Luận văn Nghiên cứu đặc điểm kiểu nhân của bệnh nhân nghi mắc hội chứng down

trứng.  Hội chứng Down thể khảm (Mosacism, chiếm khoảng 1-2% tổng số trường hợp): Một số tế bào của cơ thể có 3 NST thứ 21 nhƣng số còn lại mang bộ NST bình thƣờng. Dạng hội chứng này thƣờng xảy ra do phân chia NST bất thƣờng của một số tế bào phôi (sau khi trứng đã đƣợc thụ tinh)(Hình 1.3)[31, 33, 66]. 12 Hình 1.3. Sự hình thành hội chứng Down thể khảm[78]  Hội chứng Down chuyển đoạn(chiếm khoảng 3 - 5% tổng số trường hợp): Chuyển đoạn tƣơng hỗ giữa và một NST khác (thƣờng là NST 14) tạo nên một NST bất thƣờng (gọi là NST chuyển đoạn) xảy ra khi giảm phân hình thành tinh trùng hoặc trứng. Tinh trùng hoặc trứng mang NST bất thƣờng này khi đƣợc thụ tinh với một trứng hoặc tinh trùng bình thƣờng cũng có thể sinh ra con mắc hội chứng Down (Hình 1.5)[14]. 13 Hình 1.4. Sự hình thành NST chuyển đoạn từ NST 21 và NST 14 1.2. Lịch sử nghiên cứu về hội chứng Down Các đặc điểm của hội chứng Down đƣợc Bác sỹ ngƣời Anh, John Langdon Down mô tả vào năm 1866. Ông còn mô tả ngƣời bị bệnh Down giống ngƣời Mông Cổ. Từ năm 1846 đến 1932 có nhiều tác giả đã nghiên cứu về đặc điểm hình thái cũng nhƣ di truyền của hội chứng Down[47]. Năm 1958, trong khi làm việc trong phòng thí nghiệm Raymond Turpin với Marthe Gautier, bác sĩ Jérôme Lejeune đã công bố phát hiện hội chứng Down đƣợc gây ra bởi sự có thêm một bản sao của nhiễm sắc thể 21. Trong phát hiện này, Lejeune và cộng sự phát hiện ở trong nhân tế bào sinh dƣỡng có 47 NST, với NST số 21 có 3 chiếc. Do đó hội chứng này còn đƣợc gọi là “Thể ba NST 21” [45].Ngày nay, trong Y học hiện đại, khái niệm hội chứng Down là tam nhiễm 21 không còn chính xác, vì hội chứng Down không chỉ có dạng tam nhiễm 21 mà còn do rối loạn cấu trúc NST 21. Năm 1960, Polani và cộng sự đã báo cáo trƣờng hợp đầu tiên về rối loạn cấu trúc chuyển đoạn NST 21 gây hội chứng Down là một bệnh nhân nữ 10 tuổi có biểu hiện lâm sàng của hội chứng Down.Phƣơng pháp nuôi cấy tế bào tủy xƣơng, các nhà nghiên cứu đã phát hiện bệnh nhân này có 46 NST và NST 21 thừa đƣợc đƣợc gắn trên một NST thuộc nhóm D (chuyển đoạn D/G), 14 karyotype là 46,XX,-D,+(Dq;21q)[68]. Năm 1961 Clacke và cộng sự tìm ra hội chứng Down thể khảm gồm 2 dòng tế bào: một dòng tế bào bình thƣờng 46 NST, một dòng tế bào bệnh lý có 47 NST(46,XX(XY)/47,XX(XY),+21)[72]. Năm 1970, nhờ phƣơng pháp chọc dò ối, chọc dò gai rau để nuôi cấy tế bào, phân tích và lập công thức NST đƣợc áp dụng trong chẩn đoán trƣớc sinh hội chứng Down[38, 55].Các kỹ thuật nhuộm băng ra đời vào năm 1971, đặc biệt là phƣơng pháp nhuộm băng G của Seabrigh (1972) cho phép xác định rõ NST 21 và những rối loạn về cấu trúc của nó[28].Năm 1974, Niebuhr là ngƣời đầu tiên có nhận xét rằng một số trƣờng hợp bệnh nhân có dấu hiệu lâm sàng đặc trƣng của hội chứng Down là do lặp đoạn ở đoạn xa nhánh dài của NST 21 (tam nhiễm từng phần)[62].Các tác giảWilliams (1975) và Raoul (1976) cũng đã đƣa ra một số nhận xét về một số trƣờng hợp tam nhiễm từng phần, có thể là ở đoạn gần (q21) hoặc ở đoạn xa (q22) của NST 21. Các nhà di truyền tế bào học đã khẳng định rằng chỉ có đoạn xa thuộc nhánh dài của NST 21 liên quan đến những đặc điểm lâm sàng của hội chứng Down. Sinet và cộng sự (1976) đã xác định đƣợc vị trí của Superoxyde-dismutase(SOD-1) nằm ở đoạn xa nhánh dài NST 21. Với kỹ thuật sử dụng những đoạn mồi đặc hiệu đánh dấu huỳnh quang, kỹ thuật FISH (Fluorescence in situ hybridization) đã trở thành công cụ chẩn đoán hữu hiệu ở mức độ di truyền tế bào-phân tử.Năm 1990, Korenberg và cộng sự bằng phƣơng pháp kết hợp di truyền phân tử với phƣơng pháp phân tích di truyền tế bào học đã xác định đƣợc 5 gen định vị trong vùng thuộc nhánh dài (nhánh q) của NST 21 (21q21.1;21q22.1 và 21q22.3) có liên quan đến các dấu hiệu lâm làng của hội chứng Down[43]. Năm 1994, Pattersonnghiên cứu các rối loạn vật chất di truyền ở mức phân tử đã phát hiện các gen có liên quan đến các dấu hiệu lâm sàng của hội chứng Down (tam nhiễm 21) đƣợc định vị trên NST 21. Tác giả khẳng định rằng, có 5 gen chắc chắn liên quan đến các dấu hiệu lâm sàng của hội chứng Down bao gồm 2 gen mã hóa superoxyde-dismutaseSOD-1 và -A-Cristalin định vị trên băng 21q22.2 và21q22.3, các gen Gart và est-2 định vị trên băng 21q22.1 và 21q22.2,và gen mã hóa Phosphofructokinase(pfkl) đƣợc định vị trên băng 21q22.3[42, 67]. 15 Năm 1997, hãng hóa chất Vysis của Mỹ đã sản xuất mẫu dò ADN cho chẩn đoán trƣớc sinh các bất thƣờng trên NST 13,18,21,X và Y. ADN dò này đã đƣợc nhiều cơ sở nghiên cứu khoa học sử dụng trong việc chẩn đoán trƣớc sinh nhƣ: khoa sản và phụ khoa- bệnh viện Samsung Cheil-Seoul Hàn Quốc, Khoa giải phẫu- New Delhi Ấn Độ, Bộ môn Môn Phôi- Đại học Y dƣợc Thành phố Hồ Chí Minh...[1, 49, 79]. 1.3 Kiểu hình hội chứng Down Cho đến nay, kiểu hình đặc trƣng của hội chứng Down bao gồm các đặc điểm đặc trƣng: mặt phẳng, khe mắt xếch, nếp quạt, miệng nửa mở, lƣỡi dày và thè ra ngoài, tai nhỏ thấp, hình thù biến dạng, cổ ngắn và rộng, bàn tay ngắn, rộng, ngón tay ngắn, nếp ngang duy nhất ở lòng bàn tay, bàn chân ngắn, tật đa ngón, dính ngón, giảm trƣơng lực cơ [58] Hình 1.5. Một số đặc điểm bên ngoài của trẻ mắc hội chứng Down Bảng 1.3. Một số dị tật kết hợp ở những người mắc hội chứng Down Những rối loạn trên cơ thể Tác động % Chậm phát triển tâm thần 95 Chậm phát triển thể chất 95 Bệnh Alzheimer 75% khi 60 tuổi 16 Các dị tật bẩm sinh 40 Giảm thính giác 40-75 Rối loạn về thị giác (đục thủy tinh thể bẩm sinh, tăng nhãn áp, lác mắt) 60 Động kinh 1 - 10 Những dị tật đƣờng tiêu hóa (hẹp tá tràng...) 5 Giảm hoạt động của tuyến giáp 5 Leukemia 1 Tăng nhạy cảm với các bệnh truyền nhiễm Chƣa biết Vô sinh >99% nam giới, 30% nữ giới Dựa vào những đặc điểm kiểu hình điển hình của hội chứng Down, trên lâm sàng có thể đoán đúng 90% trẻ mắc hội chứng Down. Tuy nhiên có một số trƣờng hợp trẻ có một số dấu hiệu lâm sàng của hội chứng Down nhƣ: mặt tròn phẳng, hai mắt xa nhau, tai nhỏ, chậm phát triển tâm thần... nhƣng kết quả xét nghiệm di truyền tế bào lại bình thƣờng, có lẽ do đột biến chuyển đoạn nhỏ hoặc nhân đoạn ở những vùng gen liên quan đến hội chứng Down[53]. 1.3. Nguyên nhân hình thành hội chứng Down 1.3.1. Do tuổi của bố mẹ cao Năm 1909, Shuttleworth đã nhận xét rằng hội chứng Down là do “kiệt sức tử cung” của ngƣời mẹ. Theo tác giả thì nhiều đứa trẻ mắc hội chứng Down là những đứa trẻ sinh ra sau cùng ở những gia đình đông con. Hiện nay các nhà di truyền học chứng minh nguyên nhân gây hội chứng Down là do tuổi ngƣời mẹ chứ không phải do số lƣợng con của cùng một ngƣời mẹ[16]. Các tác giả Lilienfield, Benesch (1969), Stene (1970) [74], Mikkelsen (1972)[56], Hook (1977,1987)[29], Huang và cộng sự (1997)[32] có nhận xét rằng nguy cơ sinh ra những đứa trẻ mắc hội chứng Down tăng theo tuổi của ngƣời mẹ(Bảng 1.1)[36, 46]. Các tác giả cũng chƣa giải thích đƣợc tại sao tuổi của ngƣời mẹ có liên quan đến nguy cơ sinh con Down. Tuy nhiên có nhiều giả thuyết đƣợc đƣa ra, đặc biệt là 17 giả thuyết về sự già của trứng.Nhìn chung chƣa có một giả thuyết nào giải thích đƣợc một cách thỏa mãn. Nazer cùng cộng sự (1991)[61], Suzanne cùng cộng sự (1992)[75] đã đƣa ra nhận xét chung rằng: Hội chứng Down chiếm tỷ lệ 1/700 ở những đứa trẻ đẻ sống và nguy cơ sinh ra đứa con thừa 1 NST 21 tăng dần theo tuổi mẹ, rõ rệt nhất là sau 35 tuổi. Tuy nhiên cơ chế dẫn đến sự tăng tần số tam nhiễm 21 ở thai nhi đối với ngƣời mẹ lớn tuổi đã không đƣợc giải thích rõ. Nguy cơ có những đứa con mắc hội chứng Down có liên quan đến tuổi ngƣời bố chiếm một tỷ lệ rất nhỏ trong số các trƣờng hợp. De Michelena cùng cộng sự (1993)[19], Hook (1995)[30], McIntosh cùng cộng sự (1995)[54] đã nghiên cứu ở những đứa trẻ mắc hội chứng Down và bố mẹ chúng. Những kết quả thu đƣợc trong nghiên cứu này không chứng minh đƣợc tuổi của bố mẹ có thể đƣợc coi là yếu tố nguy cơ cao sinh con mắc hội chứng Down. Theo German (1998)[26], trên 1/3 những đứa trẻ với tam nhiễm 21 đƣợc sinh ra từ những ngƣời mẹ trên 35 tuổi. Tần số tam nhiễm 21 tăng từ 0,5% đến 0,7% ở những đứa trẻ sinh ra từ những ngƣời mẹ có độ tuổi từ 21 đến 23 tuổi, tần số này là 3% ở những ngƣời mẹ 35 tuổi, 10% ở tuổi 40 và 34% ở tuổi 45 [71]. 1.3.2. Do di truyền từ bố hoặc mẹ Lejeune (1964) đã nhận xét rằng những ngƣời mang chuyển đoạn cân bằng t(Dq;21q) có thể sinh ra những đứa con hoặc có kiểu hình cùng bộ NST bình thƣờng; hoặc có kiểu hình bình thƣờng mang bộ NST có chuyển đoạn giống bố mẹ; hoặc mắc hội chứng Down do mang NST chuyển đoạn. Nếu ngƣời mẹ mang NST chuyển đoạn t(Dq;21q) thì tỉ lệ sinh con chung trong quần thể là 1 ngƣời con bình thƣờng:1 ngƣời con mang chuyển đoạn: 1 ngƣời con mắc hội chứng Down. Còn nếu ngƣời bố là ngƣời mang NST chuyển đoạn thì tỉ lệ này là20 ngƣời con bình thƣờng: 20 ngƣời con mang NST chuyển đoạn: 1 ngƣời con mắc bệnh Down. Năm 1990, Lakshminarayana P.đã phân tích và lập công thức nhiễm sắc thể của 500 đứa trẻ mắc hội chứng Down, trong đó đã phát hiện đƣợc 15 trƣờng hợp (3%) là do chuyển đoạn.Trong các dạng chuyển đoạn tác giả ghi nhận 10 trƣờng hợp chuyển đoạn t(21q;21q) và 5 trƣờng hợp chuyển đoạn t(14q;21q). Ngoài ra, nhóm nghiên cứu 18 thấy rằng có 9 trƣờng hợp mới phát sinh (de novo), còn lại 6 trƣờng hợp di truyền từ một trong hai bố mẹ[44]. Jyothy A. cùng cộng sự (2002),trong 1021 trƣờng hợp mắc hội chứng Down, đã phát hiện đƣợc 46 trƣờng hợp chuyển đoạn và đa số là kiểu chuyển đoạn t(14q;21q), t(21q;21q) [39]. Năm 2015, Zhao và cộng sựkhi phân tích 205001 mẫu bệnh phẩm đã xác nhận có 872 trƣờng hợp bệnh nhân mang chuyển đoạn hòa nhập tâm(544 là ngƣời lớn và 36 trẻ em). Trong đó có 583 trƣờng hợp chuyển đoạn hòa nhập tâm (ROBs, Robertsonian translocation) cân bằng, 264 trƣờng hợp chuyển đoạn ROBs không cân bằng, 9 trƣờng hợp ROBs thể khảm, 18 trƣờng hợp thể phức tạp, trong đó 2 trƣờng hợp là xếp chung trong nhóm thể khảm và thể phức tạp[84]. 1.3.3. Các yếu tố liên quan đến hội chứng Down Đối với những đứa trẻ mắc hội chứng Down đƣợc sinh ra trong gia đình có bố mẹ, đặc biệt là ngƣời mẹ nghiện thuốc lá đã đƣợc các nhà di truyền học nghiên cứu và coi đây là yếu tố di truyền gây hội chứng Down.Kline S.J. và cộng sự (1980), Hook E.B. và Cross D.K. (1985)nghiên cứu trên những thai sảy tam nhiễm ở những ngƣời nghiện thuốc lá đã đƣa ra nhận xét rằng: thuốc lá làm giảm khả năng nguy cơ sinh ra những đứa trẻ Down, thậm chí đối với những phụ nữ lớn tuổi. Tác giả giải thích rằng thuốc lá có tác dụng chọn lọc đối với giao tử thừa NST(n+1) trƣớc khi thụ tinh hoặc những bào thai (2n+1) trong đó có tam nhiễm21 [29, 41]. De Wals và cộng sự (1988), Harjulehte-Mervala T. và cộng sự (1992),sau khi nghiên cứu những đứa trẻ mắc hội chứng Down sinh ra do trƣớc và sau sự cố nguyên tử Chernobyl (1986), đã không thấy có sự khác nhau rõ rệt về khả năng sinh con mắc hội chứng Down do tác động của các chất phóng xạ. 1.4. Cơ chế hình thành hội chứng Down 1.4.1. Không phân li cặp NST 21 trong quá trình giảm phân tạo giao tử Do một nguyên nhân nào đó tác động vào trong quá trình tạo giao tử ở ngƣời bố hoặc ngƣời mẹ làm cho cặp NST 21 không phân li. Kết quả tạo ra hai loại giao tử bất thƣờng: một loại giao tử chứa 2 NST 21(n+1) và một loại giao tử không chứa NST 21 19 nào (n-1). Khi thụ tinh, hai loại giao tử này kết hợp với giao tử bình thƣờng (n) chứa 1 NST 21 của mẹ hoặc bố. Kết quả sẽ tạo nên một loại hợp tử (2n-1) thiếu 1NST 21 (đơn nhiễm 21) thƣờng bị chết phôi và một hợp tử (2n+1) chứa 3 NST 21 (tam nhiễm 21) biểu hiện hội chứng Down (Hình 1.6). Công thức NST là 47,XX,+21 và 27,XY,+21[23]. Hình 1.6. Cơ chế hình thành Down do giảm phân bất thường trong sự hình thành giao tử 1.4.2. Không phân li cặp NST 21 trong quá trình nguyên phân của hợp tử Một khả năng khác của sự hình thành hội chứng Down là do việc không phân ly của cặp NST 21 trong quá trình nguyên phân của hợp tử. Tùy theo từng giai đoạn phân cắt của hợp tử bình thƣờng, nếu sự không phân li cặp NST 21 xảy ra ở lần phân cắt đầu tiên của hợp tử bình thƣờng, kết quả tạo ra một phôi bào với 3 NST 21(n+1) (tam nhiễm 21) và một phôi bào khác chỉ chứa 1 NST 21(n-1) (đơn nhiễm 21). Về sau phôi bào đơn nhiễm 21 không phát triển bị chết và chỉ có phôi bào tam nhiễm 21 có thể sống và phát triển đƣợc thành dạng tam nhiễm 21 thuần nhất. Nếu sự không phân li cặp NST 21 xảy ra ở lần phân cắt thứ 2 của hợp tử bình thƣờng, kết quả sẽ tạo ra 3 phôi bào gồm: phôi bào đơn nhiễm 21, phôi bào bình thƣờng (2n) và phôi bào tam nhiễm 21. Phôi bào đơn nhiễm 21 không phát triển đƣợc và chỉ có 2 loại phôi bào là: 20 phôi bào bình thƣờng 2n và phôi bào tam nhiễm 21 phát triển đƣợc. Do đó biểu hiện thành hội chứng Down thể khảm với 2 dòng tế bào: một dòng tế bào bình thƣờng và một dòng tế bào tam nhiễm 21(Hình 1.7)[23]. Hình 1.7. Cơ chế hình thành Down trong nguyên phân của hợp tử. Hội chứng hình thành Down do sự không phân ly cặp NST 21 xảy ra ở lần phân bào thứ nhất của hợp tử. 1.4.3. Bố hoặc mẹ là người mang NST chuyển đoạn hòa nhập tâm Chuyển đoạn hòa nhập tâm (Robertsonian translocation) là loại đặc biệt của chuyển đoạn tƣơng hỗ (reciprocal translocation) và thƣờng xảy ra với các NST tâm đầu bao gồm các NST 13,14,15 (nhóm D) với các NST số 21, 22 (nhóm G). Ở kiểu chuyển đoạn này, hai NST bị đứt qua miền gần tâm đẫn đến sự trao đổi giữa các nhánh. Kết quả là tạo nên 2 NST mới: một có kích thƣớc lớn giống NST của nhóm C do chứa 2 nhánh dài của các NST nếu là chuyển đoạn (G/G) và một NST có kích thƣớc nhỏ với 2 nhánh ngắn của các NST. Nhìn chung NST có kích thƣớc nhỏ này bị mất đi trong quá trình phân bào lần sau. Vì vậy, bố hoặc mẹ mang NST chuyển đoạn hòa nhập tâm có số lƣợng NST trong bộ NST là 2n=45 và hoàn toàn bình thƣờng. 21 Trong quá trình hình thành giao tử sẽ tạo ra các kiểu giao tử khác nhau tùy theo kiểu chuyển đoạn. (Hình 1.8)[34]. Hình 1.8. Các dạng hợp tử của một dạng Down chuyển đoạn[84] Bảng 1.4. Quá trình tạo giao tử và hợp tử ở người bố (mẹ) mang NST chuyển đoạn t(14q;21q) với người mẹ (bố) bình thường. 22 Bố mẹ mang NST chuyển đoạn Giao tử Thụ tinh +(14,21) Hợp tử Kiểu hình 14,t(14;21),21 14,21 +14,21 14,14,21,21 Bình thƣờng t(14,21) +14,21 14,t(14;21),21 Ngƣời lành mang NST chuyển đoạn t(14;21),21 +14,21 14,t(14;21),21,21 Bệnh Down do chuyển đoạn 14 +14,21 14,14,21 Đơn nhiễm 21: chết phôi thai 14,t(14;21) +14,21 14,14t(14;21),21 Tam nhiễm 14:thƣờng chết phôi thai 21 +14,21 14,21,21 Đơn nhiễm 14: chết phôi thai 14,t(14;21),21 +14,21 14,14t(14;21),21,21 Tam nhiễm kép 14,21: chết phôi thai 0 +14,21 14,21 Đơn nhiễm kép 14,21: chết phôi thai 1.4.4. Bố hoặc mẹ mang NST chuyển đoạn kế tiếp Chuyển đoạn kế tiếp (tandem translocation) là do hợp nhất giữa 2 NST và hay gặp nhất là sự chuyển đoạn giữa 2 NST tâm đầu. Ở đây sự đứt gãy xảy ra ở nhánh dài NST 21 gần đầu mút và sự đứt ở nhánh dài NST 21 khác gần vị trí phần tâm. Nhánh dài của NST 21 này nối với đầu xa của NST 21 khác tạo nên hiện tƣợng chuyển đoạn lặp kế tiếp (21/21). Bố hoặc mẹ mang NST chuyển đoạn lặp đoạn có 2n=45 và kiểu hình bình thƣờng.Quá trình tạo giao tử sẽ có giao tử mang NSTchuyển đoạn lặp đoạn 23 kết hợp với giao tử bình thƣờng có 1 NST 21 tạo nên hợp tử có chứa NST 21 chuyển đoạn lặp kế tiếp (tam nhiễm từng phần) và biểu hiện hội chứng Down. Hình 1.9. Cơ chế hình thành chuyển đoạn lặp đoạn của NST 21[5] 1.4.5. Bố hoặc mẹ mang NST 21 tâm cân cánh dài i(21q) NST 21 tâm cân phát sinh do sai sót trong quá trình phân chia của phần tâm ở giai đoạn kỳ sau của lần phân chia thứ hai của quá trình giảm phân tạo giao tử hoặc kỳ sau của quá trình nguyên phân của hợp tử.Ở đây phần tâm bị đứt theo chiều ngang thay cho chiều dọc nhƣ bình thƣờng. Nhƣ vậy sẽ tạo nên hai NSTbất thƣờng tâm cân: i(21q) và i(21p).Thông thƣờng NST 21 tâm cân i(21p)bị mất đi trong chu kỳ phân bào tiếp theo. Trong quá trình thụ tinh, giao tử chứa NST 21 tâm cân i(21q) kết hợp với giao tử bình thƣờng chứa 1 NST 21 sẽ tạo nên hợp tử chứa NST 21 tâm cân i(21q) và biểu hiện thành hội chứng Down. Hình 1.10. Cơ chế hình thành NST 21 đều nhánh dài[5] 1.4.6. Các gen liên quan đến hội chứng Down Trong những năm gần đây,bằng phƣơng pháp lai huỳnh quang tại chỗ (FISH) kết hợp với các kỹ thuật di truyền phân tử, các nhà di truyền học đã xác định đƣợc 5 gen có liên quan chắc chắn đến dấu hiệu lâm sàng của hội chứng Down đã đƣợc định vị trong 1 vùng của nhánh dài (q) của NST 21. Các gen này bao gồm: 24 - SOD-1 (ở vị trí 21q22.1) mã hóa cho enzym superoxide dismutase 1, tham gia vào quá trình chết theo chƣơng trình và có liên quan đến bệnh xơ cứng teo cơ một bên (ALS, amyotrophic lateral sclerosis). Là 1 trong 3 enzym superoxide dismutase trong cơ thể, enzym SOD-1 liên kết ion với đồng và kẽm để phá hủy các gốc superoxide tự do trong cơ thể. - alpha-A-Cristallin (ở vị trí 21q22.3) là một protein cấu trúc hòa tan trong nƣớc, có cấu trúc giống với các protein sốc nhiệt nhỏ. alpha-A-Cristallin có chức năng ngăn chặn sự kết tủa của các protein đã bị biến tính và tăng cƣờng sức chống chịu của tế bào với stress. - Gart(ở vị trí 21q21.1) khi đƣợc biểu hiện quá mức sẽ phá hủy quá trình tổng hợp và sửa chữa DNA. - ets-2 (ở vị trí 21q22.2) khi biểu hiện nhiều sẽ nhiều sẽ gây ra các dị tật về xƣơng - pfkl (ở vị trí 21q22.4) là một trong các enzym điều hòa chủ chốt của quá tình phân giải glucose trong cơ thể. Hình 1.11. Năm gen liên quan đến kiểu hình của tam nhiễm 21 1.5. Nghiên cứu về bộ NST “Nhiễm sắc thể” (chromosome) là một từ có gốc Hy Lạp, là sự kết hợp của hai từ “chroma” (color) và “soma” (body), để mô tả tính chất bắt màu mạnh với thuốc nhuộm đặc biệt. Schleiden và Virchow là hai trong số các nhà khoa học nhận thấy một cấu trúc trong nhân tế bào mà về sau đƣợc xác nhận là bộ nhiễm sắc thể (đƣợc đặt tên bởi Flemming) từ những năm 1980. Trong cùng thời gian này, Boveri mô tả các cấu trúc này nhƣ thể mang vật chất di truyền[25]. Ngày 26 tháng 1 năm 1956, Tjio và Levan đã công bố kết quả nghiên cứu của mình trên tạp chí Hereditas, một tạp chí 25 thuộc vùng Scandinavi, rằng bộ nhiễm sắc thể ngƣời có 46 chiếc (chứ không phải là 48 chiếc nhƣ Painter công bố vào năm 1923)[25, 76].Chỉ vài năm sau công bố của Tjio và Levan, các biến đổi số lƣợng nhiễm sắc thể lần lƣợt đƣợc tìm ra. Đó là hội chứng Down (Lejeune và cs, 1959 [45]), hội chứng Turner (Ford và cs, 1959 [22]) và Klinefelter (Jacob và cs, 1959 [35]). Mẫu bệnh phẩm sử dụng cho các phân tích nhiễm sắc thể đồ tại thời điểm đó đã là mẫu máu ngoại vi. Ngoại trừ một số bệnh bạch cầu cấp, máu nuôi cấy trong môi trƣờng sẽ sản xuất ra một ít nếu có nguyên phân. Năm 1960, Nowell đã phát hiện ra chất gây nguyên phân đầu tiên: phytohaemagglutinin (PHA). Nowell đã sử dụng PHA để kết dính hồng cầu nhằm thu đƣợc môi trƣờng chứa bạch cầu. Sau đó nguyên phân đƣợc quan sát trong môi trƣờng bạch cầu. Ngƣời ta tìm thấy rằng PHA gây ra “phản ứng blastoid” trong tế bào lympho T nơi mà các tế bào này nhỏ, hoàn toàn khác biệt với dạng blastoid lớn hơn và phân chia cho một số lƣợng nhỏ các thế hệ. Các chất gây nguyên phân khác đƣợc phân lập để kích thích tế bào T hoặc/và tế bào B phân chia, nhƣng PHA vẫn là chất đƣợc lựa chọn nhiều nhất ở các phòng thí nghiệm. Ngƣời ta đã chứng minh rằng 72 giờ nuôi cấy sau khi đã bổ sung PHA làm tối ƣu môi trƣờng lympho sử dụng trong phân tích di truyền tế bào. Các chế phẩm cố định của môi trƣờng kích thích cho thấy tƣơng đối ít cụm metaphase. Các nhiễm sắc thể có hình chữ V, bao quanh mặt phẳng xích đạo với cánh trải rộng. Sau khi thêm colcemid, một alkaloid để phá vỡ thoi vô sắc, tế bào đang bƣớc vào nguyên phân không thể tiến triển qua kỳ giữa, kết quả chỉ số phân bào tăng. Sự ngƣng tụ NST xảy ra trong suốt kỳ đầu tiếp tục trong quá trình tiếp xúc với colcemid, kéo dài trong lúc ủ, kết quả là quá ngƣng tụ NST và đa bội trong một số trƣờng hợp vì tế bào trải qua chu trình tế bào tiếp theo nhƣng không phân chia. Vì thế việc sử dụng đúng colcemid sẽ cho NST thằng, sắp xếp ngẫu nhiên. Mặc dù sự thêm colcemid cải thiện hình thái NST, nhƣng NST ở kỳ giữa vẫn còn đông và không đƣợc sử dụng để phân tích. Năm 1952, Hus tìm ra sự thay đổi khi ủ tế bào trong dung dịch nhƣợc trƣơng trƣớc khi cố định làm cho tế bào trƣơng lên tạo ra NST dàn trải rất tốt. Hungerford và DiBerardino (1958) đã chứng minh rằng KCl hòa tan trong H2O là dung dịch nhƣợc trƣơng hữu ích, KCl 0.075 M là sự lựa chọn để xử lý nhƣợc trƣơng trong tất các phòng thí nghiệm. 26 Việc nghiên cứu và phân tích bộ nhiễm sắc thể thực sự phát triển kể từ cuối những năm 1960 khi các kỹ thuật nhuộm băng khác nhau lần lƣợt đƣợc ra đời và sử dụng rộng rãi. Kỹ thuật nhuộm băng Q đƣợc mô tả đầu tiên bởi Caspersson và cộng sự (1969)[17]. Tiêu bản NST đƣợc nhuộm bằng dung dịch Quinacrin dihydroclorid 0,5% hoặc Quinacrin mustard 0,05% và quan sát dƣới kính hiển vi huỳnh quang thấy các băng sáng và băng tối xen kẽ nhau trên NST. Số lƣợng, kích thƣớc và vị trí của các băng đặc trƣng cho tùng NST.Băng Q không chỉ ứng dụng cho việc xác định NST mà còn đƣợc ứng dụng trong nghiên cứu tính đa hình của các NST số 3, số 4, các NST tâm đầu nhƣ NST Y. Mặt khác phƣơng pháp nhuộm băng Q có thể dùng để phát hiện về nguồn gốc NST của bố mẹ trong những trƣờng hợp tam nhiễm hoặc tam nhiễm tùng phần[27]. Kỹ thuật nhuộm băng G đƣợc mô tả bởi Seabright(1971). Tiêu bản NST đƣợc cho vào dung dịch enzym (trypsin) với nồng độ và thời gian khác nhau, sau đó nhuộm bằng giemsa, quan sát trên kính hiển vi quang học. Phƣơng pháp nhuộm băng G cho phép xác định đƣợc các vùng của từng NST, các rối loạn của NST: tam nhiễm,chuyển đoạn, đứt đoạn, tam nhiễm tùng phần[69]. Kỹ thuật nhuộm băng C: Arrighi và Hsu(1971) mô tả phƣơng pháp này khi tiêu bản NST đƣợc xử lý bằng dung dịch muối ở nhiệt độ cao, sau đó nhuộm bằng giemsa và quan sát dƣới kính hiển vi quang học. Phƣơng pháp nhuộm băng C cho phép xác định đƣợc phần tâm động của các NST, phần dị nhiễm sắc trên nhánh dài NST Y, các vùng eo thắt thứ hai trên nhánh dài của NST số 1, số 9 và số 16 kề với phần tâm[27]. Phƣơng pháp lai tại chỗ (Fluorescence in situ hybridization-FISH) đƣợc mô tả bởi Elder (1980) và Burk(1985). Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng mẫu dò có gắn chất huỳnh quang và thực hiện trên tiêu bản NST sau khi đã phân hủy ARN và protein. Tiêu bản đƣợc quan sát dƣới kính hiển vi huỳnh quang. Phƣơng pháp lai tại chỗ cho phép xác định những biến đổi nhỏ trong phạm vi một gen, xác định sự khuếch đại gen,và là cơ sở để giải thích sự biến đổi của NST nhƣ chuyển đoạn, mất đoạn, thể tam nhiễm [10, 40, 82]. 27 1.6. Tình hình nghiên cứu hội chứng Down trên thế giới và Việt Nam 1.6.1. Tình hình nghiên cứu hội chứng Down trên thế giới Hội chứng Down là một hội chứng rối loạn NST đã đƣợc nghiên cứu từ rất lâu trên thế giới. Đã có nhiều tác giả từ các quốc gia khác nhau công bố tình hình mắc hội chứng Down tại quốc gia đó. Năm 2016 Fayra Belmokhtar và cộng sự tổng hợp một số kết quả nghiên cứu chínhvề tỷ lệ các dạng bất thƣờng NST khác nhau liên quan đến hội chứng Down(Bảng 1.5). Bảng 1.5. Một số nghiên cứu về hội chứng Down ở các quốc gia trên thế giới [15] Nƣớc Tổng số Số lƣợngDown thuần (%) Số lƣợng Down chuyển đoạn (%) Số lƣợng Down thể khảm (%) Số lƣợng Down khác (%) Angeria[13] 22 20 (91,0) 1 (4.5) 1 (4.5) Ai Cập [21] 712 684 (96,1) 22 (3,1) 6 (0,8) Ma Rốc[37] 852 820 (96,2) 27 (3,1) 5 (0,6) Tunisia[18] 500 456 (91,2) 20 (4,0) 24 (4,8) Libya[80] 150 144 (96,0) 4 (2,67) 1 (0,67) 1 (0,67) Oman[8] 680 640 (94,1) 20 (2,94) 19 (2,79) 1 (0,15) UAE[59] 141 138 (97,9) 1 (0,7) 1 (0,7) 1 (0,7) Kuwait[9] 1024 985 (96,2) 24 (2,3) 9 (0,9) 6 (0,6) Jordan[12] 80 74 (92,5) 2 (2,5) 3 (3,8) 1 (1,3) Thổ Nhĩ Kỳ 1103 1020 28 28 78 28 Nƣớc Tổng số Số lƣợngDown thuần (%) Số lƣợng Down chuyển đoạn (%) Số lƣợng Down thể khảm (%) Số lƣợng Down khác (%) [20] (92,5) (2,5) (2,5) (2,4) Trung Quốc[83] 247818 6799 (95,32) 323 (4,53) 103 (1,44) 11 (0,15) Ấn Độ [81] 2410 2207 (91,6) 98 (4,1) 98 (4,1) 7 (0,3) Ấn Độ [52] 1572 1400 (89,1) 111 (7,1) 29 (1,8) 32 (2,0) Anh và xứ Wales [60] 5737 5411 (94,4) 220 (3,8) 66 (1,2) 40 (0,7) Đan Mạch [85] 987 932 (94,4) 29 (2,9) 26 (2,6) Brazil[77] 644 598 (92,9) 26 (4,0) 20 (3,1) Mexico[24] 510 445 (87,3) 15 (18,1) 43 (8,4) 7 (1,4) Australia[73] 635 596 (93,9) 26 (4,1) 13 (2,0)