1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Tóm tắt Luận án tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu phát hiện các biến thể ở một số bệnh nhân tự kỷ Việt Nam bằng phương pháp giải trình tự toàn bộ vùng mã hóa (exome)

39 49 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 39
Dung lượng 1,32 MB

Nội dung

Mục tiêu của đề tài là giải trình tự và phân tích toàn bộ vùng mã hóa (exome) ở một số bệnh nhân tự kỷ Việt Nam. Xác định các biến thể di truyền trên các gen liên quan đến bệnh tự kỷ ở một số người bệnh tự kỷ Việt Nam.

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ NGUYỄN THU HIỀN NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN CÁC BIẾN THỂ Ở MỘT SỐ BỆNH NHÂN TỰ KỶ VIỆT NAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TRÌNH TỰ  TỒN BỘ VÙNG MàHĨA (EXOME) Chun ngành: Hóa sinh học                                Mã số: 9420116 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI ­ 2018 Cơng trình được hồn thành tại Viện Cơng nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ VN Viện Nghiên cứu hệ gen, Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ VN Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Nguyễn Huy Hồng Viện Nghiên cứu hệ gen 2. GS. TS. Phan Văn Chi Viện Cơng nghệ sinh học Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:  Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án phiên chính  thức Họp tại: Viện Cơng nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam 18 Hồng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Vào hồi:     giờ     phút, ngày     tháng    năm  Có thể tìm hiểu luận án tại: ­ Thư viện Quốc Gia ­ Thư viện Viện Công nghệ sinh học ­ Website: http://luanvan.moet.gov.vn MỞ ĐẦU Tự  kỷ  (Autism Spectrum Disorders ­(ASD)) thuộc một nhóm các   rối loạn phát triển, khơng đồng nhất về mặt di truyền. Tự kỷ được biểu   hiện ra ngồi bằng những khiếm khuyết về tương tác xã hội, khó khăn    giao tiếp ngơn ngữ  và phi ngơn ngữ, hành vi, sở  thích và hoạt động  mang tính hạn hẹp, lặp đi lặp lại. Một số bệnh thường thấy đi kèm với   ASD bao gồm rối loạn lo âu, rối loạn giấc ngủ, rối loạn tiêu hóa và các  phản ứng bất thường gây kích thích cảm giác. Điều đáng nói là hiện nay  chưa có phương pháp chữa trị  dứt điểm cho bệnh nhân tự  kỷ. Các biện  pháp được áp dụng hiện nay chỉ để  giảm các rối loạn hành vi, các loại  thuốc nhằm giảm sự hung hăng, lo âu, trầm cảm,…. Ước tính mới nhất  cho thấy rằng ASD  ảnh hưởng đến khoảng 1 trong 68 trẻ  em và tỷ  lệ  mắc bệnh   bé trai chiếm  ưu thế  so với bé gái. Nguy cơ  di truyền của  bệnh được đề  xuất có liên quan đến  ảnh hưởng kết hợp của các biến   thể khác nhau. Trong những nghiên cứu ở những cặp song sinh, sự đồng   nhất kiểu hình của ASD   những cặp song sinh cùng trứng chiếm 70­ 90%, trong khi tỉ  lệ  này   những cặp song sinh khác trứng chỉ  0­30%.  Yếu tố  mơi trường cũng có sự  tương tác với yếu tố  di truyền và gây ra   những thay đổi bất thường trong sự phát triển tế bào thần kinh, phát triển  trí não. Giải trình tự  tồn bộ vùng mã hóa (WES) đã được sử  dụng rộng   rãi trong các nghiên cứu lâm sàng vài năm gần đây, đặc biệt trong việc   xác định các gen bệnh di truyền theo Mendel. Hàng chục nghìn biến thể  gen có thể  được xác định trong mỗi exome trong nhiều bệnh phức tạp   như: tim mạch, thần kinh,  Đối với con người, trí tuệ  là một tính trạng   cực kỳ phức tạp do nhiều gen quy định. WES đang được coi là hướng đi  đúng đắn để nghiên cứu di truyền bệnh tự kỷ. Phương pháp này giúp xác   định điều kiện di truyền cụ thể  với những trường hợp còn nghi ngờ  về  mặt lâm sàng, cho thấy tầm quan trọng của các biến đổi di truyền trên   gen trong hội chứng tự  kỷ. Hiện nay, tại Việt Nam việc nghiên cứu di   truyền bệnh tự  kỷ  còn khá mới, và đặc biệt chưa có nghiên cứu nào sử  dụng kỹ  thuật phân tử  cao. Xuất phát từ  thực tiễn đó, luận án “Nghiên  cứu phát hiện các biến thể    một số  bệnh nhân tự  kỷ  Việt Nam  bằng phương pháp giải trình tự tồn bộ vùng mã hóa (exome)”  được  thực hiện sẽ  giúp cho các nhà nghiên cứu di truyền học giải thích được    chế  gây bệnh và các bác sĩ lâm sàng điều trị  bệnh hiệu quả, đúng   hướng để nâng cao chất lượng cuộc sống Mục tiêu của đề tài: Giải trình tự  và phân tích tồn bộ  vùng mã hóa (exome)   một số  bệnh nhân tự kỷ Việt Nam Xác định các biến thể di truyền trên các gen liên quan đến bệnh  tự kỷ ở một số người bệnh tự kỷ Việt Nam Nội dung nghiên cứu: Sàng lọc bệnh nhân tự kỷ Thu thập mẫu máu và tách DNA tổng số từ  mẫu máu bệnh nhân  và gia đình.  Giải trình tự  tồn bộ exome của một số bệnh nhân tự  kỷ  tự  Việt   Nam Phân tích số liệu tìm các biến thể di truyền liên quan đến bệnh tự  kỷ ở người Việt Nam Những đóng góp mới của luận án: Đưa ra số liệu các biến thể mới ở người bệnh tự kỷ Việt Nam Xác định 02 biến thể mới (p.L111P và p.R3048C) trên gen  RYR3 ở  01 bệnh nhân.  Xác định 02 biến thể mới (p.R801C và p.W819C) trên gen RYR2 ở  01 bệnh nhân Xác định 06 biến thể mới trên gen MUC16 (p.A2224S; p.W13569C;  p.Val13167Met;   p.L13171F;   p.E12869K;   p.D13229E)     06   bệnh  nhân Xác định đa hình rs7725785c.507+53G>T trên gen HTR4 ở 04 bệnh  nhân.    Cấu trúc của luận án: Luận án được trình bày trong 119 trang (khơng kể  tài liệu tham khảo và   phần phụ lục). Luận án được chia thành các phần: ­ Mở đầu: 03 trang ­ Chương 1. Tổng quan tài liệu: 29 trang ­ Chương 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: 13 trang ­ Chương 3. Kết quả nghiên cứu: 43 trang ­ Chương 4. Bàn luận: 22 trang ­ Kết luận và Kiến nghị: 01 trang ­ Các cơng trình cơng bố của tác giả: 01 trang ­ Tóm tắt luận án bằng tiếng Anh: 07 trang Luận án gồm 23 bảng, 37 hình, sử  dụng 233 tài liệu tham khảo gồm   tiếng Việt, tiếng Anh và một số trang Web. Phần phụ lục Danh sách 101   gen liên quan đến bệnh tự  kỷ  của hãng Illumina; Kết quả  tạo thư  viện  DNA; Chất lượng dữ liệu của fastq của các mẫu; Thông tin hồ sơ DBC­ P và CARS của bệnh nhân NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. GIỚI THIỆU BỆNH TỰ KỶ Tự  kỷ  là một dạng rối loạn trong Rối Loạn Phát Triển Lan Toả  (Rối Loạn Phổ  Tự  Kỷ), bệnh khởi phát sớm trong 3 năm đầu tiên của  cuộc đời, tác động đến sự  phát triển của trẻ trong 3 lĩnh vực chính như:   tương tác xã hội, ngơn ngữ, hành vi. Tự kỷ là một rối loạn mãn tính, ảnh  hưởng nghiêm trọng đến sự  phát triển trí tuệ  và hành vi cũng như  khả  năng học tập, sinh hoạt và khả năng thích ứng của trẻ sau này. Tự kỷ hay   rối loạn phổ tự kỷ là một nhóm các hội chứng khơng đồng nhất về mặt   di truyền. Tự  kỷ được biểu hiện ra ngồi bằng những khiếm khuyết về  tương tác xã hội, khó khăn về  giao tiếp ngơn ngữ và phi ngơn ngữ, hành   vi, sở thích và hoạt động mang tính hạn hẹp, lặp đi lặp lại. Ngồi những   triệu   chứng   lâm   sàng   cổ   điển   cụ   thể,   có   khoảng   31%   bệnh   nhân   bị  khuyết tật trí tuệ, 20­25% có triệu chứng co giật. Một số  bệnh thường  thấy đi kèm với ASD bao gồm rối loạn lo âu, rối loạn giấc ngủ, rối loạn   tiêu hóa,  các phản  ứng bất thường gây kích thích cảm giác. Cơ  sở  di  truyền của bệnh được đề  xuất có liên quan đến sự   ảnh hưởng kết hợp   của các biến thể khác nhau 1.2. NHỮNG YẾU TỐ GÂY BỆNH Ở CẤP ĐỘ DI TRUYỀN HỌC 1.2.1. Các biến thể số lượng bản sao (CNVs) Nghiên cứu ban đầu (Jacquemont ML, Sanlaville D et al. 2006;   Sebat   J,   Lakshmi   B   et   al   2007;   Christian   SL,   Brune   CW   et   al   2008;  Marshall CR, Noor A et al. 2008) cho thấy sự gia tăng tần số  của CNVs   trong quần thể người ASD so với đối chứng (trung bình 6­10 % so với 1­ 3%, tương  ứng). Gần đây, nhiều bằng chứng cho rằng vị trí CNV và sự  phù hợp chức năng của nó có thể  đóng một vai trò quan trọng hơn số  lượng và kích cỡ  của CNV. Phân tích chức năng của những thể  CNVs  hiếm đã cho thấy sự  tham gia của các locus trong phát triển khớp thần   kinh, sợi trục và tế bào thần kinh vận động 1.2.2. Các gen “khớp thần kinh”­ neuroligins, SHANK và neurexins Một   vài   gen   neurologin,   SHANK     neurexin   mã   hóa   cho   các  protein quan trọng dẫn đến sự  ổn định, trưởng thành và hình thành khớp   thần kinh đã và đang được tìm thấy, đột biến trên các gen này gây ra các   hành vi đặc trưng cho kiểu hình của bệnh tự kỷ (Craig AM and Kang Y   2007; Südhof TC 2008; Betancur C, Sakurai T et al. 2009).   10 1.2.3. Các gen định hình chất nhiễm sắc (MECP2) Gen MECP2 rất cần thiết cho sự phát triển và đảm bảo thực hiện  đúng chức năng của não. Mất  MeCP2   trì hỗn sự  hồn thiện của tế  bào nơron thần kinh và khớp nối thần kinh. Các đột biến mất chức năng   MECP2  là ngun nhân của hội chứng Rett (Chahrour M and HY   2007). Tuy nhiên, đột biến mới của MECP2 đơi khi có thể  dẫn đến các  kiểu hình như: chậm phát triển, tâm thần nhẹ và các biến thể  Rett bằng   lời nói, phụ  thuộc vào sự  biến đổi cụ  thể  (Lam CW, Yeung WL et al.  2000). Đột biến MECP2 cũng được tìm thấy  ở các bé gái mắc chứng tự  kỷ khơng điển hình 1.2.4. Các gen điều khiển sự phát triển và hình thái ­ (HOXA1, PTEN,   EIF4E) Nhiều bệnh nhân hội chứng tự  kỷ  thường có biểu hiện hình thái   mặt như có các dị tật nhỏ hoặc lớn, đầu nhỏ hoặc to. Những đứa trẻ với  biểu hiện tự  kỷ  thường có hình thái khn mặt nhỏ  (Tripi G, Roux S et   al. 2008) và tỷ  lệ  phát triển đầu/cơ  thể  khơng bình thường (Sacco R,  Militerni R et al. 2007; Chawarska K, Campbell D et al. 2011). Kho ảng   20% trẻ  tự  kỷ  có đầu to (Sacco R, Militerni R et al. 2007), với sự  phát  triển đầu vượt trội  trong những năm đầu khi mới sinh ra (Courchesne E,   Pierce K et al. 2007). Ngược lại một nhóm nhỏ các bệnh nhân mắc chứng  tự  kỷ ngun phát có cơ thể  nhỏ và đầu nhỏ  (Sacco R, Militerni R et al   2007). Một số gen quan trọng trong nhóm này như HOXA1, PTEN, EIF4E  đều được tìm thấy   những bệnh nhân tự  kỷ  có sự  bất thường về  hình  thái 1.2.5. Các gen liên quan tới Ca2+ Một nghiên cứu gần đây cho thấy trong một số trường hợp tự kỷ  có thể  là do sự  bất thường nội cân bằng  Ca2+trong q trình phát triển  thần kinh (Krey J and R. 2007). Ngồi ra, một số nghiên cứu di truyền đã   xác định được gen liên quan đến bệnh tự  kỷ  mã hóa protein hoặc trực   tiếp     gián   tiếp   kiểm   soát  Ca2+nội   bào     quy   định   cytosolic  Ca2+quá độ. Các phân tử  này bao gồm các kênh ion, các thụ  thể  và các   protein truyền tín hiệu điều khiển  Ca2+liên quan tới sự  phát triển thần  kinh trung ương CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 25 Hình 3.11. Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger  phát hiện các biến thể trên gen MUC16 ở các bệnh nhân tự kỷ 3.2.4. SNP rs7725785 trên gen HTR4 rs7725785 được phát hiện trong 4/7 bệnh nhân tự  kỷ  Việt Nam   Tuy con số  này còn nhỏ, chưa có ý nghĩa thống kê, nhưng kết quả  này   cũng góp phần làm sáng tỏ hơn nữa vai trò của rs7725785 trong di truyền  bệnh tự kỷ nói chung và bệnh tự kỷ ở Việt Nam nói riêng 26 Hình 3.12. Biến thể c.507+53G>T trên gen HTR4 ở BN T01,  T07, T08, T09 3.3. CÁC GEN NHẠY CẢM VỚI ASD CĨ LIÊN QUAN ĐẾN KÊNH  ION Hình 3. 13. Các họ kênh ion và các gen liên quan Gần đây, phương pháp giải trình tự  genome, exome đã được áp   dụng nhiều trong nghiên cứu sự liên kết đa hình của các biến thể trên các  gen nhạy cảm với ASD và liên quan đến các kênh canxi, natri và kali. Từ  kết quả  WES, chúng tơi thống kê được các biến thể  trên các gen phụ  trách các kênh vẩn chuyển ion Ca2+, Na+, K+ (hình 3.13). Có thể thấy rằng,  các gen chứa biến thể  thuộc nhóm gen tham gia vận chuyển ion Ca2+  nhiều nhất. Từ đó cho thấy, vai trò quan trọng của kênh vận chuyển ion  Ca2+ đối với bệnh tự kỷ CHƯƠNG IV BÀN LUẬN KẾT QUẢ 4.1. CÁC GEN NHẠY CẢM VỚI ASD CĨ LIÊN QUAN ĐẾN KÊNH  ION Dẫn truyền tín hiệu thần kinh hầu như là tất cả các khía cạnh của   sự phát triển não bộ. Để hiểu rõ hơn về các rối loạn ASD, các nhà khoa   học đang tìm kiếm các gen bệnh tự kỷ liên kết điều tiết hoạt động thần  kinh. Một số các gen mã hóa các kênh ion mà kích hoạt chuỗi dẫn truyền   tín hiệu của tế  bào thần kinh. Các biến thể  trong các gen liên quan đến   27 các kênh ion có thể   ảnh hưởng đến sự  tồn tại, sự  khác biệt, di cư, phát  triển tự nhiên, và sự hình thành khớp thần kinh tế bào thần kinh. Tế bào   thần kinh mã hóa thơng tin thơng qua các tín hiệu có nguồn gốc từ  các  kênh ion. Khi một tế  bào thần kinh nhận được tín hiệu từ  tế  bào thần  kinh khác thơng qua các khớp thần kinh, tùy thuộc vào các loại kênh ion   dẫn truyền tín hiệu của tế  bào thần kinh sẽ  trở  thành tích cực hay tiêu   cực. Các đột biến trong các gen nhạy cảm với ASD có liên qua đến các  kênh ion canxi (Ca2+),  natri (Na+), kali (K+) thường tăng cường kích thích  não bộ. Những biến đổi trong các gen liên quan đến kênh ion có khả năng  ảnh hưởng đến vơ số các chức năng não bộ ( Naisbitt S, Kim E  et al    . 1999    ;   Boeckers TM, Bockmann J   et al    . 2002    ). Kênh ion thậm chí có thể  cung  cấp một liên kết giữa di truyền và mơi trường bởi vì các yếu tố  mơi  trường  như  thủy ngân  là tín hiệu tăng canxi. Vai trò rộng lớn của các   kênh ion có thể  giúp giải thích tại sao các bệnh nhân ASD thường kèm   theo biến chứng thần kinh khác như vấn đề giấc ngủ và bệnh động kinh 4.2  CÁC   GEN   LIÊN   QUAN   ĐẾN   BIỂU   HIỆN   BỆNH   ĐẶC   TRƯNG  CỦA ASD Bộ  kit TruSight Autism của hãng Illumina được nghiên cứu và phát  triển để phát hiện các biến thể trên 101 gen đã được chứng minh có liên quan   đến bệnh tự kỷ. Trong khn khổ luận án này, danh sách 101 được sử dụng  để sàng lọc các biến thể từ kết quả giải trình tồn bộ vùng mã hóa Bảng 4.1. Tổng kết các gen liên quan đến bệnh tự  kỷ    07 bệnh   nhân Bện h TT Gen nhâ n CA SK AN KR D11 ATR X T01 T02 x x T03 T06 T07 T08 T09 x x x x x 28 10 11 12 13 14 15 AU TS2 AV PR 1A CA CN A1 C CA CN A1 D CA CN A1E CA CN A1F CA CN A1 G CA CN A1 H CA CN A1I CD KL5 CH D7 CN TN x x x x 1 x x x x x 1 x x x x 29 AP5 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 DL GA P2 DO CK DP P6 EH MT FO XP1 GA BR B3 GRI N2 B HO XA1 KAT NA L2 KC NJ1 KC NM A1 KC NQ x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 30 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 KD M5 C KIR RE L3 KL HL3 ME D12 ME T NE GR NIP BL NR XN OP HN PD E10 A PT CH D1 PT EN RB FO X1 RE LN x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 31 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 SC N1 A SC N2 A SC N3 A SC N5 A SC N8 A SH AN K2 SH AN K3 SL C6 A4 SM C1 A SM G6 SPA ST 53 ST7 54 TC F4 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 32 55 56 57 58 59 60 TR PM TS C1 TS C2 UB E3A VP S13 B ZE B2 x x x x x x x x x Tổng 11 14 12 13 14 12 17 Điểm DBC-P 27/1 42,5 29/1 42,5 29/ 17 41, 29/1 40,5 25/1 42,5 29/1 40,5 29/1 44 Điểm CARS Trong 07 bệnh nhân tự kỷ có đến 60 gen 101 gen liên quan đến bệnh ASD mang biến thể Trong bệnh nhân, bệnh nhân T09 có nhiều gen mang liên quan đến bệnh tự kỷ biến thể Đây bệnh nhân có điểm CBC-P cao đạt 29/17 điểm CARS cao đạt 44 điểm Bộ  kit này đã được Bock I và cộng sự  sử  dụng trong nghiên cứu   của họ để  chứng minh giải thiết về sự tự phát của bệnh ASD (Bock et  al, 2016). Trong nghiên cứu của nhóm tác giả  Bock I, các biến thể  gen  liên quan đến bệnh cũng được sàng lọc dựa trên các cơng cụ  tin sinh.  Theo báo cáo, nhóm nghiên cứu đã sàng lọc được 10 biến thể có khả năng  liên quan đến bệnh tự kỷ trên các gen SLC9A9, EHMT1, DPP6, DLGAP2,   CREBBP, LAMC3, PIP5K1B, NIPBL, ANKRD11, AUTS2  Gần đây nhất,  Varga cũng báo cáo một kết quả nghiên cứu sử  dụng danh sách 101 gen   này trong nghiên cứu về  sự  liên quan giữa rồi loạn chức năng tỷ  thể  và   bệnh tự  kỷ. Kết quả cho thấy, một đột biến denovo trên gen CHD7 gây  ra sự  xóa mtDNA và hội chứng CHARGE – bệnh nhân mang hội chứng   33 này có đến 30% người mắc bệnh tự kỷ. Ngồi ra, các biến thể  trên các  gen DHCR7, FOXP2, RAI1 AUTS2, PDE10A, RELN cũng được phát hiện  ở các bệnh nhân khác Tự   kỷ     biểu             khiếm   khuyết   về  tương tác xã hội, khó khăn về  giao tiếp ngơn ngữ và phi ngơn ngữ, hành   vi, sở thích và hoạt động mang tính hạn hẹp, lặp đi lặp lại (Butler et al,   2015). Chính vì thế, các gen quy định những biểu hiện này đã được quan   tâm và nghiên cứu nhiều. Từ kết quả WES, áp dụng cơng cụ phân tích sự  tương tác giữa các gen của trường Đại học Precenton (Krishnan et al,  2016), các gen đã được phân tích trong từng biểu hiện. Từ   đó,   mỗi  bệnh nhân, các gen chung liên quan đến sự  biểu hiện   các đặc điểm  điển hình của từng bệnh nhân được tìm thấy. Trong đó, có đến 4 bệnh   nhân (T02, T06, T07, T08) mang biến thể trên gen  SHANK2, 3 bệnh nhân  (T01, T03, T06) mang biến thể  trên gen  DPP6, 2 bệnh nhân (T01, T02)  mang biến thể tren gen CASK Theo các nghiên cứu trước đây, một biến thể trên gen CASK được  xác định từ một nhóm ASD (Simons Simplex Collection) trong nghiên cứu  của Iossifov và cộng sự (Iossifov et al, 2014). Gần đây, đã có thêm nhiều   bằng chứng, chứng minh nguyên nhân di truyền của bệnh tự  kỷ  từ  các   đột biến trên gen này (Huang and YP, 2017; Stessman et al, 2017). Gen   DPP6 mã hóa protein DPP ­ Dipeptidyl­peptidase 6, là một tiểu đơn vị của   kênh dẫn truyền ion K+ tp A Kv4. Ngồi vai trò làm tăng biểu hiện trên   bề  mặt kênh dẫn truyền, DPP6 còn có vai trò quan trọng trong sự  vận   động và bám dính của tế bào, ảnh hưởng đến sự phát triển và chức năng   của synap vùng đồi thị. Vì vậy, gen  DPP6 liên quan đến một số rối loạn   hệ thần kinh trung ương ở người gồm tự kỷ và tâm thần phân liệt (Lin et  al, 2013). Nhiều biến thể CNV đã được phát hiện trên gen DPP6  ở bệnh  nhân tự kỷ (Marshall et al, 2008) Gen  SHANK2  thuộc   họ   gen  SHANK  bao   gồm     thành   viên  (SHANK1,  SHANK2   SHANK3) mã hóa cho các protein giàn giáo cần  thiết cho sự  hình thành cấu trúc và chức năng thích hợp của các khớp  thần kinh. Các protein SHANK đều bao gồm nhiều vùng (domain), là   những protein xoắn hình khăn, được sinh ra tại kì sau phân bào. Chúng  liên kết trực tiếp điểm thụ cảm hệ thống dẫn truyền thần kinh, các kênh   ion       protein   màng   khác   đến   actin   cytoskeleton     G­protein   Protein SHANK khơng những có chức năng kiểm sốt tổ  chức mật độ  34 khớp thần kinh mà còn có khả năng tạo phức hệ thụ thể khớp thần kinh,   phân tử tín hiệu và protein liên quan đến tế bào xương có trong cột sống  (Naisbitt et al, 1999; Boeckers et al, 2002). Đã có rất nhiều đột biến được  phát hiện trên gen SHANK2   những bệnh nhân tự  kỷ  và thiểu năng trí  tuệ. Một số nghiên cứu đã xác định những đột biến hiếm gặp trong gen   SHANK2   những người tự  kỷ  và khuyết tật trí tuệ  (Berkel et al, 2010;  Pinto et al, 2010; Leblond et al, 2012; Sanders et al, 2012). Một nghiên cứu   chức năng đã phân tích ba đột biến được tìm thấy trước đây   những  bệnh nhân ASD (L1008_P1009dup, T1127M và R462X). Các đột biến gây   nên sự  bất thường trong sự tổng hợp và định vị  của protein,  ảnh hưởng   đến hình thái của tế  bào thần kinh, số  lượng đi gai, phân nhánh thần  kinh thậm chí là sự  dẫn truyền của synap và hành vi nhận thức   chuột  số. Đặc biệt, đột biến R462X đã được chứng minh gây ra kiểu hình tự  kỷ nặng nhất (Berkel et al, 2012) Có thể  thấy rằng, các biến thể  mới được phát hiện   07 bệnh   nhân tự kỷ Việt Nam, trên 60 gen đã được cơng bố liên quan đến bệnh tự  kỷ hồn tồn phù hợp với các biểu hiện lâm sàng của 07 bệnh nhân 4.3. CÁC GEN NHẠY CẢM VỚI ASD CĨ LIÊN QUAN ĐẾN KÊNH  ION Dẫn truyền tín hiệu thần kinh hầu như là tất cả các khía cạnh của   sự phát triển não bộ. Để hiểu rõ hơn về các rối loạn ASD, các nhà khoa   học đang tìm kiếm các gen bệnh tự kỷ liên kết điều tiết hoạt động thần  kinh. Một số các gen mã hóa các kênh ion mà kích hoạt chuỗi dẫn truyền   tín hiệu của tế  bào thần kinh. Các biến thể  trong các gen liên quan đến   các kênh ion có thể   ảnh hưởng đến sự  tồn tại, sự  khác biệt, di cư, phát  triển tự nhiên, và sự hình thành khớp thần kinh tế bào thần kinh. Tế bào   thần kinh mã hóa thơng tin thơng qua các tín hiệu có nguồn gốc từ  các  kênh ion. Khi một tế  bào thần kinh nhận được tín hiệu từ  tế  bào thần  kinh khác thơng qua các khớp thần kinh, tùy thuộc vào các loại kênh ion   dẫn truyền tín hiệu của tế  bào thần kinh sẽ  trở  thành tích cực hay tiêu   cực. Các đột biến trong các gen nhạy cảm với ASD có liên qua đến các  kênh ion canxi (Ca2+), natri (Na+), kali (K+) thường tăng cường kích thích  não bộ. Những biến đổi trong các gen liên quan đến kênh ion có khả năng  ảnh   hưởng   đến   vơ   số     chức     não     ( Naisbitt  et      al ,    1999 ;   Boeckers  et al     , 2002    ). Kênh ion thậm chí có thể  cung cấp một liên kết   giữa di truyền và mơi trường bởi vì các yếu tố mơi trường như  thủy ngân  35 là tín hiệu tăng canxi. Vai trò rộng lớn của các kênh ion có thể  giúp giải   thích tại sao các bệnh nhân ASD thường kèm theo biến chứng thần kinh   khác như vấn đề giấc ngủ và bệnh động kinh Kết quả giải trình tự  tồn bộ gen vùng mã hóa từ  7 bệnh nhân tự  kỷ Việt Nam cho thấy, các bệnh nhân này cũng mang những biến thể trên  các kênh vận chuyển ion quan trọng. Đây chính là những yếu tố góp phần  biểu hiện bệnh ở người bệnh tự kỷ Việt Nam 4.4. BIẾN THỂ TRÊN GEN RYR2 VÀ RYR3 RYR2   RYR3  đều thuộc họ  thụ  thể  ryanodine  ­  là một trong    nhóm  kênh   canxi   hoạt   động   theo   chất   dẫn   chuyền   quan  trọng   nhất. Các thụ thể Ryanodine (RyRs) tạo thành một lớp các kênh canxi nội   bào có ở các mơ động như cơ và nơ­ron (Santulli G and AR. 2015) (Hình  2). RYRs hoạt động ở vùng mạng lưới nội chất màng, có nhiệm vụ điều  chỉnh Ca2+ nội bào. Có ba đồng vị chính của thụ thể ryanodine, được tìm   thấy trong các mơ khác nhau và tham gia vào các con đường tín hiệu khác   nhau liên quan đến sự  phóng thích canxi từ  các cơ  quan nội bào  Jihane  Soueid và cộng sự đã tìm những biến thể trùng lặp trên gen  RYR2 ở bệnh  nhân tự kỷ Lebanese cho thấy sự liên quan đáng kể của gen này đến bệnh   tự  kỷ  (Jihane Soueid, Silva Kourtian et al. 2016). Trong nghiên cứu về  mức độ ảnh hưởng chức năng của RYR3, chuột bị loại bỏ gen RYR3 cho  thấy sự suy giảm và rối loạn trong  hoạt động, chúng cũng cho biểu hiện   mức độ tăng động thái quá. Những kết quả này chỉ ra rằng  RYR3 có một  vai   trò   quan   trọng     hoạt   động   vận   động     hoạt   động   (Naoki  Matsuo, Koichi Tanda et al. 2009). Với việc tìm ra những biến thể  mới  trên gen RYR2 và RYR3 ở bệnh nhân tự kỷ Việt Nam, kết quả của nghiên  cứu này góp phần khẳng định thêm mối liên quan của họ  gen  RYRs đối  với ngun nhân gây bệnh ASD 4.5. BIẾN THỂ TRÊN GEN MUC16 Protein MUC16­ mucin biểu hiện trên đường niêm mạc ruột và  hạch bạch huyết thường nằm gần lớp niêm mạc. Mucin là một đại phân   tử  O­glycosyl hố xun màng, đóng vai trò quan trọng trong việc hình   thành hàng rào bảo vệ  lớp niêm mạc. Các cytokine kích hoạt q trình  gây  viêm như   TNF­α  dẫn  đến giảm biểu hiện của gene bài tiết như  MUC16, trong khi đó MUC16 lại có vai trò bảo vệ lớp niêm mạc của tế  bào chống lại các tác nhân gây viêm ruột. Triệu chứng viêm   các lớp  niêm mạc của đường dạ dày – ruột đã được chứng minh có liên hệ gián   36 tiếp với các bệnh nhân tự  kỷ. Đặc biệt, trong nghiên cứu của Gerald J   Mizejewski và cộng cự  năm 2015, MUC16 nằm trong 15 chỉ thị phân tử,  thuộc nhóm thứ  3 dùng để  đánh giá bệnh tự  kỷ (Mizejewski GJ, Lindau­ Shepard B et al. 2013). Những dẫn chứng này hồn tồn phù hợp với kết   quả nghiên cứu của chúng tơi. 6/7 bệnh nhân tự kỷ mang biến thể dị hợp   trên gen MUC16, các bệnh nhân này khi được kiểm tra lại lâm sàng đều  cho thấy những biểu hiện bất thường về tiêu hóa. Có thể  nói rằng, các   biến thể  trên gen này tuy khơng phải là ngun nhân chính gây bệnh tự  kỷ, nhưng nó là yếu tố làm tăng mức độ biểu hiện bệnh ở người bệnh tự  kỷ 4.6. ĐA HÌNH rs7725785 TRÊN GEN HTR4 Đa hình rs7725785 là một trong 18 biến thể đã được chứng minh   có   mối   liên   quan   đến   bệnh   ASD   (Hu   VW,   Addington   A   et   al   2011)   rs7725785 được đánh giá là có liên quan đến biểu hiện suy giảm ngơn  ngữ    người bệnh ASD. Đặc biệt, rs7725785 còn được thống kê biểu  hiện ở cả ba mức độ bệnh (nghiêm trọng­ trung bình – nhẹ). Biến thể di   truyền trên gen  HTR4  cũng có liên quan đến bệnh tâm thần phân liệt  (Suzuki T, Iwata N et al. 2003; Kato T, Kuratomi G et al. 2005), r ối lo ạn   lưỡng cực và rối loạn tăng động / thiếu tập trung (Li J, Wang Y et al   2007), tiếp tục gợi ý một số  chồng chéo chức năng giữa các rối loạn  thần kinh này. Gần đây, một sự dịch chuyển de novo trên nhiễm sắc thể  5 gần HTR4 đã được xác định trong một bé trai tự kỷ (Vincent JB, Noor A   et al. 2009), tăng thêm bằng chứng về  mối liên quan của gen này đến  bệnh ASD. Gen HTR4 tham gia vào nhiều quá trình sinh học trong cơ thể   điều hòa sinh học thần kinh, tăng cường tiềm năng điện dài hạn  (long term synaptic potentiation ),  khả năng học tập và trí nhớ, cũng như  giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh (dopamine, acetylcholine), các   hormon peptide (AVP, OXT, PRL, VIP) và các hợp chất steroid (cortisol,   corticosterone). Vì vậy, bất kỳ sự thay đổi nào trong cấu trúc hoặc chức   năng của gen này có thể  dẫn đến những hậu quả trên phạm vi rộng đối   với các q trình được biết là bị ảnh hưởng bởi ASD Đa hình rs7725785 (c.507+53G>T) chưa được nghiên cứu cụ thể   Việt Nam. Theo thống kê của ngân hàng dbSNP, trong khoảng 1000   người Việt Nam, tỷ lệ allen G là 0.702, allen T là 0.298. Đối với một số  nước lân cận như Trung Quốc, Nhật Bản, cũng có tỷ  lệ  allen G cao hơn   hẳn   allen   T,   tương   ướng     0.7688(G)/0.2312(T)     Trung   Quốc   và  37 0.671(G)/0.30289(T) ở Nhật Bản. Trong nghiên cứu của chúng tơi, chỉ có   7 bệnh nhân, nhưng chúng tơi cũng phát hiện được đa hình trên 4 bệnh   nhân tự kỷ. Vì lượng mẫu ít, nên tỷ  lệ này chưa có ý nghĩa về thơng kê.  Tuy nhiên, kết quả này cũng góp phần bổ sung số liệu gen liên quan đến   ASD và mở  ra các hướng nghiên cứu sâu hơn về  đa hình này   người   bệnh tự kỷ Việt Nam KẾT LUẬN Bằng việc áp dụng phương pháp giải trình tự  gen thế  hệ  mới  trong việc giải tồn bộ  vùng mã hóa exome   7 bệnh nhân tự  kỷ  Việt   Nam để tìm kiếm các biến thể di truyền liên quan đến bệnh tự kỷ, chúng   tơi đã rút ra một số kết luận sau: 1. Giải trình tự  tồn bộ  vùng gen mã hóa của 7 bệnh nhân tự  kỷ  Việt Nam Tồn bộ vùng mã hóa của 7 bệnh nhân tự  kỷ Việt Nam đã được  giải trình tự  với độ chính xác cao, điểm chất lượng đọc Q30 ở  các mẫu   đều trên 95%. Sơ liệu các biến thể thu được rất lớn, lên đến trên 123.386  biến thể (Mẫu T09), các mẫu còn lại đều thu được trên 118.500 biến thể 2. Xác định các biến thể  di truyền trên các gen liên quan đến bệnh   tự kỷ ở một số người bệnh tự kỷ Việt Nam Số  liệu biến thể trên các gen thuộc 101 gen có liên quan đến tự  kỷ  (Gene Tests và ApolloGen)   07 bệnh nhân được đưa ra đầy đủ  và  chính xác Ngồi  ra,  các  biến  thể   trên  các  gen   cũng  được  xác  định   Trong đó,   bệnh nhân T06, trên gen  RYR3  phát hiện được 2 biến thể  thay thế mới p.L111P và p.R3048C. Trên gen RYR2 ở bệnh nhân T07 phát  hiện và 2 biến thể  thay thế  mới p.Arg801Cys, p.Tyr819Cys. 6 biến thể    (p.A2224S;   p.W13569C;   p.Val13167Met;   p.L13171F;   p.E12869K;   p.D13229E) trên gen  MUC16  được phát hiện   06 bệnh nhân T02, T03,  T06, T07, T08, T09. Đặc biệt, đa hình rs7725785 (c.507+53G>T) trên gen  HTR4 được tìm thấy ở bệnh nhân T01, T07, T08 và T09,  Các bước phân tích và phát hiện biến thể di truyền ở người bệnh   tự  kỷ  Việt Nam bằng phương pháp giải trình tự  tồn bộ  vùng mã hóa   bước đầu được xây dựng. Kết quả  này đã hỗ  trợ  các bác sĩ lâm sàng   trong điều trị cụ thể từng bệnh nhân KIẾN NGHỊ 38 Tiếp tục nghiên cứu giải trình tự exome trên số lượng lớn người  bệnh tự kỷ để tìm ra các biến thể di truyền trên các gen có lên quan đến  bệnh mang tính đặc trưng cho người Việt Nam.  DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ KẾT QUẢ  NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Thu Hien Nguyen, Thi Thanh Ngan Nguyen, Bac Viet Le,  Ngoc Minh Thanh, Thi Kim Lien Nguyen, Van Hai Nong &  Huy   Hoang   Nguyen   (2016)   Whole­exome   sequencing  identifies   two   novel   missense   mutations   (p.L111P   and  p.R3048C)   of   RYR3   in   a   Vietnamese   patient   with   autism  spectrum   disorders  Genes   &   Genomics,   v.39,   no.3,   2017  March, p.301(6) (ISSN: 1976­9571). DOI 10.1007/s13528­016­ 0495­2 Nguyễn   Thu   Hiền,   Nông   Văn   Hải,   Nguyễn   Huy   Hoàng  (2015).  Giải  trình tự   gen    hệ    trong nghiên  cứu di  truyền bệnh tự kỷ. Tạp chí Cơng nghệ  Sinh học 13(4): 989­ 998 Nguyễn Thu Hiền, Nguyễn  Thị  Thanh Ngân, Nguyễn Thị  Kim   Liên,   Nguyễn   Ngọc   Lan,   Nguyễn   Văn   Tụng,   Thành  Ngọc Minh, Phan Văn Chi, Nguyễn Huy Hồng (2017).  Ứng  dụng cơng nghệ  giải trình tự  gen thế  hệ  mới và các phần  mềm   tin   sinh   học  trong  việc   đánh   giá   sơ     biến  thể   di  truyền   người bệnh tự  kỷ  Việt Nam. Tạp chí Cơng nghệ  Sinh học 15(3): 433­439 Nguyễn   Thu   Hiền,   Nguyễn   Huy   Hoàng,   Phan   Văn   Chi,  39 Nguyễn Văn Tụng, Nguyễn Thị  Kim Liên, Nguyễn Thanh  Ngân, Nguyễn Ngọc Lan (2018). Phát hiện đa hình rs7725785  trên gen HTR4  ở người bệnh tự kỷ Việt Nam bằng phương   pháp giải trình tự  tồn bộ  vùng gen mã hóa. Hội nghị  khoa  học cơng nghệ sinh học tồn quốc 2018: 659­664 ...  thực tiễn đó, luận án Nghiên cứu phát hiện các biến thể   một số bệnh nhân tự kỷ Việt Nam bằng phương pháp giải trình tự tồn bộ vùng mã hóa (exome)  được  thực hiện sẽ  giúp cho các nhà nghiên cứu di truyền học giải thích được... một số bệnh nhân tự kỷ Việt Nam Xác định các biến thể di truyền trên các gen liên quan đến bệnh tự kỷ ở một số người bệnh tự kỷ Việt Nam 7 Nội dung nghiên cứu: Sàng lọc bệnh nhân tự kỷ Thu thập mẫu máu và tách DNA tổng số từ... Thu thập mẫu máu và tách DNA tổng số từ  mẫu máu bệnh nhân và gia đình.  Giải trình tự  tồn bộ exome của một số bệnh nhân tự kỷ tự Việt   Nam Phân tích số liệu tìm các biến thể di truyền liên quan đến bệnh tự kỷ ở người Việt Nam

Ngày đăng: 18/01/2020, 18:26

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w