(Nguồn:https://www.researchgate.net/figure/Semiconductor-sequencing)
Đầu tiên một loại dNTP được bơm vào các giếng trên đĩa, DNA
polymerase xúc tác cho phản ứng kéo dài chuỗi DNA, tại đó từng dNTP được thêm vào chuỗi DNA sẽ giải phóng ra PPi và H+. Sốlượng H+ giải phóng ra sẽ tỷ
lệ thuận với số lượng phân tử của một loại dNTP được gắn vào chuỗi. H+ được giải phóng sẽ làm giảm pH và tăng điện tích ở khay cảm ứng bán dẫn, dẫn tới chênh lệch điện thế bộ phận truyền cảm ứng và xuất hiện dịng điện, tín hiệu
điện hóa sẽđược ghi nhận ở phần mềm máy tính. Từng loại dNTP sẽđược bơm
vào trong giếng phản ứng luân phiên nối tiếp nhau. Ghép nối các đoạn DNA đã được giải trình tự bằng phần mềm tin sinh để tạo ra một trình tự đầy đủ của bộ
gen. Chiều dài đoạn đọc chỉ khoảng 100 - 250bp. Thời gian giải trình tự nhanh chỉ trong 2 - 4 giờ, giá thành rẻhơn các hệ thống giải trình tự thế hệ mới khác.
1.4.2. Ứng dụng phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới trong xét
nghiệm NIPS
Hiện tại có ba phương pháp khác nhau để phân tích cffDNA đang được sử dụng trong lâm sàng [63]: giải trình tự song song số lượng lớn ngẫu nhiên toàn bộ bộ gen (Whole Genome Sequencing - WGS/Massive Parallel Shotgun Sequencing - MPSS), giải trình tự chọn lọc hay mục tiêu các vùng gen quan tâm bằng MPS (Chromosome Selective Sequencing - CSS) và giải trình tự
bằng phân tích kiểu gen dựa vào đa hình đơn nucleotide (Single Nucleotide
Polymorphism - SNP). Trong mỗi phương pháp phân tích, sử dụng các thuật tốn tin sinh học và phương pháp thống kê khác nhau để tính tốn nguy cơ lệch bội NST.
1.4.2.1. Giải trình tự song song số lượng lớn ngẫu nhiên toàn bộ bộ gen
Phương pháp giải trình tự song song số lượng lớn ngẫu nhiên tồn bộ
bộ gen (MPSS) hay cịn gọi là phương pháp đếm được sử dụng trong sàng lọc lệch bội NST dựa vào giải trình tự ngẫu nhiên các đoạn DNA trong huyết tương thai phụ. Cách tiếp cận này cho phép hàng triệu phân mảnh DNA ngắn được giải trình tự nhanh chóng và đồng thời chỉ trong một lần giải trình tự. Dữ liệu sau khi giải trình tự được tổng hợp và lắp ghép thành trình tự bộ gen hồn chỉnh rồi so sánh với trình tự bộ gen tham chiếu để xác định nguồn gốc của NST. Nếu số lượng trình tự của NST vượt quá
ngưỡng đại diện cho NST đó, kết quả dương tính với trisomy NST [8],[9].
1.4.2.2. Giải trình tự mục tiêu các vùng gen quan tâm bằng MPS
Giải trình tự mục tiêu các vùng gen quan tâm bằng MPS (CSS) là khuếch đại có chọn lọc và giải trình tự các vùng gen quan tâm [38]. Mẫu sẽ được làm giàu những vùng NST mục tiêu như NST 13, 18, 21, X và Y với
những đầu dò đặc hiệu của NST trước khi được giải trình tự.
1.4.2.3. Giải trình tự bằng phân tích kiểu gen dựa vào đa hình đơn nucleotide
Giải trình tự bằng phân tích kiểu gen dựa vào đa hình đơn nucleotide
(SNP) là khuếch đại sử dụng multiplex PCR và giải trình tự hàng ngàn SNPs của NST mục tiêu. Phương pháp SNP phân tích phân tích lượng alen tương đối tại các locus đa hình để phát hiện lệch bội NST thai [64].
Các phương pháp giải trình tự phát hiện lệch bội NST 21 và 18 với độ
nhạy và độ đặc hiệu cao, trisomy 13 và lệch bội NST giới tính có độ nhạy và
độđặc hiệu thấp hơn. Điều này có thể giải thích một phần là do biến đổi trong quá trình khuếch đại dẫn đến hàm lượng guanosine-cytosine (GC) khác nhau
trong NST 13 và NST X so với NST 21 và 18. Ngoài ra, các phương pháp
giải trình tự mục tiêu (CSS hoặc SNP) sẽ không phát hiện ra những bất
thường ngoài NST mục tiêu, do vậy hạn chế khả năng phát hiện ngẫu nhiên.