Di truyền học người và di truyền y học SVIP

I. Khái niệm và vai trò của di truyền học người

1. Khái niệm

Di truyền học người là ngành khoa học nghiên cứu về sự di truyền và biến dị ở người.

Một lĩnh vực của di truyền học người, chuyên nghiên cứu, tìm hiểu về cơ chế phát sinh và di truyền của các bệnh, từ đó đề xuất các biện pháp phòng tránh và chữa trị các bệnh di truyền, được gọi là di truyền y học.

2. Vai trò

Di truyền học người cung cấp cho chúng ta thông tin về cơ chế di truyền và biến dị ở người.

Ví dụ: Hiểu biết về mối quan hệ giữa kiểu gene và môi trường trong việc hình thành tính trạng giúp chúng ta có biện pháp nhằm phát triển tối đa thể chất, năng lực, tố chất bẩm sinh của mình.

Di truyền y học thuộc lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng, cho chúng ta biết nguyên nhân phát sinh các bệnh di truyền hay triệu chứng bệnh lý, từ đó có thể đưa ra các biện pháp tư vấn phòng ngừa, chẩn đoán và chữa trị một số bệnh di truyền.

II. Một số phương pháp nghiên cứu di truyền người

Các nguyên lí di truyền áp dụng cho mọi sinh vật, kể cả loài người. Tuy nhiên, phương pháp nghiên cứu di truyền học người có một số điểm khác biệt với phương pháp nghiên cứu di truyền trên các đối tượng sinh vật khác.

Có nhiều phương pháp nghiên cứu di truyền người như phương pháp nghiên cứu ở cấp độ phân tử, phương pháp nghiên cứu NST người, phương pháp nghiên cứu trẻ đồng sinh, phương pháp nghiên cứu phả hệ.

1. Phương pháp nghiên cứu phả hệ

a) Khái niệm

Phả hệ là một sơ đồ dùng các biểu tượng hình học ghi lại sự di truyền của một (hoặc một vài) tính trạng từ thế hệ này sang thế hệ khác trong một dòng họ. Thực chất, phả hệ là sơ đồ “lai” tự nhiên ở người, cho biết cách thức một tính trạng nào đó được di truyền qua các thế hệ.

b) Cách thức xây dựng phả hệ

Phả hệ thường được xây dựng theo các bước sau:

- Xác định tính trạng cần nghiên cứu (thường là một bệnh di truyền).

- Thu thập thông tin về tính trạng được nghiên cứu trên những người thuộc cùng một gia đình/dòng họ qua nhiều thế hệ.

- Sử dụng các kí hiệu quy ước để biểu thị mối quan hệ họ hàng và sự di truyền của tính trạng nghiên cứu qua các thế hệ.

c) Ứng dụng

Theo dõi sự di truyền của một đặc điểm nào đó qua các thế hệ có thể biết được đặc điểm này di truyền theo kiểu trội hay lặn, gene quy định tính trạng nằm trên NST thường hay NST giới tính, tính trạng do một, hai hay nhiều gene cùng quy định,...

Bằng phương pháp nghiên cứu phả hệ, các nhà di truyền học đã phát hiện được nhiều bệnh di truyền khác nhau ở người. Ví dụ: Bệnh bạch tạng do một đột biến gene lặn nằm trên NST thường quy định; bệnh mù màu, máu khó đông do gene lặn nằm trên NST giới tính X quy định,...

Phương pháp nghiên cứu phả hệ cũng có một số hạn chế. Mỗi gia đình thường chỉ có một vài con nên cần phải nghiên cứu một số lượng lớn phả hệ mới có thể rút ra được kết luận chính xác về kiểu di truyền của một tính trạng.

2. Phương pháp nghiên cứu nhiễm sắc thể người

a) Khái niệm

Phương pháp nghiên cứu các đặc điểm về số lượng, hình dạng, kích thước NST của bộ NST bình thường cũng như của bộ NST bất thường ở người được gọi là phương pháp nghiên cứu NST người.

b) Cách tiến hành

Các nhà nghiên cứu thường lấy các tế bào bạch cầu của người đem nuôi cấy trong môi trường nhân tạo cho chúng phân chia. Các tế bào bạch cầu đang phân chia được lấy ra làm tiêu bản quan sát bộ NST ở kì giữa. Để tăng số lượng các tế bào ở kì giữa, người ta thường cho vào dung dịch nuôi cấy tế bào hoá chất colchicine ngăn cản sự hình thành thoi phân bào khiến các tế bào dừng lại ở kì giữa mà không thể chuyển sang kì sau.

Để có dữ liệu đối chứng với những bất thường về NST, các nhà di truyền học thường phải làm NST đồ bằng cách tiến hành thu thập hình ảnh về bộ NST bình thường và sắp xếp các cặp NST tương đồng thành bảng theo kích thước giảm dần, đánh số từ 1 đến 22 (đối với các cặp NST thường), còn cặp NST giới tính được xếp riêng ở phía cuối.

c) Ứng dụng

Phương pháp nghiên cứu NST người giúp các nhà di truyền học hiểu được các đặc điểm của bộ NST bình thường của loài người. Ngoài ra, khi so sánh những bất thường về số lượng hoặc cấu trúc NST ở người bệnh với hình ảnh của các NST bình thường trên bộ NST đó, người ta có thể xác định được những đột biến NST gây bệnh. Phát hiện sớm các đột biến ở thai nhi khi còn trong bụng mẹ giúp các cặp bố mẹ có thể đưa ra quyết định phù hợp, tránh sinh ra con bị bệnh di truyền. Phương pháp nghiên cứu NST người cũng giúp phát hiện ra nhiều bệnh ung thư ở người. Ví dụ: Chuyển đoạn giữa NST số 8 và số 14 trong tế bào soma của người gây nên loại ung thư bạch cầu Burkitt, đột biến chuyển gần như toàn bộ vai dài của NST 21 sang vai ngắn của NST 14 gây nên hội chứng Down.

III. Y học tư vấn

1. Khái niệm

Y học tư vấn hay di truyền học tư vấn là một lĩnh vực cung cấp thông tin cho bệnh nhân và những đối tượng có nguy cơ mắc bệnh di truyền hoặc sinh con mắc bệnh di truyền về nguyên nhân, cơ chế gây bệnh, khả năng mắc bệnh, biện pháp hạn chế và phòng tránh bệnh cho đời con,...

2. Cơ sở khoa học

- Dựa trên quy luật di truyền và di truyền học quần thể, các nhà tư vấn có thể xác định được xác suất sinh con mắc bệnh di truyền của cặp vợ chồng được tư vấn là bao nhiêu để họ cân nhắc đưa ra các quyết định sử dụng các biện pháp giảm thiểu rủi ro.

- Dựa trên các xét nghiệm về NST và các chỉ tiêu sinh hóa lấy từ dịch ối hoặc từ nhau thai, các bác sĩ có thể biết được thai nhi có mang đột biến NST hoặc mắc các bệnh di truyền hay không để tư vấn cho các cặp vợ chồng đưa ra quyết định phù hợp, tránh sinh con mắc bệnh di truyền. Kĩ thuật chọc lấy dịch ối là một biện pháp chẩn đoán trước sinh có thể giúp phát hiện thai nhi bị các đột biến NST hay một số bệnh rối loạn chuyển hóa bẩm sinh. Ví dụ: Phụ nữ mang thai, đặc biệt là phụ nữ lớn tuổi nên làm các xét nghiệm trước sinh nhằm sớm phát hiện các bệnh tật di truyền (hội chứng Down, dị tật ống thần kinh,...). Khi phát hiện sớm, các biện pháp điều trị thích hợp giúp làm giảm nguy cơ hoặc hậu quả của bệnh.

- Các kỹ thuật phân tử giúp xác định gene gây bệnh và đưa ra phương pháp điều trị thích hợp. Ví dụ: Những người bị bệnh ung thư phổi có thể xét nghiệm để biết gene nào bị đột biến, qua đó đưa ra được phác đồ điều trị với loại thuốc đặc hiệu (thuốc đích).

3. Tư vấn

Từ các kết quả nghiên cứu phả hệ, di truyền tế bào cũng như di truyền phân tử, các nhà khoa học có thể đưa ra tư vấn di truyền giúp phòng tránh và chữa trị phần nào một số bệnh di truyền.

Đối với các cặp trai gái chưa kết hôn, các bác sĩ sẽ khai thác thông tin về những người trong gia đình và dòng họ của người được tư vấn để biết có ai bị mắc bệnh di truyền hoặc dị tật bẩm sinh hay không. Nếu có người bị bệnh, bác sĩ tư vấn có thể xác định được bệnh di truyền theo kiểu trội hay lặn và tính được xác suất mang gene bệnh của đối tượng được tư vấn cũng như xác suất sinh con bị bệnh là bao nhiêu nếu họ kết hôn với một đối tượng dự kiến. Dựa trên những thông tin khai thác được, bác sĩ cũng có thể tư vấn cho những người có họ hàng gần hoặc những người có tiền sử gia đình cùng mắc một một căn bệnh di truyền nhất định không nên kết hôn với nhau để phòng tránh các bệnh di truyền ở đời sau vì xác suất để các gene lặn gây bệnh trở về trạng thái đồng hợp tử trong những trường hợp này là rất cao.

Các cặp vợ chồng đang có kế hoạch sinh con có thể cần được tư vấn về thời điểm tốt nhất để sinh con, thời điểm thực hiện các kỹ thuật sàng lọc trước sinh, phương pháp chăm sóc trẻ sơ sinh,... nhằm phòng tránh tối đa khả năng sinh con bị các bệnh di truyền. Ví dụ: Phụ nữ cần cân nhắc có nên sinh con hay không khi trên 35 tuổi vì từ độ tuổi này trở đi, xác suất sinh con bị hội chứng Down là khá cao.

Những phụ nữ đã mang thai có nguy cơ sinh con bị bệnh di truyền cũng cần được tư vấn về xác suất sinh con bị bệnh để họ đưa ra quyết định thực hiện các kỹ thuật chẩn đoán trước sinh, hoặc biết cách áp dụng các biện pháp chăm sóc trẻ sau sinh phù hợp nhằm giảm nhẹ triệu chứng bệnh lý cho trẻ. Ví dụ: Xét nghiệm một số chỉ tiêu hóa sinh có thể phát hiện được trẻ sơ sinh mắc bệnh rối loạn chuyển hóa bẩm sinh galactose huyết (không dung nạp đường galactose từ sữa), từ đó tư vấn để bố mẹ của trẻ áp dụng chế độ ăn hạn chế đường lactose cho trẻ ngay sau sinh, giúp triệu chứng bệnh được giảm nhẹ hoặc không biểu hiện.

Đối với các bệnh nhân ung thư đã xác định được gene gây bệnh, các bác sĩ có thể tư vấn cho bệnh nhân lựa chọn thuốc điều trị riêng (thuốc hướng đích) giúp tránh được nhiều tác dụng phụ của thuốc và tăng hiệu quả điều trị.

IV. Một số thành tựu và ứng dụng của liệu pháp gene

1. Thành tựu trong nghiên cứu

Liệu pháp gene là biện pháp chữa trị bệnh di truyền bằng cách thay thế gene bệnh trong tế bào của người bệnh bằng gene bình thường hoặc chỉnh sửa gene bị bệnh.

Hiện nay, liệu pháp gene mới được thử nghiệm để thay thế gene trong tế bào soma nhằm chữa một số bệnh di truyền do một gene quy định. Tế bào của người bệnh được lấy ra và đưa gene bình thường vào, đem nuôi cấy nhân lên với số lượng lớn sau đó tiêm trở lại cho bệnh nhân.

Một số nghiên cứu liệu pháp gene đã được thử nghiệm tương đối thành công, cải thiện đáng kể triệu chứng của một số bệnh di truyền.

- Năm 2007, ở Pennsylvania và London, người ta đã sử dụng liệu pháp gene để chữa cho 4 bệnh nhân bị mù do một đột biến gene gây ra. Mỗi bệnh nhân được tiêm một loại thể truyền là virus mang gene RPE65 bình thường để thay thế gene bị bệnh. Kết quả là thị lực của cả 4 bệnh nhân đã được cải thiện đáng kể.

- Năm 2009, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm liệu pháp gene để chữa bệnh mù bẩm sinh Leber cho 12 người. Kết quả cho thấy tất cả các bệnh nhân đều cải thiện được thị lực.

- Năm 2018, các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả khả quan việc dùng hệ thống CRISPR-Cas 9 chỉnh sửa được gene gây bệnh hồng cầu hình liềm trong tế bào người, sau đó tế bào đã chỉnh sửa được tiêm trở lại cho bệnh nhân. Mặc dù còn nhiều rào cản cần phải vượt qua trước khi có thể thử nghiệm rộng rãi trên người nhưng đây là một kĩ thuật đầy hứa hẹn của liệu pháp gene tương lai.

2. Ứng dụng

Ứng dụng hiện nay của liệu pháp gene chủ yếu hướng đến chữa bệnh di truyền do một gene quy định, gene bình thường được đưa vào tế bào để thay thế gene bệnh phải được duy trì và hoạt động trong suốt cuộc đời của bệnh nhân. Điều này có nghĩa là tế bào mang gene chuyển đưa vào người bệnh phải có khả năng phân chia trong suốt cuộc đời, nếu không, việc thay thế gene phải lặp đi lặp lại là không khả thi. Vì vậy, các tế bào gốc tủy xương của bệnh nhân là đối tượng thích hợp cho liệu pháp gene để chữa trị một số bệnh di truyền liên quan đến các tế bào máu, bệnh thiếu hụt miễn dịch.

Tuy vậy, liệu pháp gene hiện nay mới đang ở giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm và cũng còn nhiều vấn đề về kĩ thuật cần phải giải quyết. Ví dụ: Làm thế nào để gene chuyển vào tế bào người hoạt động đúng thời điểm, đúng vị trí, với liều lượng sản phẩm cần thiết? Làm thế nào đảm bảo được gene chuyển không làm ảnh hưởng đến sự hoạt động của các gene hay các hoạt động khác của tế bào? Bên cạnh đó, những quan ngại về khía cạnh đạo đức cũng phải được tính đến. Ví dụ: Liệu có nên chỉnh sửa hệ gene người? Việc can thiệp chỉnh sửa hệ gene đã được tiến hóa tạo ra qua hàng triệu năm có thể dẫn đến hậu quả khôn lường.

1. Di truyền học người là ngành khoa học nghiên cứu về sự di truyền và biến dị ở người. Di truyền y học nghiên cứu cơ chế phát sinh, cơ chế di truyền của các bệnh.

2. Những kiến thức về di truyền y học có thể giúp bác sĩ tư vấn cho những đối tượng có nguy cơ cao mắc các bệnh di truyền về biện pháp phòng ngừa và điều trị một số bệnh di truyền.

3. Liệu pháp gene là phương pháp chữa bệnh di truyền bằng cách thay thế gene gây bệnh trong tế bào người bệnh bằng gene bình thường, sau đó nuôi cấy tế bào đã được thay thế gene rồi đưa trở lại cơ thể bệnh nhân. Tuy nhiên, một số thành tựu mới chỉ dừng lại ở mức thử nghiệm và còn nhiều rào cản về kĩ thuật cũng như đạo đức.