Xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm tra cứu HLA của tế bào gốc dây rốn được hiến tặng cho Ngân hàng tế bào gốc Mekostem

Mục tiêu nghiên cứu của bài viết nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu HLA của các mẫu TBG dây rốn được sản phụ hiến tặng cho Ngân hàng Tế bào gốc MekoStem và phần mềm tra cứu HLA phục vụ cho việc lựa chọn tế bào để cấy ghép.

TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 7-2012 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHẦN MỀM TRA CỨU HLA CỦA TẾ BÀO GỐC DÂY RỐN ĐƢỢC HIẾN TẶNG CHO NGÂN HÀNG TẾ BÀO GỐC MEKOSTEM Nguyễn Đặng Dũng*; Nguyễn Ngọc Tuấn*; Lê Văn Đơng* TĨM TẮT Với Ngân hàng Tế bào gốc (TBG), yêu cầu thiết yếu cần có liệu kháng ngun hßa hợp tổ chức (HLA) mẫu TBG lưu giữ, đồng thời có cơng cụ tìm kiếm đọ HLA mẫu TBG với bệnh nhân (BN) cần sử dụng TBG cho điều trị Đề tài tiến hành nhằm xây dựng sở liệu HLA mẫu TBG dây rốn hiến tặng cho Ngân hàng Tế bào gốc MekoStem, đồng thời phát triển phần mềm tìm kiếm đọ HLA Kết quả: nhóm nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử dựa phản ứng PCR định týp HLA, xây dựng sở liệu HLA 100 mẫu TBG dây rốn, đồng thời phát triển phần mềm tìm kiếm đọ HLA, cho phép lựa chọn mẫu TBG dây rốn phù hợp tốt HLA với BN cần điều trị TBG Cơ sở liệu phần mềm liên thơng với sở liệu HLA khác phù hợp cho sử dụng ngân hàng mô, tế bào dùng cho hoạt động điều phối hiến ghép mô, tạng tế bào * Từ khoá: HLA; Tế bào gốc dây rốn; Xây dựng sở liệu HLA RESEARCH ON ESTABLISHING HLA DATABASE AND DEVELOPING AN HLA-BASED MATCHING SOFtWARE FOR UMBILICAL CORD-DERIVED STEM CELLS AT MEKOSTEM CELL BANK SUMMARY One of the essential requirements that a Stem cell Bank must fulfill is to have HLA database of the stored stem cell samples Besides, the bank must have an effective tool for selecting an appropriate cell sample to be used in treatment, based on finding and matching HLA specificities between the cell samples and the patients In this study, we have successfully applied PCR-based molecular HLA typing technique to establish the HLA database of 100 umbilical cord-derived stem cell samples donated and stored in MekoStem cell Bank In addition, we have also developed software that allows us to find a stored stem cell sample with HLA specificities which best match with those of the patient who need the stem cell for therapeutic purpose The database and software are ready for integration with other HLA database and suitable for usage at other cell and tissue banks and also for the coordination of the cell, tissue and organ donation and transplantation programs * Key words: HLA; Umbilical cord-derived stem cell; Establishing HLA database * Học viện Quân y Chịu trách nhiệm nội dung khoa học: GS TS Hoàng Văn Lương PGS TS Nguyễn Thái Sơn 21 TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 7-2012 ĐẶT VẤN ĐỀ trình nhận diện cơng miễn dịch loại bỏ tế bào ghép thể người nhận ghép Tế bào gốc (TBG) tế bào chưa có chức chuyên biệt, có khả tăng sinh mạnh mẽ, có tiềm phát triển thành nhiều loại tế bào khác có khả tự thay TBG nguyên liệu để sử dụng y học tái sinh nhằm chữa số bệnh quan tạo máu, số bệnh di truyền bẩm sinh liên quan đến chuyển hoá suy giảm miễn dịch, ung thư máu dùng để chữa nhiều bệnh nan y tiểu đường, liệt chấn thương tuỷ sống, suy tim tổn thương tim, số bệnh ung thư bệnh lý gen [3] (đáp ứng thải ghép), TBG cấy Dây rốn thai nối thai nhi với hệ thống tuần hoàn người mẹ Dây rốn chứa nhiều loại TBG, bao gồm TBG tạo máu, TBG biểu mô, TBG trung mô, TBG nội mô chứa máu dây rốn, lớp gel Wharton (Wharton’s jelly) hay lớp màng bao dây rốn Các TBG dùng để chữa bệnh hay làm nguyên liệu để nghiên cứu biệt hoá tạo chế phẩm tế bào phục vụ cho chữa bệnh phát triển thuốc TBG dây rốn dùng để điều trị cho đứa trẻ có dây rốn đó, anh chị em ruột, người thân gia đình BN người ngồi có đặc điểm hòa hợp mơ phù hợp với mẫu TBG dây rốn lưu giữ Từ lợi ích này, nhiều quốc gia giới lập ngân hàng để thu thập bảo quản đông lạnh TBG dây rốn [3, 5] Từ sở lý luận thực tiễn Trên phương diện miễn dịch, cấy ghép TBG vào thể người nhận có đặc điểm di truyền khác với TBG, xảy ghép tạo tế bào miễn dịch công thể người nhận (bệnh mô ghép chống túc chủ) Mức độ khốc liệt trình công miễn dịch tỷ lệ thuận với mức độ khác biệt di truyền chủ nhân sinh học TBG người cấy ghép TBG [4] Vì thế, với ngân hàng TBG cơng, ngồi việc bảo quản TBG, ngân hàng phải có liệu HLA mẫu TBG lưu giữ với công cụ quản lý đọ HLA BN chờ ghép TBG với mẫu TBG dự tuyển ngân hàng [3] trên, nghiên cứu triển khai nhằm mục tiêu: Xây dựng sở liệu HLA mẫu TBG dây rốn sản phụ hiến tặng cho Ngân hàng Tế bào gốc MekoStem phần mềm tra cứu HLA phục vụ cho việc lựa chọn tế bào để cấy ghép ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tƣợng nghiên cứu 100 mẫu máu dây rốn hút từ dây rốn sản phụ sinh tình nguyện hiến dây rốn Chương trình Xây dựng Ngân hàng mẫu TBG công Ngân hàng TBG Mekostem Đây mẫu máu dây rốn tương ứng với mẫu TBG dây rốn xử lý thành công lưu giữ ngân hàng, đủ tiêu chuẩn để sẵn sàng lấy sử dụng có nhu cầu BN phù hợp 24 TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 7-2012 Tiêu chuẩn tuyển chọn: sản phụ > 18 tuổi, có tiền sử khỏe mạnh, xét nghiệm âm tính với virút viêm gan B, C, virút HIV, HTLV, CMV, vi khuẩn giang mai tự nguyện hiến dây rốn; trẻ sinh với tuổi thai > 37 tuần, sinh một, khơng có tai biến q trình sinh đẻ Các hóa chất, sinh phẩm, thuốc thử, máy móc cho định týp HLA phương pháp sinh học phân tử KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN Kết xét nghiệm HLA Kết xét nghiệm phân tích 100 mẫu, xác định 200 allen HLA-A 200 allen HLA-B 100 mẫu Với HLADB1, tổng số allen xác định 196; có mẫu không xác định HLA-DRB1 Tổng số loại allen xác định bao Phƣơng pháp nghiên cứu gồm 14 allen HLA-A, 21 allen HLA-B 12 allen HLA-DB1 Trong đó, allen có tần * Xét nghiệm HLA: suất xuất > 10% gồm: HLA-A*11, A*24, Xác định HLA lớp I lớp II mẫu tế bào kỹ thuật sinh học phân tử dựa phản ứng PCR-SSP với kít SSPABDR (One Lambda Inc., Mỹ) theo quy trình hướng dẫn nhà sản xuất Phân tích kết phần mềm ADN/LMT405 hãng One Lambda phát triển cung cấp kèm theo kít xét nghiệm Tồn quy trình xét nghiệm chuẩn hóa nghiên cứu trước [1] thực Labo Miễn dịch, Trung tâm Nghiên cứu Y Sinh Dược học Quân sự, Học viện Quân y * Thiết kế phần mềm quản lý mẫu TBG ngân hàng: Bằng phương pháp tham khảo phần mềm quản lý tập liệu tham khảo mơ hình cơng cụ đọ kết xét nghiệm HLA theo hướng dẫn năm 2008 Chương trình Hiến tuỷ xương Quốc gia Hoa Kỳ (National Marrow Donor Program HLA Matching Guidelines) [5] Tiến hành thiết kế phần mềm quản lý có cơng cụ tìm kiếm đọ mẫu tế bào có ngân hàng theo thơng số HLA BN cần tế bào điều trị A*33; HLA-B*15, B*46; HLA-DRB1*12, DRB1*09, DRB1*15 Bạch Khánh Hoà CS (2008) [6] nghiên cứu quần thể 170 người Kinh Việt Nam, phương pháp sinh học phân tử, phát số allen nhiều (21 HLAA, 37 HLA-B 25 HLA-DRB1) Tuy số allen nghiên cứu chúng tơi (một phần cỡ mẫu nhỏ hơn), có tương tự allen có tần suất xuất > 10% hai quần thể nghiên cứu (gồm HLA-A*11, A*24, A*33, B*15, B*46, DRB1*12) Một nhóm nghiên cứu khác Trần Minh Hiếu CS (2006) khảo sát 1.278 mẫu máu dây rốn thu thập khu vực Thành phố Hồ Chí Minh cho thấy, tỷ lệ allen có tần suất xuất cao HLA-A*11, A802, A*24, A*33; HLA-B*15, B*46, B840; HLADRB1*12, DRB1*09 Như vậy, cỡ mẫu chúng tơi nhỏ, kết thu có tương đồng so với kết Trần Minh Hiếu CS thực phương pháp sinh học phân tử [2] 25 TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 7-2012 Bảng 1: Tần suất allen HLA-A, HLA-B, HLA-DRB1 100 mẫu nghiên cứu HLA-A* n 01 22 02 TẦN SUẤT HLA-B* n 11,00% 14 27 13,50% 12 03 3,00% 11 49 24 TẦN SUẤT TẦN SUẤT HLA-DRB1* n 7,00% 10 5,10% 2,00% 17 8,70% 13 13 6,50% 17 8,70% 24,50% 15 38 19,00% 10 5,10% 41 20,50% 18 1,00% 25 12,80% 26 3,00% 27 11 5,50% 10 14 7,10% 29 13 6,50% 35 10 5,00% 11 2,00% 30 1,00% 37 2,00% 12 59 30,10% 31 1,00% 38 2,50% 13 3,10% 33 28 14,00% 39 1,50% 14 12 6,10% 34 0,50% 40 16 8,00% 15 21 10,70% 68 0,50% 44 4,00% 16 0,50% 74 0,50% 46 25 12,50% 92 0,50% 48 1,00% 51 3,50% 52 1,00% 54 2,00% 55 4,50% 57 3,50% 58 12 6,00% 95 2,00% (200 allen) (200 allen) (196 allen) Phần mềm tra cứu đọ HLA Chức Ngân hàng TBG cơng có mẫu TBG xét nghiệm HLA, sẵn sàng cung cấp để điều trị cho BN chờ ghép có số HLA phù hợp Phần mềm quản lý Ngân hàng TBG MekoStem thiết kế công cụ tìm kết HLA mẫu TBG định lưu giữ ngân hàng đọ số HLA BN với số HLA mẫu tế bào có ngân hàng để tìm mẫu TBG có mức độ phù hợp khác với BN cần TBG để cấy ghép 25 TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 7-2012 Để tìm thơng số HLA mẫu tế bào lưu giữ có mã số ngân hàng, cửa sổ giao diện “Mẫu tế bào HLA”, nhập mã số mẫu cần tìm vào nhập mã số; kết tìm kiếm hiển thị thơng tin allen HLA-A, HLA-B HLA-DR mẫu tế bào Hình minh họa cách tra cứu kết HLA mẫu tế bào có mã số 361 Hình 1: Cửa sổ tìm kiếm HLA mẫu TBG có mã số 361 ngân hàng Để tìm đọ thông số HLA BN cần TBG để cấy ghép với HLA mẫu tế bào lưu giữ ngân hàng, cửa sổ giao diện “Tìm mẫu tế bào phù hợp HLA”, nhập thông số HLA BN vào cửa sổ nhập liệu HLA BN phía để tìm kiếm Kết tìm kiếm hiển thị thông tin HLA mẫu TBG lưu giữ ngân hàng có số HLA phù hợp với BN Hình minh họa kết tìm đọ HLA BN có số HLA là: HLA-A: 24, 02; HLA-B: 55, 48; HLA-DRB1: 04, 12 Hình kết nhập allen BN vào cửa sổ tra cứu Kết mẫu TBG số 229 ngân hàng phù hợp 6/6 allen với HLA BN cần TBG Hình 2: Cửa sổ đọ liệu HLA (cả allen) BN với mẫu TBG có ngân hàng 26 TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 7-2012 Phần mềm cho phép tìm kiếm chọn lọc theo số allen từ - Số lượng allen nhiều, tính chọn lọc cao Nếu quan tâm nhiều đến HLA-DRB1, nhập thơng tin allen HLA-DRB1 trước, phần mềm cho kết mẫu có số HLA-DRB1 Hình kết tìm kiếm cho thấy có mẫu TBG ngân hàng có số HLA-DRB1 với HLA BN Tính cho phép trường hợp không phù hợp tuyệt đối 6/6 allen, cân nhắc lựa chọn mẫu tương đối phù hợp để cấy ghép cho BN cần Hình 3: Kết tìm kiếm mẫu TBG phù hợp allen HLA-DRB1 Nhiệm vụ ngân hàng TBG phân lập, bảo quản lâu dài cung cấp mẫu TBG cho yêu cầu điều trị nghiên cứu khoa học Bên cạnh nh÷ng yêu cầu quản lý chất lượng TBG, yêu cầu quản lý thơng tin đóng vai trò quan trọng hoạt động ngân hàng Theo yêu cầu Chương trình Người hiến tuỷ xương Quốc gia (NMDP, Mỹ), ngân hàng TBG máu dây rốn tối thiểu phải có > 100 mẫu TBG, đó, mẫu tế bào phải có thơng tin sau [5]: - Mỗi mẫu TBG cần có mã số riêng biệt, thơng tin rõ ràng đầy đủ, cho phép tìm kiếm truy nguyên nguồn gốc mẫu TBG - Kết xét nghiệm HLA-A, HLA-B HLA-DRB1, đó, HLA-A HLA-B xét nghiệm phương pháp huyết học phương pháp sinh học phân tử, HLA-DRB1 xét nghiệm phương pháp sinh học phân tử 27 TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 7-2012 - Quy trình tìm kiếm cung cấp mẫu TBG, có cơng cụ tìm kiếm mẫu tế bào dựa tiêu chí khác nhau, đặc biệt công cụ đọ kết HLA đánh giá mức độ phù hợp HLA người nhận cần TBG để cấy ghép mẫu TBG có ngân hàng Căn vào yêu cầu cho thấy, kết nghiên cứu đề tài đóng góp quan trọng giúp Ngân hàng TBG MekoStem đáp ứng yêu cầu thiết yếu ngân hàng TBG mà Chương trình Người hiến tuỷ xương Quốc gia (Hoa Kỳ) khuyến cáo Mặt khác, sở liệu phần mềm tra cứu đọ HLA liên thơng với sở liệu HLA khác, phù hợp cho sử dụng ngân hàng mơ, tế bào khác Bên cạnh đó, cách tìm đọ HLA dựa nguyên tắc áp dụng cho hoạt động điều phối hiến ghép mô, tạng tế bào KẾT LUẬN Bằng kỹ thuật sinh học phân tử, tiến hành xét nghiệm xác định HLA, xây dựng sở liệu HLA lớp I lớp II 100 mẫu TBG dây rốn lưu giữ Ngân hàng TBG MekoStem, phát triển phần mềm tìm kiếm đọ HLA BN với HLA mẫu TBG dây rốn hiến tặng lưu giữ có sở liệu Ngân hàng TBG MekoStem TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đặng Dũng, Nguyễn Ngọc Tuấn Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử xác định HLA Tạp chí Y- Dược học Quân sự, 2011, tập 36, số 6, tr.45-51 Trần Minh Hiếu, Bửu Mật, Trần Văn Bé Khảo sát HLA-A, HLA-B, HLA-DR từ máu cuống rốn kỹ thuật sinh học phân tử Y học Việt Nam 2006, số 5, tr.4-7 Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, Trương Định Công nghệ TBG NXB Giáo dục 2009 Vũ Dương Quý, Phạm Mạnh Hùng Miễn dịch ghép “Miễn dịch học” NXB Y học 2006, tr.277-290 Bray R A, Hurley C.K, et al National Marrow Donor Program HLA Matching Guidelines for unrelated adult donor hematopoietic cell transplants Biology of Blood and Marrow Transplantation 2008, No 14, pp.45-53 Hoa BK, Hang NT, Kashiwase K, Ohashi J, Lien LT, Horie T, Shojima J, Hijikata M, Sakurada S, Satake M, et al HLA-A, -B, -C, -DRB1 and -DQB1 alleles and haplotypes in the Kinh population in Vietnam Tissue Antigens 2008, Vol 71, No 2, pp.127-134 Ngày nhận bài: 16/5/2012 Ngày giao phản biện: 25/7/2012 Ngày giao thảo in: 31/8/2012 28 TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 7-2012 29 ... tiêu: Xây dựng sở liệu HLA mẫu TBG dây rốn sản phụ hiến tặng cho Ngân hàng Tế bào gốc MekoStem phần mềm tra cứu HLA phục vụ cho việc lựa chọn tế bào để cấy ghép ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU... nghiên cứu 100 mẫu máu dây rốn hút từ dây rốn sản phụ sinh tình nguyện hiến dây rốn Chương trình Xây dựng Ngân hàng mẫu TBG công Ngân hàng TBG Mekostem Đây mẫu máu dây rốn tương ứng với mẫu TBG dây. .. (196 allen) Phần mềm tra cứu đọ HLA Chức Ngân hàng TBG cơng có mẫu TBG xét nghiệm HLA, sẵn sàng cung cấp để điều trị cho BN chờ ghép có số HLA phù hợp Phần mềm quản lý Ngân hàng TBG MekoStem thiết