Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Y tế Đại học Radboud (Radboudumc) của Hà Lan vừa giới thiệu một phương pháp xét nghiệm ADN mới dựa trên công nghệ giải trình tự đọc dài, được đánh giá có khả năng thay đổi cách tiếp cận chẩn đoán các rối loạn di truyền hiếm gặp. Theo nghiên cứu công bố trên Tạp chí New England Journal of Medicine, công nghệ này không chỉ cung cấp bức tranh toàn diện hơn về bộ gen so với quy trình tiêu chuẩn mà còn giúp tăng tỷ lệ phát hiện bệnh và có thể thay thế tới 15 xét nghiệm riêng lẻ.
Thực trạng 7.000 bệnh hiếm và hành trình chẩn đoán kéo dài
Một căn bệnh được xếp vào nhóm hiếm gặp nếu ảnh hưởng đến ít hơn 1/2.000 người. Tuy nhiên, do hiện có hơn 7.000 loại bệnh hiếm khác nhau, tổng số người mắc trên toàn thế giới lên tới khoảng 400 triệu người. Đáng chú ý, khoảng 80% trong số các bệnh hiếm này có nguyên nhân từ di truyền. Đối với nhiều bệnh nhân, hành trình tìm kiếm chẩn đoán chính xác thường kéo dài nhiều năm với hàng loạt xét nghiệm khác nhau. Việc xác định nguyên nhân gây bệnh không chỉ mang ý nghĩa về mặt y học mà còn giúp người bệnh hiểu rõ tình trạng, có cái nhìn cụ thể hơn về tương lai, kết nối với những người cùng cảnh ngộ và đánh giá nguy cơ di truyền khi có kế hoạch sinh con.
Xét nghiệm mới thay thế 15 phương pháp chẩn đoán
Để đánh giá hiệu quả, các nhà khoa học từ Radboudumc và Maastricht UMC+ đã phối hợp nghiên cứu trên 1.000 bệnh nhân. Nhóm so sánh quy trình chẩn đoán tiêu chuẩn hiện nay, vốn kết hợp nhiều xét nghiệm khác nhau, với một xét nghiệm ADN mới dựa trên công nghệ giải trình tự toàn bộ hệ gen bằng đọc dài (long-read genome sequencing). Kết quả cho thấy phương pháp mới giúp tăng thêm 3% số ca được chẩn đoán so với quy trình hiện hành. Quan trọng hơn, xét nghiệm này có khả năng thay thế tới 15 xét nghiệm chuyên biệt khác, giúp quá trình chẩn đoán trở nên đơn giản, nhanh chóng và hiệu quả hơn.
Giáo sư Hệ gen học chuyển dịch Lisenka Vissers cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh rằng xét nghiệm mới giúp tăng thêm 3% số ca được chẩn đoán. Đồng thời, nó có thể thay thế 15 xét nghiệm khác. Chúng tôi khuyến nghị sử dụng xét nghiệm này trên toàn thế giới như lựa chọn đầu tiên”.
Công nghệ đọc dài tạo ra khác biệt như thế nào?
Điểm cốt lõi của phương pháp mới nằm ở công nghệ giải trình tự đọc dài. Trong quy trình phân tích ADN hiện nay, bộ gen của một người được chia thành nhiều đoạn ngắn khoảng 300 đơn vị cấu tạo (base), sau đó các nhà khoa học phải ghép những đoạn này lại để tái tạo trình tự ADN hoàn chỉnh. Ngược lại, công nghệ đọc dài có thể đọc trực tiếp các đoạn ADN dài tới khoảng 20.000 base. Sự khác biệt này được nhóm nghiên cứu ví như việc ghép một bức tranh xếp hình: nếu chỉ có những mảnh ghép nhỏ, việc lắp ráp sẽ phức tạp và dễ bỏ sót chi tiết; với các mảnh ghép lớn hơn, quá trình tái tạo toàn bộ bức tranh ADN trở nên dễ dàng hơn và cho cái nhìn đầy đủ, chính xác hơn về bộ gen. Nhờ đó, những bất thường di truyền phức tạp vốn khó phát hiện bằng phương pháp truyền thống cũng trở nên dễ nhận diện hơn.
Một ưu điểm quan trọng khác là công nghệ đọc dài không chỉ xác định trình tự các base của ADN mà còn ghi nhận được các biến đổi hóa học xuất hiện trên bề mặt phân tử ADN (biểu sinh). Đây là những biến đổi có khả năng bật hoặc tắt hoạt động của các gen, và trong một số trường hợp chính là nguyên nhân dẫn đến các bệnh hiếm. Theo Giáo sư Tin sinh học hệ gen Christian Gilissen: “Việc đo lường các biến đổi này cũng rất quan trọng. Với các phương pháp chẩn đoán hiện nay, điều đó đòi hỏi phải thực hiện thêm các xét nghiệm chuyên biệt. Nhưng với công nghệ mới, chúng tôi có thể thu thập thêm được nhiều thông tin”.
Tiềm năng mở rộng kiến thức về bệnh di truyền
Theo Giáo sư Công nghệ hệ gen Alexander Hoischen, hiệu quả của công nghệ đọc dài sẽ còn tiếp tục được cải thiện khi kiến thức về các bệnh di truyền ngày càng được mở rộng. Ông cho biết: “Nhờ công nghệ đọc dài, chúng tôi có được cái nhìn toàn diện hơn nữa về ADN và có thể phát hiện những bất thường phức tạp, khó tìm thấy. Sau đó, chúng tôi liên kết chúng với các bệnh lý cụ thể. Theo cách này, kiến thức của chúng tôi ngày càng được mở rộng và chúng tôi có thể đưa ra nhiều chẩn đoán hơn”.
Giá trị của công nghệ này không chỉ nằm ở việc cải thiện khả năng chẩn đoán hiện tại mà còn ở tiềm năng phát hiện thêm các bệnh di truyền mới khi hiểu biết về hệ gen của con người tiếp tục được nâng cao.
Kiểm nghiệm thực tế qua sự kiện Undiagnosed Hackathon
Hiệu quả của công nghệ giải trình tự đọc dài đã được kiểm nghiệm trong thực tế tại sự kiện Undiagnosed Hackathon diễn ra gần đây ở Nijmegen (Hà Lan), do Trung tâm giám sát an toàn thuốc và vắc xin toàn cầu Uppsala tổ chức. Gần 150 chuyên gia từ tất cả các trung tâm y tế đại học tại Hà Lan đã hợp tác tìm lời giải cho 33 gia đình vẫn chưa xác định được nguyên nhân bệnh. Trong chương trình này, xét nghiệm mới đã lập bản đồ ADN chi tiết cho toàn bộ các gia đình tham gia. Sự kết hợp giữa dữ liệu hệ gen có độ phân giải cao và chuyên môn của đội ngũ chuyên gia đã mang lại thêm 5 chẩn đoán mới, góp phần giải đáp những trường hợp trước đó chưa tìm được nguyên nhân.
Kết quả này tiếp tục củng cố tiềm năng của công nghệ giải trình tự đọc dài như một công cụ chẩn đoán thế hệ mới, không chỉ nâng cao hiệu quả phát hiện bệnh mà còn giúp đơn giản hóa quy trình xét nghiệm, giảm số lượng kỹ thuật cần thực hiện và mở rộng khả năng tìm ra lời giải cho những rối loạn di truyền hiếm gặp vốn là thách thức lớn của y học hiện đại.
