đôi hợp tử chiếm khoảng 20 - 30% tổng số cặp sinh đôi Hai đứa trẻ sinh đôi hợp tử hoàn toàn giống vật chất di truyền nên chúng giống giới, hình thái nhiều tính trạng khác Hai đứa trẻ sinh đơi hai hợp tử có tính chất giống khác anh chị em thường, giới khác giới Tuy nhiên cần lưu ý sinh đơi hai hợp tử có điều kiện mơi trường q trình phát triển phơi thai Do đặc điểm cặp sinh đôi nên phương pháp so sánh tính chất cặp sinh đơi hợp tử với sinh đôi hai hợp tử dùng di truyền người để đánh giá tác động di truyền, đồng thời đánh giá tác động môi trường đến hình thành tính trạng thể Một tính trạng bệnh thấy hai đứa trẻ (có tương hợp) thấy hai đứa trẻ (không tương hợp) Dựa số lượng lớn cặp đẻ sinh đôi hợp tử cặp sinh đôi hai hợp tử, Holzinger đưa cơng thức để tính độ di truyền (H) file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 15 of 204 Nếu độ di truyền H = 1, tính trạng hồn tồn di truyền định Nếu độ di truyền H = 0, tính trạng hình thành khơng có tác động di truyền 3.6 Phương pháp quan sát nếp vân da Nếp vân da nếp chìm đường vân nhỏ nằm mặt da mặt bàn tay mặt bàn chân bao gồm tất ngón Nếp vân da quan sát trực tiếp in giấy trắng Nếp vân da bàn tay ý nghiên cứu nhiều nếp vân da bàn chân Lịng bàn tay có ba nếp gấp chính: nếp dọc, nếp ngang gần nếp ngang xa Đôi hai nếp ngang chập lại với thành nếp ngang đơn độc thẳng qua lịng bàn tay, tính chất hay gặp người bệnh Down số bệnh khác (hình 1.1) Trên mặt da lịng bàn tay có nhiều dải vân kèm theo nhiều hướng khác nhau, dải vân gồm nhiều đường vân chạy song song với Ở nhiều vị trí ba dải vân tiếp xúc với tạo nên chạc ba, gọi ngã ba Ở gốc ngón tay 2, 3, 4, có bốn chạc ba ký hiệu theo thứ tự a, b, c, d Gần gốc cuối lịng bàn tay có chạc ba gọi chạc ba trục, ký hiệu t Góc hợp thành chạc ba a, t, d gọi góc atd Tại mơ út mơ cái, dải vân thường song song hình cung thẳng, số bàn tay xuất dải vân cong thành hình móc hình vịng Mặt đốt thứ ba ngón tay có dải vân uốn cong nhiều hay tạo thành hình phức tạp gọi hoa vân Có thể quy ba kiểu hoa vân chính: vân vịng, vân móc vân cung (hình 1.2) Hoa vân vịng dải vân gồm đường theo hình vịng trịn hình bầu dục, có hai chạc ba hai file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 16 of 204 bên tâm dải vân Hoa vân móc dải vân gồm đường uốn cong móc, đường vân phía thường hướng phía bàn tay (vân móc trụ), đơi hướng phía ngồi (vân móc quay), có chạc ba nằm bên đối diện với hướng dải vân, dải vân có khe hẹp Vân cung dải vân có hình cánh cung, hai bên khơng có chạc ba Ở người bình thường, vân vịng vân móc hay gặp (khoảng 49% 50%), vân cung gặp (khoảng 1%) Nếp vân da có biến đổi rõ rệt nhiều bệnh rối loạn NST số bệnh di truyền khác 3.7 Phương pháp di truyền quần thể Bằng điều tra, xét nghiệm hàng loạt quần thể khác nhau, nhà di truyền học xác định tần số số tính trạng, ví dụ tần số đột biến tự nhiên NST người bình thường, tần số tật mù màu, tần số bệnh Hb, từ tính tần số gen quần thể Có thể áp dụng phương pháp điều tra dịch tễ học để đánh giá ảnh hưởng nhân tố môi trường đến bệnh tật di truyền: Phương pháp tập (cohort study) tiến hành hai nhóm quần thể: nhóm có tiếp xúc với yếu tố nguy gây bệnh, nhóm khơng tiếp xúc với yếu tố nguy gây bệnh, từ so sánh phân tích để đánh giá ảnh hưởng yếu tố nguy đến tần số đột biến biểu tần số bệnh di truyền, tần số dị tật bẩm sinh nhóm 3.8 Thăm khám lâm sàng bệnh di truyền Nhiều bệnh di truyền không biểu quan, phần thể mà thường biểu dạng đa dị tật với thay đổi phần khác thể, thay đổi thể lực trí lực, bệnh án di truyền liên quan đến nhiều chuyên khoa y học Người bác sĩ thăm khám bệnh di truyền cần mô tả chi tiết thay đổi thể người bệnh Độ biểu gen phụ thuộc vào thời gian, mức độ biểu bệnh không thời điểm khác Chính thăm khám thời điểm khơng xác định bệnh, thăm khám thời điểm khác lại xác định Trên người bệnh, tùy theo mối tương quan alen (trội, lặn, trung gian ) mà dấu hiệu bệnh thể khác nhau, cần xác định rõ mối tương quan kiểu gen kiểu hình Để xác định nguyên nhân, chế bệnh, cần tổ chức để thăm khám xét nghiệm cho thành viên gia đình người bệnh, xây dựng gia hệ để xác định quy luật, chế bệnh Sau thăm khám bệnh, người bác sĩ giải thích cho gia đình người bệnh nguyên nhân, chế bệnh, nêu rõ nguy bệnh, khả điều trị cho gia đình lời khuyên cần thiết TỰ LƯỢNG GIÁ file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 17 of 204 Nêu lược sử di truyền y học Nêu tóm tắt nội dung di truyền tế bào, di truyền phân tử người Nêu tóm tắt nội dung di truyền quần thể người, di truyền miễn dịch, di truyền dược lý, di truyền lâm sàng Nêu tóm tắt nội dung di truyền học ung thư, ưu sinh học Trình bày phương pháp di truyền tế bào Trình bày phương pháp di truyền hóa sinh phương pháp di truyền phân tử Trình bày phương pháp xây dựng gia hệ phân tích gia hệ Trình bày phương pháp phân tích nếp vân da Trình bày phương pháp khảo sát sinh đơi Viết cơng thức tính độ di truyền H; độ di truyền H cho biết vai trò di truyền mơi trường việc hình thành tính trạng, bệnh tật 10 Trình bày phương pháp di truyền quần thể phương pháp khám lâm sàng bệnh di truyền file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 18 of 204 Chương NHIỄM SẮC THỂ VÀ BỆNH HỌC NHIỄM SẮC THỂ NHIỄM SẮC THỂ CỦA NGƯỜI SƠ LƯỢC LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU NHIỄM SẮC THỂ CỦA NGƯỜI Có thể tóm tắt thành tựu di truyền tế bào học sau năm 1956 sau:  Năm 1959, Lejeune khám phá thể ba nhiễm (trisomy) 21 hội chứng Down; Ford cộng Jacobs Strong khám phá karyotyp XXY người bị hội chứng Klinefelter karyotyp XO người bị hội chứng Turner  Năm 1960, Moorhead cộng công bố phương pháp làm tiêu NST từ lympho bào nuôi cấy ngắn hạn với việc dùng PHA để kích thích phân bào  Hai thể ba nhiễm NST thường thể ba nhiễm 13 thể ba nhiễm 18 Patau Edwards xác định  Cùng năm 1960, Nowell Hungerford mô tả NST Philadelphia (mất đoạn nhánh dài NST 22) bệnh bạch cầu thể tủy mạn tính (Chronic myeloid leukemia)  Năm 1963, hội chứng mèo kêu, hội chứng bị đoạn nhánh ngắn NST số (5p-), lần phát Lejeune cộng  Năm 1964 - 1965, Schroeder cộng (1964), German cộng (1965) phát tính di truyền khơng bền vững NST gia tăng hội chứng thiếu máu Fanconi Bloom Jacob cho rằng: tượng tâm lý bệnh tội phạm có liên quan tới cá nhân nam XYY  Năm 1968 - 1970, đời kỹ thuật nhuộm băng cho khả đánh giá xác tới NST NST file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 19 of 204 Từ thập kỷ 1980, đời phương pháp gọi FISH (Fluorescence in situ hybridization - lai chỗ huỳnh quang) mở bước Phương pháp FISH đưa di truyền tế bào học sang giai đoạn mới, giai đoạn kỹ thuật di truyền phân tử vào di truyền tế bào chuyên ngành đời: di truyền tế bào phân tử, chuyên ngành trung gian di truyền tế bào di truyền phân tử Do di truyền tế bào học lấy đối tượng nhân tế bào cụ thể NST tế bào phải quan tâm chủ yếu đến chu kỳ tế bào Trong chu kỳ tế bào giai đoạn dùng nhiều gian kỳ kỳ giữa, có dùng kỳ sau Ngày phát triển số kỹ thuật nhuộm băng nên kỳ (metaphase) trước gặp ngẫu nhiên người ta có kỹ thuật để làm tiêu có kỳ sớm (prometaphase) kỳ đầu (prophase) PHƯƠNG PHÁP XÉT NGHIỆM NHIỄM SẮC THỂ CỦA NGƯỜI 2.1 Nguyên tắc chung - Những mô dùng làm tiêu NST phải mô có nhiều tế bào phân chia: tủy xương, mơ bào thai, mơ tinh hồn… - Những mơ có nhiều tế bào phân chia áp dụng phương pháp trực tiếp: làm tiêu NST ni cấy ngắn hạn Nhưng với mơ cịn tế bào phân chia phải áp dụng phương pháp ni cấy dài hạn, với tiến trình chi tiết khác tùy loại mô, tùy loại tế bào Đối với mơ gồm tế bào khơng cịn khả phân chia phải kích thích cho tế bào phân chia - NST có số lượng hình dạng rõ điển hình kỳ trình phân chia tế bào, trước thu hoạch tế bào phải làm cho tế bào dừng lại kỳ dung dịch colcemid colchicin - Phải dùng sốc nhược trương để phá vỡ màng tế bào để đảm bảo cho NST dàn diện tích tách rời Dung dịch nhược trương thường dùng KCl 0,075M natri citrat 1% - Định hình tế bào dung dịch carnoy: phần methanol + phần acid acetic hỗn hợp alcol clorofoc - acid acetic tỷ lệ : : - Dàn tế bào lên tiêu nhuộm phẩm nhuộm nhân, ví dụ: giemsa, orcein acetic, carmin acetic… xử lý tiêu phương pháp nhuộm băng 2.2 Phương pháp làm tiêu nhiễm sắc thể từ tế bào bạch cầu lympho máu ngoại vi 2.2.1 Lấy mẫu vật Lấy máu theo quy định vô trùng từ tĩnh mạch đầu ngón tay, gót chân trẻ sơ sinh Dùng heparin để chống đông 2.2.2 Phương pháp cấy lympho bào Lympho bào máu ngoại vi tế bào khơng cịn khả phân chia, cần phải kích thích để tế bào chuyển dạng phân chia Người ta dùng PHA, để làm chất kích thích phân bào Có nhiều phương pháp cấy lympho bào: cấy máu toàn phần, cấy lympho bào tách khỏi hồng cầu Ở giới thiệu phương pháp cấy máu toàn phần 2.2.3 Các bước q trình ni cấy thực điều kiện vô trùng 2.2.3.1 Nuôi cấy tế bào - Môi trường nuôi cấy gồm: môi trường Parker F10, F12: ml, huyết AB huyết file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 20 of 204 bê: ml, - giọt PHA, - giọt máu toàn phần - Đặt týp nuôi cấy lọ nuôi cấy tủ ấm 37o C thời gian 48h 72h - Cho dung dịch colcemid colchicin vào lọ cấy trước thu hoạch 2h để làm dừng tế bào phân chia kỳ 2.2.3.2 Các bước thu hoạch tế bào - Sau ly tâm loại bỏ dịch phía để lại phần cặn tế bào cho dung dịch nhược trương (KCl 0,075M) vào để phá vỡ màng tế bào - Sau dùng sốc nhược trương, ly tâm loại bỏ dịch phía để lại phần cặn tế bào Phần cặn tế bào định hình dung dịch carnoy Bước định hình tế bào lặp lại lần - Sau ly tâm loại bỏ dịch phía để lại phần cặn tế bào, tế bào trộn dàn lên tiêu Tiêu nhuộm giemsa theo phương pháp nhuộm thông thường phương pháp nhuộm băng 2.3 Phương pháp phân tích tiêu nhiễm sắc thể người Phương pháp đánh giá tiêu NST chung cho phương pháp ni cấy Để đánh giá NST có bước sau đây: - Quan sát tiêu NST kính hiển vi quang học với độ phóng đại 1000 lần Tìm tế bào kỳ có NST dàn để đếm số lượng NST tế bào Trung bình cho mẫu phải đánh giá 30 cụm kỳ giữa, trường hợp cần thiết phải phân tích 100 cụm kỳ - Phát phân tích rối loạn cấu trúc NST đếm số lượng NST - Lập karyotyp + Chụp ảnh số cụm kỳ giữa, in phóng ảnh, cắt rời NST, sau xếp cặp NST theo quy định quốc tế Phương pháp xếp NST gọi phương pháp lập karyotyp + Phân tích karyotyp kính hiển vi với phần mềm đặc hiệu máy vi tính - Tổng hợp đánh giá kính hiển vi phân tích karyotyp kết hợp với thăm khám lâm sàng, người phụ trách xét nghiệm cho kết luận NST người xét nghiệm ĐẶC ĐIỂM BỘ NHIỄM SẮC THỂ CỦA NGƯỜI 3.1 Tiêu chuẩn để xếp nhiễm sắc thể người Để xếp NST người phải vào tiêu chuẩn sau đây: - Kích thước (chiều dài) NST Chiều dài NST giảm dần từ đôi số đến đôi số 22 Cặp số 23 cặp NST giới tính - Chỉ số tâm: p: chiều dài nhánh ngắn; q: chiều dài nhánh dài - Chiều dài tương đối NST: tỷ lệ chiều dài NST so với chiều dài tổng cộng file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 Page 21 of 204 NST đơn bội có chứa NST X, tính theo phần nghìn tế bào Ở tế bào soma người có 46 NST, 46 NST chia thành nhóm vào vị trí phần tâm: - Nhóm tâm (metacentric): chiều dài nhánh ngắn = chiều dài nhánh dài (p = q) - Nhóm tâm lệch (submetacentric): chiều dài nhánh ngắn ngắn chiều dài nhánh dài (p < q) - Nhóm tâm đầu (acrocentric): chiều dài nhánh ngắn ngắn khơng có Ngồi tiêu chuẩn kể trên, người ta quan tâm đến đặc điểm khác phần eo thắt thứ hai NST (phần eo thắt thứ phần tâm), có vệ tinh hay khơng, vị trí băng NST Cũng cần lưu ý xếp NST số NST có tính đa hình 3.2 Các quy định quốc tế xếp nhiễm sắc thể người Tại hội nghị tổ chức Denver (1960), London (1963) Chicago (1966), nhà di truyền tế bào học thống với nhau: 46 NST người xếp thành nhóm, ký hiệu A, B, C, D, E, F G, theo tiêu chuẩn nêu phần Nhóm A có cặp NST có kích thước lớn nhất, gọi tên từ số đến số Cặp số 1: tâm giữa, cặp số 2: tâm lệch, cặp số 3: tâm Nhóm B có cặp NST số số Các NST nhóm có kích thước lớn khơng phân biệt chiều dài Chúng có tâm lệch Nhóm C có cặp NST, bao gồm từ số đến số 12 NST có chiều dài trung bình NST X xếp vào nhóm Tất NST thuộc nhóm C tâm lệch, khó phân biệt chúng với Nhóm D có cặp NST số 13, 14 15 Tất NST thuộc nhóm có kích thước trung bình NST tâm đầu, có vệ tinh gắn vào nhánh ngắn Khó phân biệt chúng với Nhóm E có cặp NST số 16, 17 18, NST tương đối ngắn NST số 16 có tâm giữa, cịn cặp số 17 18 có tâm lệch Nhóm F có cặp NST số 19 số 20 Cả hai NST có kích thước ngắn có tâm Nhóm G có cặp NST số 21 số 22 Các NST có kích thước ngắn, có tâm đầu có vệ tinh NST Y xếp vào nhóm Hai chromatid NST Y xếp song song so với NST nhóm G NST Y khơng có vệ tinh Ký hiệu mơ tả nhiễm sắc thể (công thức nhiễm sắc thể hay công thức nhân, karyotyp): để mô tả NST tế bào sinh dưỡng (tế bào soma) viết số lượng NST, dấu phẩy (,) đến NST giới Nếu có bất thường số lượng cấu trúc NST tiếp dấu phẩy (,) đến ký hiệu bất thường NST bị bất thường Nếu bất thường số lượng NST giới sau viết số lượng NST sau dấu phẩy viết công thức NST giới Ví dụ: 47,XXY file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh/di%20truyen%20CAN_1_unicode_2_html.htm 7/14/2011 ... mơn di truyền học người như: di truyền sản khoa, di truyền nhi khoa, di truyền huyết học, di truyền tâm thần… 2.7 Di truyền ung thư Ung thư vấn đề tồn lớn y học, tập trung ý nhiều nhà khoa học. .. độ di truyền (H) file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh /di% 20truyen%20CAN _1_ unicode_2_html.htm 7 /14 /2 011 Page 15 of 204 Nếu độ di truyền H = 1, tính trạng hồn tồn di truyền định Nếu độ di truyền. .. file:///C:/Windows/Temp/fyvbcylyoh /di% 20truyen%20CAN _1_ unicode_2_html.htm 7 /14 /2 011 Page 17 of 204 Nêu lược sử di truyền y học Nêu tóm tắt nội dung di truyền tế bào, di truyền phân tử người Nêu tóm tắt nội dung di truyền