GIÁ TRỊ của PHƯƠNG PHÁP GIẢI TRÌNH tự GEN THẾ hệ mới PHÁT HIỆN LỆCH bội NHIỄM sắc THỂ THAI BẰNG DNA THAI tự DO TRONG máu mẹ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI

BỘ Y TẾ

HOÀNG HẢI YẾN

GIÁ TRỊ CỦA PHƯƠNG PHÁP
GIẢI TRÌNH TỰ GEN THẾ HỆ MỚI
PHÁT HIỆN LỆCH BỘI NHIỄM SẮC THỂ THAI
BẰNG DNA THAI TỰ DO TRONG MÁU MẸ

TIỂU LUẬN TỔNG QUAN

HÀ NỘI - 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI

BỘ Y TẾ

HOÀNG HẢI YẾN

GIÁ TRỊ CỦA PHƯƠNG PHÁP
GIẢI TRÌNH TỰ GEN THẾ HỆ MỚI
PHÁT HIỆN LỆCH BỘI NHIỄM SẮC THỂ THAI
BẰNG DNA THAI TỰ DO TRONG MÁU MẸ
Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Huy Thịnh
Cho đề tài:
Nghiên cứu giá trị của phương pháp giải trình tự gen

thế hệ mới phát hiện lệch bội nhiễm sắc thể thai
bằng DNA thai tự do trong máu mẹ
Chuyên ngành : Hóa sinh
Mã số
: 62720112
TIỂU LUẬN TỔNG QUAN

HÀ NỘI - 2017


CHỮ VIẾT TẮT

AFP

: Alpha fetoprotein

CffDNA

: cell free fetal DNA

CFTS

: Combined first trimester screening

CPM

: Confined Placental Mosaicism

CRL

: Crown–rump length

DNA

: Deoxyribonucleic acid

DS

: Down Syndrome

HCG

: Human chorionic gonodotropin

KS

: Klinefelter Syndrome

MPS

: Massively parallel sequencing

NGS

: Next Generation Sequencing

NIPS

: Noninvasive prenatal screening

NST

: Nhiễm sắc thể

NT

: Nuchal Translucency

PAPA-A

: Prenancy Associated plasma protein – A

PCR

: Polymerase Chain Reaction

TS

: Turner Syndrome

uE3

: Unconjugated estriol


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
TỔNG QUAN................................................................................................3
1. Nhiễm sắc thể.............................................................................................3

1.1. Khái niệm:............................................................................................3
1.2. Các bất thường NST thường gặp.........................................................3
1.3. Các loại lệch bội NST thường gặp trong sàng lọc trước sinh..............5
1.3.1. Hội chứng Down............................................................................6
1.3.2. Hội chứng Patau ............................................................................8
1.3.3. Hội chứng Edwards........................................................................9
1.3.4. Hội chứng Turner ........................................................................11
1.3.5. Hội chứng Klinefelter..................................................................12
1.3.6. Hội chứng Jacobs.........................................................................14
1.3.7. Hội chứng trisomy X ..................................................................15
2. Các phương pháp sàng lọc trước sinh truyền thống lệch bội NST..........16
2.1. Sàng lọc trước sinh lệch bội NST......................................................16
2.2. Các phương pháp sàng lọc trước sinh truyền thống...........................16
2.2.1. Tính toán nguy cơ cho bệnh nhân................................................16
2.2.2. Tuổi mẹ và tuổi thai.....................................................................17
2.2.3. Ảnh hưởng của lần có thai trước đó.............................................20
2.2.4. Siêu âm hình thái.........................................................................20
2.2.5. Sàng lọc trước sinh bằng xét nghiệm hóa sinh............................21
2.3. Các phương pháp chẩn đoán trước sinh phát hiện bất thường NST......28
2.3.1. NST đồ - Karyotype.....................................................................28
2.3.2. Kỹ thuật lai tại chỗ phát huỳnh quang.........................................29
2.3.3. Kỹ thuật MLPA............................................................................29
2.3.4. Kỹ thuật CGH..............................................................................29
2.3.5. Kỹ thuật Array CGH....................................................................29
2.3.6. Kỹ thuật QF-PCR.........................................................................29


2.3.7. Kỹ thuật Prenatal-BoBs...............................................................30
3. Giải trình tự thế hệ mới............................................................................30
3.1. Các công nghệ giải trình tự NGS hiện nay........................................32

3.2. Công nghệ giải trình tự thế hệ mới phát hiện lệch bội NST thai.......36
4. Sàng lọc trước sinh bằng DNA thai tự do................................................39
4.1. Lịch sử phát hiện DNA thai tự do trong máu mẹ...............................39
4.2. Đặc điểm cffDNA trong máu mẹ.......................................................40
4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ cffDNA......................................41
4.3.1. Các yếu tố từ thai nhi...................................................................41
4.3.2. Các yếu tố từ mẹ..........................................................................41
4.4. Các phương pháp tiếp cận tin sinh học để ước tính tỷ lệ cffDNA.....42
4.4.1. Phương pháp dựa trên NST Y......................................................43
4.4.2. Phương pháp dựa trên kiểu gen của cha mẹ và dữ liệu giải trình tự
huyết tương mẹ..............................................................................44
4.4.3. Phương pháp dựa trên dữ liệu giải trình tự high-depth DNA trong
huyết tương mẹ..............................................................................44
4.4.4. Phương pháp dựa trên dữ liệu giải trình tự shallow-depth DNA
trong huyết tương mẹ kết hợp với kiểu gen của mẹ......................45
4.4.5. Phương pháp dựa trên dữ liệu giải trình tự shallow-depth DNA
huyết tương mẹ..............................................................................46
4.4.6. Phương pháp dựa trên kích thước cfDNA...................................46
4.5. Sàng lọc trước sinh lệch bội NST sử dụng cffDNA...........................47
4.5.1. Điểm z-score và lý do xác định lệch bội NST thai......................49
4.5.2. NIPS tiếp cận toàn bộ hệ gen.......................................................50
4.5.3. NIPS tiếp cận một số NST mục tiêu............................................51
4.5.4. Sàng lọc lệch bội NST.................................................................52
5. Các nghiên cứu NIPS trên thế giới và tại Việt Nam................................54
5.1. Các nghiên cứu NIPS trên thế giới....................................................54
5.2. Nghiên cứu NIPS tại Việt Nam..........................................................63
KẾT LUẬN.....................................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Tỷ lệ lệch bội NST thường gặp .........................................................6
Bảng 2: Mô tả mối liên quan nguy cơ trisomy theo tuổi mẹ.........................17
Bảng 3: Ước tính nguy cơ trisomy 21 (1/số đưa ra trong bảng) trong mối liên
quan giữa tuổi mẹ và tuổi thai..........................................................18
Bảng 4: Ước tính nguy cơ trisomy 18, 13 (1/số đưa ra trong bảng) trong mối
liên quan giữa tuổi mẹ và tuổi thai...................................................19
Bảng 5. Các marker được sử dụng trong sàng lọc huyết thanh mẹ...............24
Bảng 6: Tỷ lệ phát hiện và tỷ lệ dương tính giả trong sàng lọc trước sinh
trisomy 21 .......................................................................................26
Bảng 7: Tỷ lệ phát hiện và tỷ lệ dương tính giả của sàng lọc trước sinh
trisomy 21 .......................................................................................27
Bảng 8: Tỷ lệ phát hiện và tỷ lệ dương tính giả lệch bội NST thai sử dụng
cffDNA ............................................................................................53


DANH MỤC HÌNH
Hình 1:

Karyotype của một người nam bình thường (nhuộm băng G).........4

Hình 2:

Tỉ lệ bất thường các NST được chẩn đoán khi trẻ <1 tuổi...............6

Hình 3:

Trẻ có biểu hiện mặt DS và bàn tay rãnh khỉ...................................7

Hình 4:

Karyotype 47,XY,+21.......................................................................7

Hình 5:

Trẻ mắc trisomy 13...........................................................................9

Hình 6:

Karyotype 47,XX,+13......................................................................9

Hình 7:

Trẻ mắc hội chứng Edwards...........................................................10

Hình 8:

Karyotype 47,XX,+18....................................................................10

Hình 9:

Trẻ mắc hội chứng Turner và karyotype 45,X................................11

Hình 10: Trẻ mắc TS biểu hiện cổ màng.......................................................11
Hình 11: Hội chứng Klinefelter và Karyotype 47,XXY...............................13
Hình 12: Karyotype 47,XYY........................................................................15
Hình 13: Karyotype 47,XXX........................................................................16
Hình 14: Giải trình tự trên hệ thống Illumina................................................33
Hình 15: Giải trình tự trên hệ thống Ion Torrent...........................................36

Hình 16: Sơ đồ tổng quát các bước giải trình tự cffDNA bằng NGS............37
Hình 17: DNA thai tự do trong huyết tương mẹ............................................40
Hình 18. Các phương pháp tiếp cận để xác định tỷ lệ cffDNA.....................43
Hình 19: Hai phương pháp sàng lọc lệch bội NST sử dụng cffDNA............49


1

MỞ ĐẦU
Dị tật bẩm sinh và rối loạn di truyền chiếm khoảng 3 – 5% trong tổng số
phụ nữ mang thai trên toàn thế giới [1]. Bất thường nhiễm sắc thể (NST)
chiếm tỷ lệ 1:150 trẻ sinh sống [2], là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong và
bệnh tật cho trẻ sơ sinh [3]. Chiếm khoảng 85% của những bất thường này là
do lệch bội NST 21, 18, 13 và NST giới tính gây ra hội chứng Down,
Edwards, Patau, Turner...., còn lại là một số bất thường về cấu trúc và vi mất
đoạn NST hiếm gặp khác [4].
Cho đến nay, trên thế giới vẫn chưa có biện pháp nào phòng ngừa tình
trạng thai mắc các hội chứng do bất thường NST. Chính vì vậy, việc phát hiện
sớm bất thường NST bằng sàng lọc, chẩn đoán trước sinh và tư vấn di truyền
là việc làm hết sức cần thiết nhằm giảm tỷ lệ sinh con bất thường NST. Các
phương pháp sàng lọc trước sinh không xâm lấn cho bất thường lệch bội NST
bao gồm siêu âm hình thái và phân tích huyết thanh từ máu mẹ trong thai kỳ 1
và thai kỳ 2. Tuy nhiên, tỷ lệ phát hiện lệch bội dao động từ 30-94% tùy thuộc
vào phương pháp sàng lọc được sử dụng [5]. Để chẩn đoán xác định thì các
thai phụ có nguy cơ cao sẽ được thực hiện các thủ thuật xâm lấn như sinh thiết
gai rau hoặc chọc hút dịch ối để khảo sát số lượng NST bằng các kỹ thuật
Karyotype, QF-PCR, FISH, MLPA và Prenatal BoBs. Các thủ thuật xâm lấn
này có thể gây mất thai với tỷ lệ là 0.11% đối với thủ thuật chọc hút dịch ối và
0.22% đối với sinh thiết rau thai [6]. Do đó, rất cần có những phương pháp
sàng lọc với tỷ lệ dương tính giả thấp đồng thời tỷ lệ phát hiện cao hơn, thai

phụ không cần chịu thủ thuật xâm lấn, tránh được nguy cơ ảnh hưởng đến thai
phụ và thai nhi [7].
Việc phát hiện DNA thai tự do (cffDNA) có nguồn gốc từ rau thai lưu
hành trong máu mẹ vào năm 1997 [8],[9] đã mở ra khả năng thực hiện xét
nghiệm sàng lọc trước sinh không xâm lấn (Noninvasive prenatal screening -


2
NIPS) bằng phương pháp giải trình tự thế hệ mới (Next Generation
Sequencing - NGS) [10], giúp các nhà nghiên cứu có thể sàng lọc sớm thai
trên nhiều phương diện khác nhau, điển hình như: xác định sớm giới tính thai
giúp tiên lượng khả năng mắc các bệnh do NST liên kết với giới tính; nguy cơ
mắc các bệnh di truyền của thai trong những gia đình có nguy cơ cao, khảo
sát yếu tố RhesusD, xác định nguy cơ tiền sản giật, trong đó nổi bật là ứng
dụng phân tích cffDNA trong sàng lọc sớm lệch bội NST [11],[12]. Đây được
xem là một phát hiện mang tính bước ngoặt, do việc lấy mẫu và phân tích
cffDNA không đòi hỏi tính can thiệp sâu, giảm thiểu nguy cơ cũng như các
biến chứng trên thai phụ và thai nhi. Hơn nữa, sàng lọc trước sinh không xâm
lấn có tỷ lệ phát hiện trisomy 21 gây hội chứng Down trên 99% với tỷ lệ
dương tính giả thấp dưới 1% [13].
Trong phần tổng quan này, chúng tôi sẽ trình bày về các phương pháp
sàng lọc lệch bội NST truyền thống và giá trị của cffDNA trong sàng lọc
trước sinh không xâm lấn bằng phương pháp giải trình tự thế hệ mới.


3

TỔNG QUAN
1. Nhiễm sắc thể
1.1. Khái niệm:

NST là thành phần nằm bên trong tế bào có thể quan sát được ở kỳ giữa
của hoạt động nguyên phân, trong cấu trúc của NST chứa DNA, trên DNA
mang các gen quy định các đặc điểm cấu tạo của cơ thể.
Ở người bình thường, mỗi tế bào lưỡng bội (2n) mang 46 NST chia
thành 23 cặp giống nhau gọi là cặp NST tương đồng với mỗi cặp có 1 NST
nhận từ bố và 1 NST nhận từ mẹ, trong đó gồm 22 cặp NST thường có mặt ở
cả người nam và người nữ, 1 cặp NST giới tính khác nhau ở hai giới, ở người
nam cặp NST giới tính gồm 2 chiếc khác nhau ký hiệu là XY và ở người nữ
gồm 2 chiếc giống nhau được ký hiệu là XX.
Tinh trùng và trứng được hình thành qua quá trình giảm phân có bộ
NST đơn bội (n) với 23 NST trong đó mỗi cặp NST tương đồng chỉ còn lại 1
trong 2.
Các bất thường về số lượng hoặc cấu trúc của NST thường gây ra
những hậu quả nghiêm trọng như sảy thai, dị tật bẩm sinh, ung thư…
1.2. Các bất thường NST thường gặp
Các NST có thể bị bất thường về số lượng hoặc cấu trúc. Các biến đổi
này có thể thấy ngay khi sinh hoặc sau này do mắc phải trong quá trình ác
tính hoá của các tế bào u và là kết quả của các biến cố xảy ra trong phân bào
giảm nhiễm hoặc trong phân bào nguyên nhiễm. Sự bất thường này có thể xảy
ra ở một hay trên nhiều NST. Các bất thường được gọi là đồng nhất khi tất cả
các tế bào quan sát đều mang nó, và gọi là bất thường khảm khi chỉ một số tế
bào có bất thường này.


4
Các thuật ngữ mô tả bất thường NST:
- Karyotype (NST đồ): 46 NST trong bộ NST của người ở kỳ giữa của
nguyên phân (giai đoạn NST co ngắn lại tối đa) được chụp ảnh và sắp xếp lại.
Căn cứ theo kích thước các băng hiện trên NST, 22 cặp NST thường được sắp
theo thứ tự từ lớn tới nhỏ và đánh số từ 1đến 22. Cặp NST giới tính được sắp

xếp riêng. Karyotype được dùng để mô tả đặc điểm bộ NST của một cá thể
(Hình 1).

Hình 1: Karyotype của một người nam bình thường (nhuộm băng G)
- Lưỡng bội (2n): Bộ NST có trong các tế bào sinh dưỡng và sinh dục
chưa giảm phân, ở người 2n = 46.
- Đơn bội (n): Bộ NST có trong các giao tử sau giảm phân, ở người n = 23.
- Thể tam nhiễm (trisomy, thể tam nhiễm): Tăng thêm 1 NST của 1 cặp
NST nào đó, thay vì có 2 NST tương đồng thì có tới 3 NST tương đồng. Ví dụ
như trường hợp thể tam nhiễm 21 gây hội chứng Down.
- Thể đơn nhiễm (monosomy, thể đơn nhiễm): Thiếu 1 NST của 1 cặp
NST nào đó, thay vì có 2 NST tương đồng thì chỉ còn lại 1 NST. Ví dụ như
trường hợp thể đơn nhiễm X gây hội chứng Turner.
Hậu quả các bất thường NST
- Các bất thường NST gây sảy thai ngẫu nhiên: Ước tính khoảng 50%
trường hợp sảy thai ngẫu nhiên do nguyên nhân bất thường NST.


5
- Gây ra các dị tật bẩm sinh: Mặc dầu các loại bất thường NST rất đa
dạng nhưng tất cả các trường hợp bất thường NST đều có những biểu hiện
chung như sau:
Tình trạng phát triển chậm về tâm thần và vận động
Có những biểu hiện bất thường đặc thù trên khuôn mặt
Lùn có thể kèm theo nhẹ cân
Gia tăng tần số của các dị tật bẩm sinh, đặc biệt là các dị tật bẩm sinh
của tim.
- Trong một số trường hợp các bất thường của NST xảy ra ở các tế bào sinh
dưỡng là nguyên nhân của một số loại ung thư ở người: Đến nay đã có hơn 100
trường hợp tái sắp xếp NST được thấy trên 40 loại bệnh ung thư khác nhau, như

trường hợp chuyển đoạn giữa NST số 22 và số 9 gây bệnh bạch cầu thể tủy mạn
tính (CML: chronic myelogenous leukemia), một dạng ung thư máu.
1.3. Các loại lệch bội NST thường gặp trong sàng lọc trước sinh
Các bất thường NST là nguyên nhân của 50% các trường hợp sảy thai
tự nhiên trong 3 tháng đầu thai kỳ và là nguyên nhân của 7% tử vong sơ sinh
và khoảng 0,6% trẻ lúc sinh phát hiện có bất thường NST. Tuy nhiên, chiếm
đến 85% các trường hợp bất thường về NST là lệch bội NST 21, 18, 13, X và
Y gây ra hội chứng Down, Edwards, Patau, Turner, Klinefelter…. Ngoài ra
còn có thể gặp một số hội chứng mất đoạn nhỏ NST như hội chứng Digeorge,
Cri du Chat, Prader-Willi/ Angelman, Williams- Beuren, 1p36... [4].
Trong một nghiên cứu phân tích tỷ lệ bất thường NST tại Châu Âu trên
10.323 thai phụ từ năm 2000-2006 cho thấy: Hội chứng Down chiếm tỷ lệ cao
nhất là 53%, tiếp đến là hội chứng Edwards là 13%, hội chứng Patau chiếm
5%, hội chứng Turner 8%, bất thường NST giới tính XXX, XXY, XYY chiếm
4%, còn lại là các bất thường hiếm gặp khác (Hình 2) [4].


6

13.00%
Trisomy 21

5.00%
4.00%

Trisomy 18

8.00%

53.00%

Trisomy 13
X/Y trisomy

17.00%

45,X
Other

Hình 2: Tỉ lệ bất thường các NST được chẩn đoán khi trẻ <1 tuổi
Hội chứng Down là lệch bội NST thường gặp nhất chiếm tỷ lệ 1:800 trẻ
sinh sống. Trẻ mắc trisomy 18 và 13 vẫn có thể sống sót khi sinh, tuy nhiên tỷ
lệ thấp hơn đáng kể. Tỷ lệ lệch bội NST giới tính ít phổ biến hơn lệch bội
NST thường. Bảng 1 mô tả tỷ lệ lệch bội một số NST thường gặp [14]:
Bảng 1: Tỷ lệ lệch bội NST thường gặp [14]
Lệch bội
Trisomy 21
Trisomy 18
Trisomy 13
Monosomy X (hội chứng Turner)
Trisomy X
XXY (hội chứng Klinefelter)
XYY

Tỷ lệ
1:800 trẻ sinh sống
1:7500 trẻ sinh sống
1:15,000 trẻ sinh sống
1:5000 trẻ gái
1: 1000 trẻ gái

1:1000 trẻ trai
1:1000 trẻ trai

1.3.1. Hội chứng Down (Down Syndrome – DS)
Hội chứng Down là một bất thường chủ yếu gây ra do thừa 1 NST số 21
trong bộ NST, người bệnh có tới 47 NST do có 3 NST 21 (còn gọi là thể tam
nhiễm 21, trisomy 21) [15]. Sự bất thường này gây ra do rối loạn hoạt động
phân ly của cặp NST 21 trong quá trình phân chia tế bào (hình 4) [16]. Tuy
nhiên, cũng có một tỷ lệ nhỏ người mắc DS do đột biến cấu trúc liên quan đến
NST 21 [17] hoặc thể khảm (là cơ thể có mặt hai dòng tế bào khác nhau, ví dụ


7
cơ thể vừa có dòng tế bào bình thường 46 NST và dòng tế bào bất thường 47
NST do có 3 NST 21) [18].
DS là hội chứng hay gặp nhất với tần suất 1/700-1/800 trẻ sinh sống
[19], với tỷ lệ nam: nữ là 1,2-1,5:1. Tần suất sinh con mắc DS tăng theo tuổi
mẹ: nguy cơ 1/2000 khi mẹ 20 tuổi và tăng lên 1/100 khi mẹ ở tuổi 40 [20].
Bệnh được Seguin lần đầu mô tả năm 1846 với những đặc điểm hình thái với
tên bệnh “Furfurraceous Idiocy”. Đến năm 1866, John Langdon Down mô tả
một số bệnh nhân chậm phát triển tâm thần với những dấu hiệu hình thái đặc
trưng vào năm 1959, Leujeune và Turpin chứng minh được là do bộ NST có
47 NST, thêm 1 NST 21 [21],[22].

Hình 3: Trẻ có biểu hiện mặt DS và bàn tay rãnh khỉ

Hình 4: Karyotype 47,XY,+21

Trẻ mắc DS có khuôn mặt khá điển hình với mắt xếch, có nếp quạt ở góc
trong của mắt, gáy phẳng, cổ ngắn, tai nhỏ, lưỡi dày và thè ra, 50% trẻ này có

rãnh khỉ trong lòng bàn tay, bàn tay ngắn, các ngón tay ngắn, các ngón tay
ngắn (hình 3), đôi khi không có đốt giữa của ngón tay út, khoảng cách giữa
ngón chân cái và ngón chân thứ 2 giãn rộng, lùn. Trẻ mắc DS có biểu hiện
giảm trương lực cơ và ngái ngủ, tăng mức độ duỗi của các khớp. Phần da sau
gáy giãn, mũi nhỏ và tẹt, trong quý 1 của thai kỳ đây là hai dấu hiệu được sử
dụng để đánh giá nguy cơ mắc DS của thai nhi. Trẻ mắc DS chậm phát triển
tâm thần – vận động, khoảng 1/6 trẻ có biểu hiện rối loạn nhân cách như tăng
động, giảm tập trung. người mắc DS có chỉ số IQ trung bình khoảng 40-45,


8
tương đương với trẻ bình thường 5 tuổi. Khoảng 60% trẻ mắc DS có một hoặc
một số dị tật bẩm sinh. Khoảng 40-45% số trẻ bị dị tật tim bẩm sinh, 10% dị tật
đường tiêu hóa. Khả năng xảy ra các khiếm khuyết của ống nhĩ thất ở trẻ Down
cao gấp 400 lần hơn và tật trít hẹp tá tràng cao gấp 300 lần hơn so với quần thể
bình thường. Những dị tật này nếu được phát hiện trong siêu âm thai nhi cũng
là một gợi ý cho khả năng thai nhi mắc DS. Ngoài ra trẻ mắc DS cũng có thể bị
những dị tật khác như tật tinh hoàn ẩn, dị dạng đường tiết niệu, đục thủy tinh
thể bẩm sinh và khe hở môi hàm. Trong quá trình phát triển trẻ DS có nguy cơ
bị bệnh bạch cầu cao gấp 15-20 lần hơn trẻ bình thường, dễ mắc các bệnh
nhiễm khuẩn đặc biệt nhiễm khuẩn hô hấp [19],[23],[24],[25].
1.3.2. Hội chứng Patau [26],[27],[28],[29],[30],[31]
Hội chứng Patau là một bất thường NST chủ yếu gây ra do thừa 1 NST
số 13 trong bộ NST, người bệnh sẽ có tới 47 NST do có 3 NST 13 (còn gọi là
thể tam nhiễm 13, trisomy 13) (hình 6).
Hội chứng Patau được mô tả lần đầu tiên bởi Bartholin vào năm 1657,
nhưng hầu như không được nhận dạng cho đến khi Patau và cộng sự phát hiện ra
nguyên nhân là có 3 NST 13 vào năm 1960. Vì vậy, hội chứng này còn được gọi
là hội chứng Patau. Tần suất khoảng 1/10.000 trẻ được sinh sống . Sự gia tăng
tuổi mẹ khi mang thai cũng làm tăng nguy cơ trisomy 13. Trên 95% trường hợp

thai trisomy 13 bị sảy ngẫu nhiên trong thai kỳ. Hội chứng này được thấy ở nữ
nhiều hơn so với nam, tuy nhiên sự chênh lệch này không nhiều.

Hình 5: Trẻ mắc trisomy 13

Hình 6: Karyotype 47,XX,+13


9
Các trẻ mắc hội chứng Patau có nhiều biểu hiện dị dạng trên vùng mặt,
tật khe hở môi hoặc hàm, các khe hở thường ở cả 2 phía (hình 5), mắt nhỏ,
thừa ngón sau trục (thừa ngón út). 90% có dị tật tim ngoài ra còn có thể có
những dị dạng khác như thận đa nang, thận ứ nước, tử cung hai sừng.
Do có quá nhiều dị tật nặng nề, nên cơ hội sống của trẻ trisomy 13 rất
thấp, thời gian sống sót trung bình là 7 ngày, 90% bệnh nhân chết trong
năm đầu sau sinh, trong đó 40% là chết chu sinh.
Những trẻ sống sót đều chậm phát triển tâm thần nặng, thường động
kinh, kém phát triển thể chất. Chỉ có một trường hợp duy nhất sống đến 33
tuổi được thông báo. Trong số những trẻ còn sống sau sinh được nghiên cứu,
thời gian trung bình phải điều trị trong khoa hồi sức cấp cứu là 10,8 ngày;
dùng máy thở là 13,3 ngày, 23% phải phẫu thuật trong giai đoạn sơ sinh.
1.3.3. Hội chứng Edwards [26],[27],[30],[31]
Hội chứng Edwards là một bất thường NST chủ yếu gây ra do thừa 1
NST số 18 trong bộ NST, người bệnh sẽ có tới 47 NST do có 3 NST 18 (còn
gọi là thể tam nhiễm 18, trisomy 18) (hình 8).
Lần đầu tiên được một nhóm các nhà di truyền học người Anh đứng đầu
là Edwards mô tả đầy đủ năm 1960. Hội chứng Edwards là loại bất thường số
lượng NST được gặp phổ biến vào hàng thứ hai sau DS với tần số mắc bệnh
trên tổng số trẻ sinh sống khoảng 1/5000

Hình 7: Trẻ mắc hội chứng Edwards

Hình 8: Karyotype 47,XX,+18


10
Trẻ trisomy 18 có trọng lượng sơ sinh thấp. Các biểu hiện lâm sàng ở hội
chứng này cũng đa dạng như ở hội chứng Patau. Khuôn mặt điển hình với khe
mi mắt hẹp, gáy nhô, cằm nhỏ, tai nhỏ, vành tai vểnh ra ngoài, miệng nhỏ, há
ra khó khăn (hình 7). Xương ức ngắn. Bàn tay điển hình với các ngón tay đè
lên các ngón khác khi nắm lại. Bàn chân võng hoặc bị khoèo nặng. Khoảng
90% mắc các dị tật bẩm sinh nghiêm trọng thường là khuyết tật của vách liên
thất, ngoài ra còn có các bất thường khác của cơ quan nội tạng như rò khíthực quản, thoát vị cơ hoành, thận hình yên ngựa hay thận đa nang, không có
thể chai v.v… Các trường hợp khảm có biểu hiện nhẹ hơn.
Những đứa trẻ mắc hội chứng trisomy 18 thường yếu và ít có khả năng
sống sót, thường phải hồi sức ngay sau khi sinh và có những lúc ngưng thở
trong giai đoạn sơ sinh. Trẻ bú yếu, có thể phải nuôi dưỡng qua ống thông
mũi-dạ dày. Tuy nhiên, ngay cả khi được chăm sóc tối ưu, trẻ cũng rất kém
phát triển. Khoảng 50% trẻ chết trong tuần lễ đầu tiên sau sinh, 90% trường
hợp chết trong năm đầu của đời sống. Hiếm cơ trường hợp sống quá 1 năm
và đều có biểu hiện chậm phát triển nặng nề về tâm thần và vận động. Theo
Baty và cộng sự, trung bình một trẻ trisomy 18 còn sống sau sinh có thời gian
điều trị tại hồi sức cấp cứu là 16.3 ngày; dùng máy thở là 10.1 ngày; 13% có
phẫu thuật giai đoạn sơ sinh.
1.3.4. Hội chứng Turner (Turner Syndrome - TS) [32],[33],[34]
Hội chứng Turner (TS) là một bất thường chủ yếu gây ra do chỉ có 1
NST giới tính X do đó người bệnh chỉ có 45 thay vì 46 NST như người bình
thường (Hình 9).
Hội chứng Turner được Ullrich đã mô tả đầu tiên năm 1930. Đến năm
1938, Turner bổ sung thêm nhiều biểu hiện ở người trưởng thành. Năm 1959,

Ford xác định bộ NST của những bệnh nhân này là 45,X. Nguồn gốc NST X


11
trong hội chứng Turner 45,X. Theo một nghiên cứu thì 75% NST X có nguồn
gốc là từ mẹ. Tần số xuất hiện hội chứng này là 1/5000 trong số trẻ gái sinh
sống. Khoảng 97% trường hợp thai mắc TS đã bị sảy thai ngẫu nhiên và ước
tính có khoảng 15% trường hợp sảy thai ngẫu nhiên liên quan đến hội chứng
này, chỉ một số nhỏ sống đến khi sinh.

Hình 9: Trẻ mắc hội chứng
Turner và karyotype 45,X

Hình 10: Trẻ mắc TS biểu hiện
cổ màng

Bất thường NST ở những người mắc hội chứng Turner khá đa dạng, chỉ
có khoảng 50% bệnh nhân có bộ NST với 1 NST X. Khoảng 50% ở dạng
khảm hoặc là 46,XX/45,X hoặc 1 NST X bình thường và 1 NST X bất thường
hình nhẫn hoặc NST đều nhánh dài của X, một số trường hợp khảm dưới
dạng 45,X/46,XY. Sự đa dạng này giải thích sự khác biệt rất lớn trong biểu
hiện kiểu hình của những người mắc hội chứng này.

Hầu hết các thai nhi mắc TS đều bị phù nghiêm trọng từ trong tử cung
gây tình trạng phù thai, biểu hiện này có thể được phát hiện ở thai kỳ 2 bằng
siêu âm. Sau sinh trẻ mắc TS có thể quan sát thấy tình trạng phù ở bàn tay,
bàn chân và vùng cổ với biểu hiện cổ màng (hình 10), đây cũng là các dấu
hiệu gợi ý chẩn đoán TS ở trẻ sơ sinh.
Ở tuổi thiếu niên, lùn là biểu hiện nổi bật. Ở tuổi trưởng thành nếu không
được điều trị người nữ mắc TS có biểu hiện điển hình với lỗ tai thấp, cổ rộng

và có “màng”, đường chân tóc nằm thấp, ngực rộng và có hình khiên, nhi hóa


12
về giới tính và loạn sản buồng trứng, vô sinh.
Các dị tật bẩm sinh của các cơ quan nội tạng thường gặp gồm hẹp động
mạch chủ (khoảng 15%), dị tật của thận (khoảng 40%), tình trạng thiểu năng
giáp chiếm tỷ lệ khoảng 20% ở người trưởng thành.
Ở những trường hợp khảm 45,X/46,XY có tăng nguy cơ bị u nguyên bào
sinh dục và đôi khi có kiểu hình của người nam bình thường nhưng cũng có
thể có biểu hiện giới tính không rõ hoặc có biểu hiện như TS điển hình. Người
mắc TS có trí tuệ bình thường.
Người mắc TS thường có tuổi thọ bình thường, trừ những trường hợp có dị
tật nặng chết ở thời kỳ mới sinh. Các bệnh nhân loại này thường vô sinh, tuy
nhiên có trường hợp có thai sinh con, gặp ở trạng thái khảm.
1.3.5. Hội chứng Klinefelter (47,XXY) [35],[36],[37]
Hội chứng Klinefelter (Klinefelter Syndrome-KS) là một bất thường chủ
yếu gây ra do có 3 NST giới tính XXY thay vì chỉ có XY hoặc XX (chiếm
80% trường hợp) trong đó có 50% trường hợp có NST X thừa xuất phát từ mẹ
(hình 11). Số còn lại có thể được gặp dưới dạng khảm 47,XXY/46,XY
(khoảng 15% trường hợp) và một số trường hợp có trên 2 NST giới tính X
như 48, XXXY và 49, XXXXY.

Năm 1942, Klinefelter và cộng sự đã mô tả hội chứng này. Năm 1959,
Jacob và Strong chứng minh rằng karyotype của người bệnh này là 47,XXY.
Hội chứng được gặp với tần số 1/1000 trẻ sơ sinh nam và thường gặp trong
các trường hợp người mẹ lớn tuổi, trung bình là 32.3 tuổi. Mặc dù kiểu hình
tương đối nhẹ nhưng người ta ước tính có tối thiểu 50% số thai mang
karyotype 47,XXY bị sảy ngẫu nhiên.

13

Hình 11: Hội chứng Klinefelter và Karyotype 47,XXY
Trẻ sơ sinh mắc KS có biểu hiện như trẻ bình thường, do đó rất khó để
chẩn đoán trong giai đoạn này cũng như giai đoạn trước dậy thì. Người nam
mắc hội chứng này có xu hướng cao trên trung bình, tay và chân tay dài
không cân đối với cơ thể (hình 11).
Ở giai đoạn dậy thì: trong nhiều trường hợp người cao, chân tay dài,
nhưng cũng có trường hợp hình thái nam bình thường. Một triệu chứng
thường thấy là tinh hoàn không phát triển, mào tinh hoàn nhiều khi lớn hơn
tinh hoàn, khoảng 35-50% trường hợp có vú to (hình 11) và tăng nguy cơ bị
ung thư vú. Giới tính nam kém phát triển, không râu, ít lông mu, dương vật
bé, tình dục giảm. Tăng bài tiết FSH, bài tiết 17-cetosteroid bình thường hoặc
giảm. Bởi vậy, chẩn đoán hội chứng này thường ở giai đoạn dậy thì và trưởng
thành. Theo Simpson, hội chứng Klinefelter thường là vô sinh do vô tinh và
thiểu tinh nặng [36]. Tuy nhiên Krausz và Forti (2000) thấy ở một số ít bệnh
nhân Klinefelter thể khảm tinh hoàn vẫn có thể sinh tinh nên vẫn có khả năng
sinh sản nhưng thường là thiểu tinh nặng.
Mặc dù người nam mắc KS thường không bị chậm phát triển trí tuệ
nhưng cũng có thể có biểu hiện nhẹ khó khăn trong học tập.
1.3.6. Hội chứng Jacobs (47,XYY)
Hội chứng 47,XYY (Hội chứng Jacobs) được Evans và cộng sự phát
hiện năm 1977 khi phân tích định loại NST ở các bé trai sơ sinh. Tần số người


14
47,XYY trong quần thể là 1/1000 nam giới [38].
Trong số nam giới có karyotype 47,XYY (hình 12), một số có khả năng
sinh sản, tỷ lệ bệnh này nhiều hơn trong quần thể vô sinh nam. Có trường hợp

dương vật nhỏ, tinh hoàn lạc chỗ và lỗ đái lệch thấp. Trên lâm sàng người
bệnh có dáng vóc cao, xét nghiệm tinh dịch vô tinh hoặc thiểu tinh nặng. Trên
mẫu sinh thiết, mô học tinh hoàn thấy tế bào dòng tinh thiểu sản và hầu như
không trưởng thành, ngoài ra còn xơ hóa ống sinh tinh. Cơ chế bệnh sinh hầu
hết do sự không phân ly của NST Y xảy ra trong phân bào giảm nhiễm lần thứ
hai ở bố. Theo Speed (1989), khả năng sinh sản của những người 47,XYY
khác nhau đáng kể, từ số lượng tinh trùng bình thường đến vô tinh. Nhiều
nam giới 47,XYY vẫn sinh con bình thường, tuy nhiên chưa có nghiên cứu hệ
thống về con của những người này. Về mặt lý thuyết, 50% tinh trùng sẽ bình
thường. Benet và Martin (1988) nghiên cứu NST của 75 tinh trùng từ người
nam 47,XYY thấy tất cả những tinh trùng này đều có một NST giới tính. Tác
giả cho rằng NST giới tính thêm vào đã bị đào thải trong quá trình sinh tinh
[39]. Nghiên cứu của Gonzalez-Merino (2007) trên hai bệnh nhân karyotype
47,XYY có thiểu tinh nặng cho thấy tỷ lệ tinh trùng lệch bội NST là 37 - 38%,
với khoảng một nửa bất thường là do lệch bội NST giới tính [40].
Tâm thần: nhiều trường hợp có tính nết thất thường, thiếu tự chủ, dễ bị
kích động, hung hăng, phạm tội trộm cướp, giết người, vì vậy tần số hội
chứng 47,XYY ở các trung tâm giam giữ tội phạm có thể đến 2/100.


15

Hình 12: Karyotype 47,XYY
1.3.7. Hội chứng trisomy X (47,XXX) [41],[42]
Được Jacobs mô tả đầu tiên vào năm 1959. Hội chứng trisomy X xuất hiện
với tần số chung là khoảng 1:1000 trẻ sơ sinh gái. Thường gặp 47,XXX (hình
13), có thể khảm 46,XX/47,XXX. Những biểu hiện bên ngoài rất khó phân biệt
người bệnh với những người bình thường do không có những biến đổi rõ ràng về
hình thái cũng như tâm thần và thể lực. Tuy nhiên, một số người bệnh cũng có
một số bất thường về chức năng sinh sản ở phụ nữ như vô kinh thứ phát, rối loạn

kinh nguyệt, mãn kinh sớm, tỷ lệ mắc bệnh tâm thần phân liệt cao. Những phụ
nữ trisomy X vẫn có khả năng sinh đẻ bình thường song nguy cơ bất thường
NST ở con cái cao hơn những người khác.
Các bất thường NST trên thường không thể điều trị khỏi, chính là gánh
nặng cho gia đình và xã hội. Biện pháp phòng ngừa tích cực nhất là sàng lọc
dựa trên tuổi mẹ, siêu âm, các marker sinh hóa… và chẩn đoán trước sinh
bằng các xét nghiệm di truyền.


16

Hình 13: Karyotype 47,XXX
2. Các phương pháp sàng lọc trước sinh truyền thống lệch bội NST
2.1. Sàng lọc trước sinh lệch bội NST
- Lệch bội NST là nguyên nhân chính gây tử vong chu sinh và tàn tật ở
trẻ em. Do đó, việc sàng lọc và chẩn đoán trước sinh phát hiện sớm các
bất thường này là việc làm hết sức cần thiết nhằm giảm tỷ lệ sinh con
bất thường NST.
- Sàng lọc trước sinh lệch bội NST là việc sử dụng các kỹ thuật trong
thời gian mang thai để phát hiện nguy cơ dị tật bẩm sinh.
2.2. Các phương pháp sàng lọc trước sinh truyền thống
Các phương pháp sàng lọc truyền thống nguy cơ cao bất thường NST là
sàng lọc dựa vào tuổi mẹ, siêu âm, xét nghiệm huyết thanh mẹ thai kỳ 1 và 2
như double test và triple test….
2.2.1. Tính toán nguy cơ cho bệnh nhân
Mỗi thai phụ đều có nguy cơ thai nhi bị bất thường NST. Trách nhiệm của
các nhà lâm sàng là đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ của thai bằng
cách sử dụng các phương pháp chính xác nhất giúp cho gia đình thai phụ đưa ra
quyết định đúng đắn trước khi thực hiện các xét nghiệm xâm lấn. Để tính toán
nguy cơ cho thai phụ, cần phải tính nguy cơ mắc bệnh (phụ thuộc vào tuổi mẹ và

17
tuổi thai) kết hợp với một số kết quả của siêu âm và xét nghiệm huyết thanh mẹ
trong quá trình mang thai, từ đó tính toán được nguy cơ thực sự của thai nhi,
nguy cơ này sẽ trở thành nguy cơ mắc bệnh cho lần xét nghiệm sàng lọc kế tiếp.
Quá trình này được gọi là sàng lọc nối tiếp (sequential screening) [43]. Trong
tính toán nguy cơ cho thai phụ thường sử dụng phần mềm FMF (UK) trong sàng
lọc thai kỳ 1 và phần mềm Prisca (Immulite), T21 (Gamma) và Life cycle
(Perkin Elmer) trong thai kỳ 2.
2.2.2. Tuổi mẹ và tuổi thai
Việc sàng lọc cho các đối tượng có nguy cơ cao lệch bội NST trong thai
kỳ bắt đầu với tuổi mẹ. Ước tính rủi ro liên quan đến tuổi mẹ của trisomy 21 khi
sinh dựa vào nhiều khảo sát trên thai phụ mang thai trisomy 21. Nguy cơ bất
thường NST tăng theo tuổi mẹ (bảng 2), khi tuổi của mẹ tăng, nguy cơ sinh
con hội chứng Down tăng từ 1/1000 ở 30 tuổi đến1/400 ở tuổi 35 và 1/100 ở
tuổi 40 [44]. Trong khi tuổi của người cha không ảnh hưởng đến nguy cơ lệch
bội NST. Lý thuyết lâm sàng này phù hợp với các nghiên cứu chứng minh
rằng hơn 90% thai nhi mắc trisomy 21 xuất phát từ không phân ly nhiễm sắc
thể 21 trong giảm phân tạo trứng ở mẹ, thông thường là trong giai đoạn giảm
phân I. Ngoài ra, thai bất thường NST có nguy cơ tử vong trong tử cung cao
hơn so với thai bình thường, nguy cơ sẽ giảm theo tuần thai (bảng 3).
Bảng 2: Mô tả mối liên quan nguy cơ trisomy theo tuổi mẹ
Tuổi mẹ
15-19
20-24
25-29
30-34
35-39
40-44

45-49

Trisomy 21
1:1600
1:1400
1:1100
1:700
1:240
1:70
1:20

Trisomy 18
1:17000
1:14000
1:11000
1:7100
1:2400
1:700
1:650

Trisomy 13
1:33000
1:25000
1:20000
1:14000
1:4800
1:1600
1:1500

Bảng 3: Ước tính nguy cơ trisomy 21 (1/số đưa ra trong bảng) trong mối

liên quan giữa tuổi mẹ và tuổi thai
Tuổi thai (tuần)


18
Tuổi mẹ (năm)
12
16
20
40
20
898
1053
1175
1527
21
887
1040
1159
1507
22
872
1022
1140
1482
23
852
999
1114
1448

24
827
969
1081
1406
25
795
933
1040
1352
26
756
887
989
1286
27
710
832
928
1206
28
655
768
856
1113
29
593
695
776
1008

30
526
617
688
895
31
457
536
597
776
32
388
455
507
659
33
322
378
421
547
34
262
307
343
446
35
210
246
274
356

36
165
193
216
280
37
128
150
168
218
38
98
115
129
167
39
75
88
98
128
40
57
67
74
97
41
43
50
56
73

42
32
38
42
55
Dựa và xét nghiệm hóa sinh từ huyết thanh mẹ và siêu âm hình thái thai nhi
ở các giai đoạn khác nhau của thai kỳ sẽ tính được nguy cơ bất thường NST cho
thai nhi khi kết hợp với tuổi mẹ và tuổi thai. Ước tính như vậy được so sánh với
tần suất mắc trisomy 21 khi sinh với tần suất mắc trisomy 21 thai nhi từ xét
nghiệm chẩn đoán bằng chọc hút dịch ối và sinh thiết gai rau trong thai kỳ 1 và
thai kỳ 2 (bảng 3) [45].
Nguy cơ trisomy 18, 13 tăng theo tuổi mẹ và giảm theo tuổi thai, tỷ lệ
thai chết trong tử cung giữa 12 và 40 tuần khoảng 80% (bảng 4). Hội chứng
Turner liên quan tới mất một NST X, do vậy bộ NST sẽ là 45,X, không như
trisomy, hội chứng này không liên quan tới tuổi mẹ. Tỷ lệ mắc khoảng 1:1500
tại thời điểm thai 12 tuần, 1:3000 tại 20 tuần và 1:4000 tại 40 tuần. Đối với