ĐẶT VẤN ĐỀ
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.1. Lịch sử sàng lọc sơ sinh
Ở châu Á, Singapore là nước đầu tiên thực hiện sàng lọc sơ sinh vào năm 1965. Sau đó, sàng lọc sơ sinh cũng nhanh chóng được triển khai rộng khắp các nước khác trong khu vực, và Đài Loan hiện có tỷ lệ bao phủ sàng lọc sơ sinh mở rộng cao nhất [18]. Ngày nay, hầu hết tất cả các nước phát triển đã mở rộng các chương trình sàng lọc sơ sinh từ khoảng 20 đến hơn 40 bệnh chuyển hóa. Trong đó có thể kể đến Mỹ với sàng lọc trên 30 bệnh [13]. Tuy nhiên, các nước châu Âu có dịch vụ chăm sóc y tế tiêu chuẩn cao như Anh và Pháp, vẫn sàng lọc dưới 10 bệnh. Chương trình sàng lọc sơ sinh hiện tại của Anh có phạm vi tương đối hẹp với 5 bệnh là PKU, suy giáp bẩm sinh, bệnh lý hemoglobin (hemoglobinopathies), xơ nang và thiếu hụt acylCoA dehydrogenase chuỗi trung bình. Tại Pháp cũng có 5 bệnh được sàng lọc sơ sinh là: PKU, tăng sản tuyến thượng thận bẩm sinh, suy giáp bẩm sinh, bệnh hồng cầu hình liềm và xơ nang [4].
1.1.2. Khái niệm và mục đích sàng lọc sơ sinh
Sàng lọc sơ sinh (SLSS) là một quá trình sàng lọc cho trẻ sơ sinh ở thời điểm ngay sau khi sinh với một nhóm các rối loạn có thể gây bệnh nặng hoặc tử vong nếu không được phát hiện và điều trị sớm [4]. Mục đích của việc sàng lọc là phát hiện những trẻ có nhiều khả năng mắc các bệnh lý rối loạn trao đổi chất, nội tiết tố…[20]. Rối loạn chuyển hóa bẩm sinh (RLCHBS) có bệnh cảnh lâm sàng phức tạp, các triệu chứng lâm sàng có thể chưa xuất hiện ngay khi sinh, nhưng khi đã xuất hiện triệu chứng thì đã nặng và nguy cơ tử vong và tàn tật cao do tổn thương thần kinh trung ương, nhiều trường hợp tử vong trước khi được chẩn đoán và điều trị. Hầu hết các triệu chứng của RLCHBS không cụ thể, bao gồm kích thích, li bì, nôn, tăng hoặc giảm trương lực cơ, mùi hôi bất thường, toan chuyển hoá, hạ glucose máu, chậm phát triển tinh thần vận động [13]. Các chương trình SLSS được thiết kế để cung cấp chẩn đoán sớm và điều trị trước khi có những biến chứng nặng nề [21]. SLSS là một hệ thống toàn diện bao gồm giáo dục, sàng lọc, theo dõi, chẩn đoán, điều trị, đánh giá, đào tạo [4], [21]. SLSS đã được chứng minh làm giảm tỷ lệ tử vong và ngăn ngừa tình trạng khuyết tật nghiêm trọng [3]. Xét nghiệm SLSS là cần thiết trong phòng xét nghiệm để sàng lọc, phát hiện, chẩn đoán, theo dõi rối loạn chuyển hóa bẩm sinh, thường là các dấu ấn sinh hóa liên quan đến rối loạn được sàng lọc [22]. Một kết quả sàng lọc dương tính không có nghĩa trẻ sơ sinh chắc chắn bị một rối loạn nhưng cần tiến hành các thử nghiệm khẳng định lại chẩn đoán [3], [15].
1.1.3. Sàng lọc sơ sinh mở rộng
Sự phát triển về kỹ thuật như phương pháp khối phổ kép (MS / MS) cho phép xác định chính xác và hiệu quả của nhiều rối loạn trên một mẫu bệnh phẩm với một lần phân tích, một số rối loạn đáp ứng nhưng một số rối loạn khác không đáp ứng tiêu chí Wilson-Jungner về việc có thể điều trị được [3], [23]. Khả năng đo MSMS đồng thời nhiều chất chuyển hóa đã thay đổi sâu sắc cách tiếp cận SLSS cũ “1 xét nghiệm phát hiện 1 bệnh’’ thành “1 xét nghiệm phát hiện nhiều bệnh’’, MSMS có thể coi là một xét nghiệm multiplex. Điều này đã dẫn đến việc sửa đổi hướng dẫn truyền thống của Wilson - Jungner [3], [13]. MSMS cho phép các rối loạn khác được thêm vào để sàng lọc mà không cần thêm mẫu hoặc thời gian phân tích. Nếu tính trên một xét nghiệm, chi phí cho MSMS là khá cao, nhưng khi phân tích mỗi xét nghiệm có thể sàng lọc khoảng trên 30 rối loạn thì chi phí của MSMS lại thấp [3]. Trong những thập kỷ gần đây, phương pháp xét nghiệm nhằm sàng lọc đang được phát triển nhanh hơn phương pháp điều trị bệnh lý. Phát hiện sớm các rối loạn không điều trị được có thể không cứu sống trẻ sơ sinh, nhưng có thể cải thiện chất lượng cuộc sống cho trẻ và giúp đỡ gia đình lập kế hoạch tương lai [3], [7]. Những phát triển mới trong MSMS và ion hóa bằng điện (ESI) cho phép phân tích nhanh và hiệu quả trên mẫu máu thấm khô được thu thập để sàng lọc số lượng lớn các rối loạn chuyển hóa [18], [23], [24], [25]. Số lượng bệnh do MSMSphát hiện trung bình khoảng 20 (từ 10 đến 40 bệnh) [26]. Một trong những quốc gia đầu tiên triển khai chương trình sàng lọc sơ sinh trên thế giới là NewZealand. Được bắt đầu như là một nghiên cứu thí điểm cho phenylketon niệu (PKU) vào năm 1966 và trở thành một chương trình sàng lọc quốc gia vào năm 1970. Một số quốc gia thực hiện nghiên cứu tương tự như Úc bắt đầu sàng lọc PKU năm 1967 và đến 1970 tiến triển thành chương trình sàng lọc quốc gia; Nhật Bản bắt đầu năm 1967, phát triển thành một chương trình quốc gia năm 1977; Singapore bắt đầu sàng lọc thiếu glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) năm 1965 và phát triển thành chương trình quốc gia năm 1970 [18]. Đến nay, SLSS ngày càng trở nên phổ biến trên thế giới và SLSS mở rộng bằng MSMS giúp giảm đáng kể tỷ lệ tử vong và biến chứng nghiêm trọng [27].
1.2.1. Khái niệm, phân loại, biểu hiện RLCHBS
Khái niệm
RLCHBS là một nhóm bệnh di truyền liên quan đến các rối loạn bẩm sinh của quá trình chuyển hóa các chất. Phần lớn do khiếm khuyết của gen mã hóa các enzym tham gia chuyển cơ chất thành sản phẩm. Rối loạn chuyển hóa bẩm sinh là các bệnh di truyền đơn gen. Các bệnh lý này có thể tuân theo các quy luật di truyền khác nhau như liên kết giới, trội, lặn nhiễm sắc thể thường, nhưng hầu hết những người bị rối loạn chuyển hóa bẩm sinh thừa hưởng hai bản sao khiếm khuyết của gen-một bản sao từ cha và một bản sao từ mẹ. Cả cha và mẹ đều là “người mang gen” gây bệnh. Trẻ sinh ra nhận hai bản sao của gen khiếm khuyết từ bố và mẹ dẫn đến bị bệnh. Nguyên nhân chính của phần lớn các rối loạn chuyển hóa di truyền là do đột biến gen xảy ra với nhiều thế hệ trước đó.
1.2.1. Một số rối loạn chuyển hóa bẩm sinh thường gặp
1.3.1. Nguyên tắc/ nguyên lý của kỹ thuật MSMS trong sàng lọc rối loạn chuyển hoá bẩm sinh
MSMS là thiết bị sử dụng để phân tách và định lượng các ion dựa trên tỷ số khối lượng/ điện tích của chúng (mass/charge ratio). MSMS tạo ra các phần tử tích điện từ mẫu cần phân tích, sau đó sử dụng điện và từ trường để phân tách và đo lường khối lượng của các phần tử tích điện. Bộ phận phát hiện sẽ tạo ra đồ thị phổ khối của các đỉnh có thể định lượng được bằng các chuẩn nội để xác định lượng mỗi chất có mặt trong mẫu.
Trong hệ thống MSMS, các ion được lựa chọn của các chất phân tích được phân tách trong tứ cực thứ nhất (Q1), chuyển sang tứ cực thứ 2 (Collision cell) nơi mà khí trơ có áp lực cao gây phân mảnh đặc hiệu. Một ion sản phẩm của mỗi chất phân tích được lựa chọn đưa vào Q3 và phát hiện bởi đầu dò.
1.3.2. Bệnh phẩm dùng trong phân tích
1.3.3. Ứng dụng MSMS trong sàng lọc sơ sinh chẩn đoán rối loạn chuyển hóa acid béo, acid amin và acid hữu cơ.
Trong những năm 1980 và 1990, những phát triển mới trong phương pháp điện hóa và phân tách khối phổ liên tục cho phép sự phát triển nhanh, phân tích nhiều chỉ số từ các giọt máu thấm khô (DBS). Millington, Chace và cộng sự đã áp dụng kỹ thuật khối phổ kép (MSMS) để sàng lọc các bệnh rối loạn chuyển hoá di truyền ở trẻ sơ sinh [23], [25]. Là một xét nghiệm sàng lọc cho trẻ sơ sinh, MSMS không chỉ là một phương pháp phát hiện acyl-CoA dehydrogenase chuỗi trung bình (MCAD) [43], cũng không chỉ đơn giản là một sự cải thiện phương pháp phát hiện chính xác PKU ở trẻ sơ sinh với tỷ lệ dương tính giả thấp gấp 10 lần so với kết quả phương pháp tốt nhất sẵn có trước đây [44]. Công nghệ MSMS là một cuộc cách mạng đối với các chương trình sàng lọc sơ sinh có khả năng sàng lọc cho bệnh rối loạn chuyển hóa chỉ trong một lần phân tích với mẫu máu thấm khô. Hơn 3 triệu trẻ được sàng lọc trên toàn thế giới đã phát hiện 500 trẻ mắc các bệnh rối loạn chuyển hóa, MSMStrong sàng lọc sơ sinh là một chứng minh công nghệ sàng lọc lâm sàng [52-55]. Đến năm 1990, đã có ba phòng thí nghiệm ở Mỹ tiến hành sàng lọc trẻ sơ sinh bằng MSMS [56]. Ở Canada, chương trình sàng lọc sơ sinh bằng MSMS bắt đầu vào năm 2000 tại Nova Scotia và Saskatchewan có thể phát hiện gần 30 bệnh [56]. Các nghiên cứu này đã chỉ ra MSMS là một công cụ hiệu quả trong việc sàng lọc cho nhiều rối loạn chuyển hóa chỉ trong một lần xét nghiệm duy nhất. Ngày nay, hầu hết các nước phát triển đã mở rộng chương trình SLSS bao gồm từ khoảng 20 đến hơn 40 bệnh rối loạn chuyển hoá di truyền bằng MSMS. Bảng dưới đây đề cập một số rối loạn chuyển hóa acid amin, acid béo và acid hữu cơ phổ biến ở trẻ sơ sinh với các chỉ điểm dùng để sàng lọc [30], [45], [35], [46], [47], [48].
Bảng 1.1: Các rối loạn chuyển hóa bẩm sinh và chất chỉ điểm sàng lọc
Bệnh
Acid amin và acylcarnitin
Rối loạn chuyển hóa acid amin (AAs)
Phenylketonuria (PKU)
Phenylalanin ↑,Tyrosin ↓
Maple syrup urine disease (MSUD)
Leucin ↑, valin↑
và isoleucin↑
Citrullinemia (CTLN1)
Citrullin ↑
Citrullinemia (CTLN2)
Citrullin ↑, arginin↑
Rối loạn chuyển hóa acid béo (FAOD)
Carnitin uptake defect (CUD)
C0↓
Short-chain acyl – coA dehydrogenase deficiency (SCAD)
C4↑
Medium - chain acyl – coA dehydrogenase deficiency (MCAD)
C8↑ & C8/C10↑
Very long -chain acyl – coA dehydrogenase deficiency (VLCAD)
C14:1↑ & C14:1/C2 ↑
Glutaric aciduria, type 2 (GA2)
C8↑, C10↑, C12↑
Carnitine palmitoyltransferase dificiency, type 1 (CPT1)
C0↑, C0/(C16+C18:1)>100
Carnitine palmitoyltransferase dificiency, type 2 (CPT2)
C16↑, (C16+C18:1)/C2>0.2
Rối loạn chuyển hóa acid hữu cơ (OAs)
Isovaleric acidemia (IVA)
C5↑
Methylmalonic acidemia (MMA)
C3↑
Propionic acidemia (PPA)
C3↑
Glutaric acidemia, type 1 (GA1)
C5DC↑
Multiple carboxylase deficiency (MCD)
C5OH↑
3- methylcrotony-coA carboxylase deficiency (MCC)
C5OH↑ & C3>3.6
β ketothiolase (BKT)
C5:1↑, C5OH↑
1.4.1. Khái niệm và mục đích xác nhận phương pháp
1.4.2. Khi nào cần tiến hành xác nhận phương pháp
1.4.3. Các thông số xác nhận phương pháp
Độ tập trung (Precision)
Độ chính xác (Trueness)
1.4.4. Các thực nghiệm xác nhận phương pháp
1.5.1. Khái niệm
1.5.2. EP28A3 - Hướng dẫn xây dựng khoảng tham chiếu
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.5.1. Sơ đồ nghiên cứu
2.5.2. Quy trình nghiên cứu
Quy trình lấy mẫu và phân tích mẫu bằng kỹ thuật MSMS
Quy trình xác nhận phương pháp
Quy trình xây dựng khoảng tham chiếu
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1.1.1. Kết quả đánh giá độ tập trung ngắn hạn
Bảng 3.1. Kết quả đánh giá độ tập trung ngắn hạn của các xét nghiệm acid amin trên máy phân tích LCMS – 8040 Shimadzu
Bảng 3.2. Kết quả đánh giá độ tập trung ngắn hạn của các xét nghiệm acylcarnitintrên máy phân tích LCMS – 8040 Shimadzu
Bảng 3.3. Kết quả đánh giá độ tập trung dài hạn của các xét nghiệm acid amin trên máy phân tích LCMS – 8040 Shimadzu
Bảng 3.4. Kết quả đánh giá độ tập trung dài hạn của các xét nghiệm acylcarnitin trên máy phân tích LCMS – 8040 Shimadzu
3.1.2. Kết quả đánh giá độ chính xác
3.1.2.1. Kết quả đánh giá độ chính xác của acid amin
Bảng 3.5. Kết quả đánh giá độ chính xác của các xét nghiệm acid amin trên máy phân tích LCMS – 8040 Shimadzu
Bảng 3.6. Kết quả đánh giá độ chính xác của các xét nghiệm acylcarnitin trên máy phân tích LCMS – 8040 Shimadzu
3.2.1. Kết quả xây dựng khoảng tham chiếu của xét nghiệm Alanin
3.2.2. Kết quả khoảng tham chiếu các acid amin
3.2.3. Kết quả khoảng tham chiếu các acylcarnitin
3.3.1. Rối loạn chuyển hóa acid amin
Bảng 3.10. Các bệnh rối loạn chuyển hoá acid amin phát hiện được khi sàng lọc bệnh nhân nguy cơ cao.
Bảng 3.11. Kết quả sàng lọc của bệnh nhân MSUD
Bảng 3.12. Kết quả định lượng acid amin huyết tương của bệnh nhân MSUD
Bảng 3.13. Kết quả sàng lọc của bệnh nhân PKU
Bảng 3.14. Kết quả định lượng acid amin huyết tương của bệnh nhân PKU
Bảng 3.15. Kết quả sàng lọc của bệnh nhân CTLN2
3.3.2. Rối loạn chuyển hóa acid béo.
Bảng 3.16. Các rối loạn chuyển hoá acid béo được chỉ định theo dõi khi sàng lọc bệnh nhân nguy cơ cao.
Bảng 3.17. Kết quả sàng lọc lần 1 của bệnh nhân theo dõi CUD
Bảng 3.18: Kết quả sàng lọc lần 2 của bệnh nhân theo dõi CUD
Bảng 3.19. Kết quả sàng lọc của bệnh nhân theo dõi SCAD
Bảng 3.20. Kết quả sàng lọc của bệnh nhân theo dõi CPT I
Bảng 3.21. Kết quả sàng lọc của bệnh nhân theo dõi CPT II
3.3.3. Rối loạn chuyển hóa acid hữu cơ
CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN
4.3.1. Rối loạn chuyển hóa acid amin
4.3.2. Rối loạn chuyển hóa acid béo
4.3.3. Bênh acid hữu cơ niệu
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC 2
Danh sách các chất chuyển hóa sàng lọc rối loạn chuyển hóa acid amin và acylcarnitin
PHỤ LỤC 3
Danh sách 55 Bệnh rối loạn chuyển hóa acid amin, acid béo và acid hữu cơ được sàng lọc tại Bệnh viện Nhi Trung Ương