›

Khóa luận Ứng dụng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen ở một gia đình người bệnh cơ tim phì đại

pdf 63 trang thiennha21 18/04/2022 4490
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Ứng dụng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen ở một gia đình người bệnh cơ tim phì đại", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_ung_dung_ky_thuat_giai_trinh_tu_toan_bo_he_gen_o_m.pdf

Nội dung text: Khóa luận Ứng dụng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen ở một gia đình người bệnh cơ tim phì đại

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC  NGUYỄN PHƯƠNG THẢO ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIẢI TRÌNH TỰ TOÀN BỘ HỆ GEN Ở MỘT GIA ĐÌNH NGƯỜI BỆNH CƠ TIM PHÌ ĐẠI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Hà Nội – 2021
  2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC  Nguyễn Phương Thảo ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIẢI TRÌNH TỰ TOÀN BỘ HỆ GEN Ở MỘT GIA ĐÌNH NGƯỜI BỆNH CƠ TIM PHÌ ĐẠI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Khóa : QH2016.Y Người hướng dẫn : TS. Phạm Thị Hồng Nhung Hà Nội – 2021
  3. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu cả về vật chất lẫn tinh thần, về những kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn của các thầy cô, bạn bè và gia đình. Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Phạm Thị Hồng Nhung – Giảng viên Trường Đại học Y Dược – Đại học Quốc gia Hà Nội, người tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài và hoàn thành khóa luận này. Tôi xin cảm ơn ThS. Đỗ Thị Lệ Hằng và bạn Dương Thị Phương Thảo đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm. Các cô, các bạn không chỉ trang bị cho tôi kiến thức, mà còn truyền cho tôi niềm đam mê, lòng nhiệt huyết, sự kiên trì và luôn sẵn sàng giúp đỡ mỗi khi tôi gặp khó khăn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Bộ môn Y Dược học cơ sở đã hết lòng quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Tôi cũng xin cảm ơn các bác sỹ của Viện Tim Mạch Quốc gia, Bệnh viện Bạch Mai đã tham gia đánh giá lâm sàng cho nghiên cứu này. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa, cùng toàn thể các thầy cô giáo Trường Đại học Y Dược - Đại học Quốc gia Hà Nội đã cho tôi những kiến thức quý báu trong quá trình học tập tại nhà trường. Chúng tôi trân trọng cảm ơn sự tài trợ kinh phí của Đại học Quốc gia Hà Nội cho đề tài mã số QG.18.60 do PGS.TS. Đinh Đoàn Long chủ trì để thực hiện nghiên cứu này. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn và sự yêu thương đến gia đình và bạn bè đã luôn ở bên cổ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và thực hiện đề tài khóa luận này. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày . tháng 06 năm 2021 Tác giả Nguyễn Phương Thảo
  4. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ACTN3 Gen mã alpha-acitinin-3 ADN Axit deoxyribonucleic (Deoxyribonucleic acid) ARN Axit ribonucleic (Ribonucleic acid) BCTPĐ Bệnh cơ tim phì đại (Hypertrophic cardiomyopathy) bp Cặp bazơ (base pair) CMR Cộng hưởng từ tim mạch (Cardiovascular Magnetic Resonance) CRP Protein phản ứng C (C reactive protein) cs Cộng sự CSDL Cơ sở dữ liệu (Database) CYP1A2 Gen mã cytochrom P450 1A2 ddNTP Dideoxyribonucleotit 5’ triphosphat dNTP Deoxyribonucleotit 5’ triphosphat ĐTĐ Điện tâm đồ (Electrocardiogram) ESC Hội Tim Mạch châu Âu (European Society of Cardiology) GDF5 Yếu tố tăng trưởng/biệt hóa 5 (Growth/differentiation factor 5) IFNL3 Gen mã interferon lambda 3 LVEF Phân suất tống máu thất trái (Left Ventricular Ejection Fraction) MTHFR Gen mã methylenetetrahydrofolate reductase MYBPC3 Gen mã protein C liên kết myosin (Protein C binding myosin) MYH7 Gen mã β-myosin chuỗi nặng (β-myosin heavy chain) NST Nhiễm sắc thể (Chromosome) PCR Phản ứng chuỗi trùng hợp (Polymerase Chain Reaction) SNP Đa hình đơn nucleotit (Single Nucleotit Polymorphism) WGS Giải trình tự toàn bộ hệ gen (Whole Genome Sequencing)
  5. DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Một số gen liên quan đến BCTPĐ và sao hình BCTPĐ 6 Bảng 3.1. Dữ liệu cận lâm sàng của các đối tượng 24 Bảng 3.2. Gen liên quan đến BCTPĐ được phân tích trong nghiên cứu 26 Bảng 3.3. Đa hình liên quan đến một số vấn đề sức khỏe khác của các đối tượng 28
  6. DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Phân bố BCTPĐ trên thế giới 4 Hình 1.2. Cấu trúc tơ cơ tim 5 Hình 1.3. Các dạng kiểu hình phì đại cơ tim 7 Hình 2.1. Sơ đồ thiết kế nghiên cứu 21 Hình 3.1. Kết quả giải trình tự Sanger vùng gen MYBPC3 của bệnh nhân và bố bệnh nhân 27
  7. MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 3 1.1. Bệnh cơ tim phì đại 3 1.1.1. Lịch sử và định nghĩa 3 1.1.2. Dịch tễ học 4 1.1.3. Di truyền học 4 1.1.4. Sinh lý bệnh và biểu hiện bệnh 7 1.1.5. Chẩn đoán và điều trị 10 1.2. Hệ gen người và y học chính xác 12 1.2.1. Sơ lược về hệ gen người 12 1.2.2. Biến thể trong hệ gen người 13 1.2.3. Sự biểu hiện của hệ gen người 14 1.2.4. Y học chính xác 15 1.3. Công nghệ giải trình tự ADN 16 1.3.1. Lịch sử hình thành và phát triển 16 1.3.2. Công nghệ giải trình tự qua các thế hệ 16 1.3.3. Giải trình tự toàn bộ hệ gen 19 1.3.4. Ưu điểm và hạn chế 20 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1. Đối tượng nghiên cứu 21 2.2. Phương pháp nghiên cứu 21 2.2.1. Đánh giá lâm sàng và thu mẫu 21 2.2.2. Tách chiết ADN tổng số 22 2.2.3. Giải trình tự gen 22 2.2.4. Phân tích dữ liệu 23 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24
  8. 3.1. Dữ liệu lâm sàng và cận lâm sàng 24 3.1.1. Thông tin chung và khám lâm sàng 24 3.1.2. Dữ liệu cận lâm sàng 24 3.2. Dữ liệu hệ gen 25 3.2.1. Dữ liệu hệ gen liên quan đến BCTPĐ 25 3.3.2. Dữ liệu hệ gen liên quan đến các vấn đề sức khỏe khác 28 CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN 31 4.1. Dữ liệu lâm sàng và cận lâm sàng 31 4.1.1. Thông tin chung 31 4.1.2. Khám lâm sàng 31 4.1.3. Dữ liệu cận lâm sàng 32 4.2. Dữ liệu hệ gen 36 4.2.1. Biến thể liên quan đến BCTPĐ 36 4.2.2. Biến thể liên quan đến các vấn đề sức khỏe khác 39 4.3. Sử dụng thông tin di truyền 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
  9. ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh cơ tim phì đại là một trong những bệnh lý di truyền thường gặp và nguy hiểm nhất, đặc trưng bởi sự dày lên bất thường của các thành cơ tim. Theo hướng dẫn của ESC về chẩn đoán và điều trị BCTPĐ năm 2014, dấu hiệu của bệnh trên siêu âm tim hoặc chụp cộng hưởng từ là độ dày thành tâm thất trái ≥ 15 mm, bệnh nhân không có nguyên nhân thứ phát như hẹp động mạch chủ, tăng huyết áp. Trên thế giới, tỷ lệ mắc BCTPĐ ước tính là 1 trên 500 và có khoảng 20 triệu người mắc [49]. Tuy nhiên, chỉ khoảng dưới 10% là được chẩn đoán và chỉ một nửa của số này được điều trị bởi vì triệu chứng lâm sàng của BCTPĐ rất đa dạng, từ không triệu chứng, khó thở, tức ngực cho tới suy tim và đột tử. Phần lớn các bệnh nhân bị BCTPĐ không có biểu hiện gì và chỉ được phát hiện khi đã có biến chứng nặng. Do vậy việc phát hiện sớm bệnh, đặc biệt với những người thân bệnh nhân bị BCTPĐ có ý nghĩa rất quan trọng. Bệnh này là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu của người dưới 35 tuổi. Điều trị bệnh cơ tim phì đại chủ yếu là điều trị làm giảm các triệu chứng, hạn chế tiến triển của sự dày thành cơ tim bằng các thuốc và thay đổi lối sống, khi có biểu hiện tắc nghẽn do hẹp đường ra thất trái thì cần điều trị bằng phương pháp đốt cồn vách liên thất và phẫu thuật cắt vách liên thất [6]. BCTPĐ là bệnh di truyền đơn gen theo kiểu gen trội nằm trên nhiễm sắc thể thường, trong đó một đột biến duy nhất thường đủ để gây bệnh và người mang gen gây bệnh có 50% nguy cơ truyền đột biến này cho con. Bệnh có liên quan đến đột biến trên các gen mã hóa tổng hợp protein của các tơ cơ (sarcomere) trên sợi cơ tim hoặc đĩa Z với độ thâm nhập và biểu hiện của mỗi gen khá đa dạng [46]. 50% trường hợp BCTPĐ có các biến thể gây bệnh hoặc có khả năng gây bệnh trong gen MYH7 mã hóa chuỗi nặng beta-myosin và gen MYBPC3 mã hóa cho protein C liên kết với myosin, trong khi các gen khác chỉ chiếm ít hơn 5% cho mỗi gen [9]. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa xác định được toàn bộ các gen và đột biến liên quan đến BCTPĐ. WGS cho phép xác định tất cả các biến thể trong hệ gen của bệnh nhân. Vì vậy, kỹ thuật này được áp dụng ngày càng rộng rãi trong các nghiên cứu y sinh vài năm gần đây, đặc biệt trong chẩn đoán các bệnh tim mạch bẩm sinh [23]. BCTPĐ là bệnh lý di truyền tương đối phức tạp, được thể hiện bằng sự đa dạng về biểu hiện kiểu hình cũng như sự tác động phức tạp của các gen. giải trình tự toàn bộ hệ gen với lợi thế cho phép trích xuất thông tin từ bất kỳ gen nào sẽ giúp chúng ta có cái nhìn đầy đủ hơn về hệ gen 1
  10. của từng bệnh nhân. Không chỉ các gen liên quan đến bệnh cơ tim phì đại, các gen liên quan đến các bệnh lý khác và một số vấn đề sức khỏe như dinh dưỡng, chuyển hóa, luyện tập thể thao và đáp ứng thuốc cũng được phân tích, từ đó xây dựng hồ sơ hệ gen cá nhân của từng đối tượng, hỗ trợ điều trị và chăm sóc sức khỏe theo hướng cá thể hóa. Do đó, đề tài “Ứng dụng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen ở một gia đình người bệnh cơ tim phì đại” được thực hiện với hai mục tiêu sau đây: 1. Xác định các biến thể di truyền liên quan đến bệnh cơ tim phì đại trên bốn thành viên của một gia đình người bệnh cơ tim phì đại. 2. Thông qua giải trình tự toàn bộ hệ gen, xác định các biến thể liên quan đến một số vấn đề sức khỏe khác bao gồm bệnh lý tim mạch, ung thư, bệnh đơn gen thể lặn, bệnh chuyển hóa, dinh dưỡng - chuyển hóa, tập luyện thể dục thể thao và đáp ứng thuốc. 2
  11. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Bệnh cơ tim phì đại 1.1.1. Lịch sử và định nghĩa BCTPĐ là một trong những bệnh lý tim mạch di truyền phổ biến và nguy hiểm nhất, đặc trưng bởi sự dày lên bất thường của thành cơ tim. Bệnh này được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1958 bởi Donald Teare tại bệnh viện Saint George, Anh [84]. Giải phẫu mô cơ tim của 8 bệnh nhân trẻ tuổi đã được ông mô tả, 7 trường hợp xảy ra cái chết đột ngột và một nửa trong số đó không có triệu chứng bệnh tim mạch rõ ràng cho đến khi đột tử. Hình ảnh giải phẫu ở cả 8 bệnh nhân đều cho thấy sự sắp xếp kỳ lạ của các bó cơ và dày lên bất thường của vách liên thất. Lúc ấy, Donald Teare cho rằng đó là các dấu hiện của u lành nguyên phát ở tim. Đến năm 1964, bệnh cơ tim phì đại được mô tả lâm sàng lần đầu tiên bởi Braunwald E. và cs dưới tên gọi “hẹp eo động mạch chủ phì đại vô căn” [10]. Do biểu hiện lâm sàng đa dạng của bệnh, suốt 5 thập kỷ sau lần đầu được báo cáo, hơn 80 tên gọi khác nhau đã được sử dụng để mô tả thực thể bệnh này [50], gây ra nhiều khó khăn trong chẩn đoán xác định và quản lý bệnh. Cho đến nay, tên gọi “bệnh cơ tim phì đại” được cộng đồng khoa học chấp thuận rộng rãi do nó mô tả được đặc điểm tổng thể của bệnh mà không dẫn đến những suy luận sai lầm rằng tắc ngẽn đường ra thất trái là đặc điểm bất biến của bệnh như những tên gọi “hẹp eo động mạch chủ phì đại vô căn” hay “bệnh cơ tim tắc nghẽn phì đại”. Theo hướng dẫn của ESC về chẩn đoán và điều trị BCTPĐ năm 2014, BCTPĐ được định nghĩa là tăng độ dày thành thất trái mà không có điều kiện tải bất thường hoặc do nguyên nhân thứ phát như tăng huyết áp, hẹp động mạch chủ hay hẹp eo động mạch chủ. Ngày nay, tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã giúp con người có những nhận thức mới về BCTPĐ. Các phương tiện chẩn đoán hiện đại ra đời như sinh học phân tử, điện tâm đồ liên tục 24 giờ, CMR, siêu âm tim, giúp phát hiện sớm và chẩn đoán chính xác BCTPĐ. Suốt 70 năm qua kể từ khi những trường hợp đầu tiên được báo cáo, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện, cung cấp cái nhìn tổng quan và ngày càng sáng tỏ về BCTPĐ. BCTPĐ đã thay đổi từ chứng rối loạn hiếm gặp và phần lớn không thể điều trị [84] đến bệnh di truyền phổ biến với các chiến lược quản lý cho phép nâng cao chất lượng cuộc sống và kéo dài tuổi thọ [51]. 3
  12. 1.1.2. Dịch tễ học BCTPĐ được cho là bệnh tim mạch di truyền thường gặp nhất do phổ biến gấp 35 lần so với những bệnh tim mạch di truyền khác như rối loạn kênh Ion, bệnh cơ tim thất phải gây loạn nhịp, hội chứng Marfan hay bệnh cơ tim dãn. Tỷ lệ mắc BCTPĐ ước tính chung cho toàn dân số thế giới là 1/500 (0,2%) dựa vào biểu hiện lâm sàng kiểu hình [49]. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Christopher Semsarian và cs, tỷ lệ người mang gen bệnh cơ tim phì đại có thể lớn gấp 2,5 lần so với con số ước tính này [76]. Như vậy, thông qua ngoại suy, thế giới có khoảng 20 triệu người bị ảnh hưởng bởi BCTPĐ. BCTPĐ là bệnh lý có tính chất toàn cầu với người mắc được báo cáo tại nhiều quốc gia, đa dạng văn hóa, chủng tộc và trên cả hai giới. Tính đến năm 2018, bệnh cơ tim phì đại đã được phát hiện ở 122 quốc gia có dân số chiếm 88% tổng dân số thế giới [49]. Ở các quốc gia còn lại, sự hiện diện của BCTPĐ không được khẳng định chắc chắn do hệ thống chăm sóc sức khỏe kém phát triển. Các quốc gia có BCTPĐ phân bố ở tất cả các khu vực lục địa đông dân cư, đa dạng về địa lý và văn hóa, có thể kể đến như Iceland, Việt Nam, Sri Lanka, Afghanistan, Botswana, Iran, Greenland và Mông Cổ. Hình 1.1. Phân bố BCTPĐ trên thế giới [49] 1.1.3. Di truyền học BCTPĐ di truyền theo kiểu gen trội trên nhiễm sắc thể thường và thường một đột biến duy nhất đã đủ để gây bệnh. Bệnh chủ yếu gây bởi đột biến trên các gen mã hóa protein chuỗi nặng và chuỗi nhẹ của tơ cơ nên BCTPĐ thường được gọi chung là bệnh của protein tơ cơ [46]. Cấu trúc của tơ cơ được trình bày trong Hình 1.2. Hơn 1500 biến thể gây bệnh khác nhau trên gen mã hóa protein tơ cơ đã được báo cáo, trong đó biến thể 4
  13. trên gen MYBPC3 và MYH7 chiếm khoảng 50% [85]. Ngoài tơ cơ, gen mã hóa protein đĩa Z và hoạt động giải phóng Ca2+ được chứng minh có liên quan đến BCTPĐ [85]. Đĩa Z nằm gần với bộ máy co cơ và đóng vai trò như một trạm gắn kết cho yếu tố phiên mã, protein nhận tín hiệu Ca2+, kinase và phosphatase nên đột biến trên các gen mã hóa protein đĩa Z sẽ ảnh hưởng đến sự ổn định cấu trúc của tơ cơ [43]. Ion canxi đóng vai trò hoạt hóa quá trình co bóp của tế bào cơ tim nên các gen liên quan đến quá trình giải phóng Ca2+ cũng luôn được quan tâm trong nghiên cứu bệnh sinh BCTPĐ. Tuy nhiên, đột biến trên các gen ngoài tơ cơ này tương đối hiếm gặp. Một số bệnh lý di truyền có thể gây ra kiểu hình tương tự BCTPĐ – hiện tượng này gọi là sao hình BCTPĐ và đôi khi chỉ xét nghiệm di truyền mới có thể phân biệt các chứng bệnh này với phì đại cơ tim nguyên phát. Một số gen liên quan đến BCTPĐ được trình bày trong Bảng 1.1. Di truyền học BCTPĐ tương đối phức tạp bởi biểu hiện kiểu hình đa dạng cũng như tác động phức tạp của các gen. Mặc dù BCTPĐ được coi là bệnh di truyền đơn gen nhưng bên cạnh đó, kiểu hình bệnh bị tác động bởi rất nhiều yếu tố khác như di truyền biểu sinh, các cơ chế điều hòa biểu hiện gen và yếu tố môi trường mà mức độ ảnh hưởng của chúng tới biểu hiện bệnh vẫn chưa được xác định [46]. Do đó, bất chấp những tiến bộ của công nghệ di truyền trong vài năm gần đây, mối quan hệ nhân quả giữa kiểu gen và kiểu hình vẫn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn. Di truyền học BCTPĐ vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu với hy vọng đưa tới tri thức đầy đủ và toàn diện trong tương lai. Hình 1.2. Cấu trúc tơ cơ tim [101] 5
  14. Bảng 1.1. Một số gen liên quan đến BCTPĐ và sao hình BCTPĐ [9] Gen Locus Protein Tần suất (%) Tơ cơ MYBPC3 11p11,2 Protein C liên kết myosin 15-25 MYH7 14q11,2- q12 Chuỗi nặng β-myosin 15-25 TNNI3 19p13.4 Tronponin I tim <5 TNNT2 1q32 Troponin T tim <5 TPM1 15q22.1 α-Tropomyosin <5 MYL2 12q23-q24.3 Chuỗi nhẹ myosin 2 <2 ACTC 15q14 α-actin tim <1 MYH6 1p21.2-p21.3 Chuỗi nặng α-myosin <1 MYL3 3p21.2-p21.3 Chuỗi nhẹ myosin 3 <1 TNNC1 3p21.3-p14.3 Troponin C tim <1 TTN 2q24.3 Titin <1 Đĩa Z LBD3 10q22.2-q23.3 Miền liên kết LIM 3 1-5 ACTN2 1q42-q43 α-actinin 2 <1 ANKRD1 10q23.33 Ankyrin lặp lại miền 1 <1 CSRP3 11p15.1 Protein LIM trong cơ <1 MYOZ2 4q26-q27 Myozenin 2 <1 TCAP 17q12-q21.1 Telethonin <1 VCL 10q22.1-q23 Vinculin/metavinculin <1 Quản lý JPH2 20q12 Junctophilin-2 <1 Ca2+ PLN 6q22.1 Phospholamban <1 Sao hình DTNA 18q12 α-Dystrobrevin – BCTPĐ TAZ Xq28 Tafazzin – LAMP2 Xq24 Protein màng liên kết – lysosome 2 GLA Xq22 α-Galactosidase A – AGL 1q21 Amylo-1,6-glucosidase – FXN 9q13 Frataxin – 6
  15. KRAS 12p12.1 Tương đồng gen sinh ung – thư sacroma thỏ Kristen v- Ki-ras2 SOS1 2p22-p21 Yếu tố trao đổi guanin cho – protein RAS PTPN11 12q24.1 Tyrosin photphatase, tuýp – 11 không thụ thể GAA 17q25.2-q25.3 α-1,4-glucosidase – RAF1 3p25 Tương đồng gen sinh ung – thư bệnh bạch cầu ở chuột V-RAF-1 PRKAG 7q35-q36.36 Protein kinase hoạt hóa – bởi AMP 1.1.4. Sinh lý bệnh và biểu hiện bệnh 1.1.4.2. Sinh lý bệnh Phì đại cơ tim Hình 1.3. Các dạng kiểu hình phì đại cơ tim. (A) Hình thái thất trái bình thường hoặc kiểu hình âm tính. (B) Phì đại khu trú đáy vách liên thất. (C) Phì đại lan toả vách liên thất. (D) Phì đại đối xứng và lan tỏa. (E) Phì đại giai đoạn cuối (thường liên quan đến sự mỏng thành và dãn buồng). (F) Phì đại thành giữa tâm thất. (G) Phì đại mỏm. (H) Phì đại khu trú giữa vách liên thất. (I) Phì đại thành tự do. (J) Kiểu gen dương tính và kiểu hình âm tính [7] 7
  16. Phì đại cơ tim là đặc điểm sinh lý đặc trưng của bệnh, là tiêu chuẩn để chẩn đoán lâm sàng và thường được phát hiện bằng các phương pháp chẩn đoán hình ảnh như siêu âm tim, CMR [6]. Phì đại thành cơ tim thường không đối xứng và chủ yếu liên quan đến đáy vách ngăn liên thất, nhưng cũng có thể liên quan đến các vách tự do của tâm thất trái [10]. Nhiều dạng kiểu hình phì đại cơ tim thất trái đã được ghi nhận (Hình 1.3). Độ dày thành tâm thất khá dao động giữa các bệnh nhân BCTPĐ [5, 6]. Trong hầu hết trường hợp được chẩn đoán lâm sàng, độ dày thành tâm thất là 15 mm trở lên, trung bình khoảng 21 mm nhưng không ít trường hợp bệnh nhân có độ dày thành tâm thất lớn (30 - 50 mm) cũng đã được ghi nhận. Tắc nghẽn đường ra thất trái Tắc nghẽn đường ra thất trái được xác định bởi độ chênh áp suất đường ra thất trái ≥ 30 mmHg. Cơ chế chính của tắc nghẽn đường ra thất trái là do sự chuyển động ra trước của van hai lá trong thời kỳ tâm thu, tiếp xúc với vách ngăn liên thất, gây bởi hiệu ứng Venturi của dòng máu chảy với lưu lượng cao. Khi đó, van hai lá bị hút vào đường ra thất trái, gây ra tắc nghẽn dòng chảy và giảm cung lượng tim. Các bất thường khác về hình thái của tim, bao gồm van hai lá dài, cơ nhú phì đại và ở vị trí bất thường, bó cơ phụ thất trái cũng góp phần vào cơ chế tắc nghẽn đường ra thất trái [53, 92]. Trở kháng cơ học do tắc nghẽn đường ra thất trái dẫn đến tăng áp suất tâm thu có liên quan đến trào ngược van hai lá thứ phát mức độ từ nhẹ đến trung bình [78]. Tắc nghẽn đường ra thất trái và trào ngược van hai lá là nguyên nhân chính gây khó thở trong BCTPĐ. Rối loạn chức năng tâm trương Suy giảm chức năng tâm trương thất trái là đặc điểm sinh lý bệnh quan trọng trong BCTPĐ. Sự sắp xếp bất thường của tế bào cơ tim và xơ hóa mô kẽ làm cứng buồng tim, cùng với phì đại ngày càng tăng làm biến dạng buồng tim. Kết quả là hạn chế việc đổ đầy buồng tim trong thì tâm trương và giảm cung lượng tim, góp phần gây ra triệu chứng khó thở khi gắng sức ở người BCTPĐ. Rối loạn chức năng tâm trương rất phổ biến, thậm chí có thể phát hiện ở những người mang kiểu gen gây BCTPĐ trước cả khi phì đại hoặc triệu chứng đáng kể khác xuất hiện [4, 69]. Thiếu máu cục bộ cơ tim Thiếu máu cục bộ cơ tim nặng, thậm chí nhồi máu cơ tim có thể xảy ra trong BCTPĐ [3, 77]. Hiện tượng này không liên quan đến bệnh động mạch vành thượng tâm 8
  17. mạc do xơ vữa mà là do cung - cầu không phù hợp. Bệnh nhân BCTPĐ ở mọi lứa tuổi đều có nhu cầu oxy của cơ tim tăng lên do phì đại, trong khi lượng máu đến cơ tim giảm do động mạch vành bị dày thành và hẹp lại một phần. 1.1.4.2. Biểu hiện bệnh Biểu hiện lâm sàng của BCTPĐ rất đa dạng. Các triệu chứng thường gặp của BCTPĐ là khó thở khi gắng sức, đau thắt ngực, mệt mỏi, choáng váng hoặc ngất, hay thậm chí suy tim, đột tử. Tuy nhiên, một số người bệnh có thể hoàn toàn không có triệu chứng và chỉ được phát hiện bệnh một cách tình cờ [5, 47]. Khó thở: Khó thở khi gắng sức là biểu hiện phổ biến nhất của bệnh nhân BCTPĐ khi xảy ra ở phần lớn bệnh nhân có triệu chứng [4]. Khó thở khi gắng sức có thể do nhiều nguyên nhân, bao gồm rối loạn chức năng tâm trương, tắc nghẽn đường ra thất trái, trào ngược van hai lá và rối loạn chức năng tâm thu. Tuy nhiên, khó thở kịch phát về đêm và khó thở tư thế nằm thường ít gặp ở bệnh nhân BCTPĐ [97]. Đau ngực: Đau thắt ngực điển hình xảy ra ở 25 - 30% bệnh nhân BCTPĐ và thường xảy ra khi chụp động mạch vành bình thường [21, 68]. Ngoài ra, cơn đau ngực không điển hình kéo dài cũng được ghi nhận ở một số bệnh nhân [96]. Đau thắt ngực gây ra bởi nhu cầu oxy của cơ tim tăng do phì đại, trong khi lưu lượng máu và oxy cung cấp giảm. Triệu chứng này gia tăng hoặc nặng hơn khi người bệnh hoạt động gắng sức. Ngất: Khoảng 15 - 25% phần trăm bệnh nhân BCTPĐ báo cáo ngất ít nhất một lần và 20% khác phàn nàn về chứng choáng váng [67]. Nhiều cơ chế dẫn tới ngất, bao gồm rung nhĩ, bất thường dẫn truyền, block nhĩ thất, tắc nghẽn đường ra thất trái và thiếu máu cục bộ cơ tim khi gắng sức. Ngất không rõ nguyên nhân được coi là dấu hiệu dự báo nguy cơ đột tử, đặc biệt trên bệnh nhân trẻ tuổi [6]. Suy tim: Phần lớn bệnh nhân BCTPĐ có suy giảm chức năng tim mức độ từ nhẹ đến nặng. Suy tim mạn tính không hiếm gặp ở bệnh nhân BCTPĐ, tuy nhiên tiến triển lâm sàng của suy tim không đồng nhất giữa các bệnh nhân. Ở một số bệnh nhân, suy tim liên quan đến rối loạn chức năng tâm trương với LVEF bảo tồn và kích thước phì đại thất trái nhỏ. Trong khi ở một số khác, suy tim gây bởi rối loạn chức năng tâm thu thất trái hoặc tắc nghẽn đường ra thất trái. Suy tim cấp tính không phổ biến nhưng có thể gây ra bởi loạn nhịp tim, nhịp nhanh thất kéo dài, trào ngược van hai lá cấp tính và thiếu máu cục bộ cơ tim [58]. 9
  18. Đột tử: Đột tử là diễn biến xấu nhất của BCTPĐ. Từ những báo cáo đầu tiên, BCTPĐ chủ yếu được mô tả trên bệnh nhân đột tử [84]. Cho đến nay, phần lớn bệnh nhân được bảo vệ khỏi đột tử với tỷ lệ đột tử mỗi năm chỉ còn 0,2% [51]. Theo hướng dẫn chẩn đoán và điều trị BCTPĐ của ESC, các yếu tố dự đoán nguy cơ đột tử bao gồm: 1) Tuổi; 2) Độ dày thành tâm thất tối đa đo bằng siêu âm tim; 3) Kích thước tâm thất bằng đo siêu âm tim; 4) Độ chênh áp suất đường ra thất trái tối đa khi nghỉ ngơi hoặc gắng sức; 5) Tiền sử gia đình có người thân đột tử do tim; 6) Nhịp nhanh thất không kéo dài; 7) Tiền sử ngất không rõ nguyên nhân. 1.1.5. Chẩn đoán và điều trị 1.1.5.1. Chẩn đoán Tiêu chuẩn chẩn đoán: BCTPĐ được xác định bởi độ dày thành cơ tim ≥ 15 mm ở một hoặc nhiều vị trí của thất trái mà không gây bởi nguyên nhân thứ phát như tăng huyết áp hoặc hẹp eo động mạch chủ. Đối với người thân thế hệ thứ nhất của bệnh nhân BCTPĐ, phì đại thất trái không rõ nguyên nhân với độ dày thành thất trái ≥ 13 mm đã được chẩn đoán mắc BCTPĐ [6]. Điện tâm đồ: ĐTĐ 12 chuyển đạo được khuyến cáo trong xét nghiệm lần đầu ở tất cả người nghi ngờ mắc BCTPĐ và nên lặp lại ở bệnh nhân bất cứ khi nào triệu chứng bệnh thay đổi. Khi được diễn giải kết hợp với chụp tim, điện tâm đồ có thể đưa ra gợi ý về thiếu máu cục bộ cơ tim, nhồi máu cơ tim, phì đại và xơ hóa cơ tim. Điện tâm đồ liên tục 24 giờ được khuyến cáo sử dụng trong đánh giá nguy cơ đột tử do tim [6]. Siêu âm tim: Siêu âm tim đóng vai trò trung tâm trong chẩn đoán và quản lý BCTPĐ. Siêu âm tim cho phép xác định độ dày thành thất trái, tắc nghẽn đường ra thất trái, bất thường liên quan đến van hai lá và đánh giá chức năng tâm trương, tâm thu. Do đó, siêu âm tim luôn được khuyến cáo là xét nghiệm cơ bản không thể thiếu trong chẩn đoán và quản lý BCTPĐ [5, 6]. Cộng hưởng từ tim mạch: CMR nên được tiến hành trong đánh giá ban đầu ở bệnh nhân nghi ngờ BCTPĐ [6]. Cung cấp thông tin về chức năng và hình thái tương tự siêu âm tim, tuy nhiên hình ảnh CMR có độ phân giải cao hơn, rất hữu hiệu khi hình ảnh siêu âm kém chất lượng hoặc một số vùng phì đại cho độ phân giải kém như thành trước bên, mỏm tâm thất trái hoặc tâm thất phải. 10
  19. Nghiệm pháp gắng sức: Một số yếu tố sinh lý của BCTPĐ chỉ xác định được trong điều kiện gắng sức. Nghiệm pháp này được dùng để xác định sự xuất hiện hoặc gia tăng tắc nghẽn đường ra thất trái khi gắng sức, sự thay đổi của huyết áp khi gắng sức và rối loạn nhịp thất [6]. Xét nghiệm di truyền và sàng lọc gia đình Xét nghiệm di truyền và sàng lọc gia đình đặc biệt có ý nghĩa cho người thân của bệnh nhân mắc BCTPĐ. Theo khuyến cáo của ESC, người thân thế hệ thứ nhất của bệnh nhân nên tiến hành xét nghiệm di truyền [6]. Trường hợp phát hiện mang cùng một đột biến với bệnh nhân, người thân này nên được đánh giá lâm sàng ban đầu, đánh giá lại định kỳ theo thời gian tùy thuộc vào tiến triển của bệnh hoặc sự xuất hiện của triệu chứng tim mạch. Trường hợp không phát hiện đột biến gây bệnh, người này không cần theo dõi định kỳ và chỉ cần xem xét nếu có triệu chứng. Sàng lọc gia đình và xét nghiệm di truyền cho phép phát hiện sớm BCTPĐ ở người thân của bệnh nhân BCTPĐ – nhóm đối tượng có nguy cơ cao, ngay cả khi triệu chứng lâm sàng chưa bộc lộ. Xét nghiệm di truyền cũng làm sáng tỏ những thiếu sót trong chẩn đoán lâm sàng BCTPĐ. Một số bệnh lý di truyền sao hình BCTPĐ hoặc một số bệnh lý tim mạch gây phì đại cơ tim thứ phát như tăng huyết áp, thường bị nhầm lẫn với BCTPĐ trên lâm sàng. Xét nghiệm di truyền là công cụ hữu hiệu để phân biệt các chứng bệnh này với BCTPĐ, giúp bác sỹ đưa ra chiến lược điều trị chính xác và hiệu quả cho từng loại bệnh. 1.1.5.2. Điều trị Bệnh cơ tim phì đại có tắc nghẽn Biện pháp chung: Bệnh nhân mắc BCTPĐ tắc nghẽn được khuyến cáo tránh mất nước, hạn chế rượu bia, tập luyện phù hợp và giảm cân nếu thừa cân [6]. Dùng thuốc: Thuốc được ưu tiên lựa chọn đầu tiên là chẹn β không dãn mạch, ví dụ như propanolol, metoprolol, atenolol. Trong trường hợp không dung nạp thuốc chẹn β, verpamil đơn trị liệu được khuyến cáo làm giảm triệu chứng, tuy nhiên cần thận trọng với đối tượng có độ chênh áp đường ra thất trái cao. Nếu dùng một thuốc không cải thiện triệu chứng, có thể xem xét kết hợp chẹn β với một số thuốc như disopyramide, verapamil diltiazem, thuốc lợi tiểu [6]. 11
  20. Biện pháp xâm lấn: Các biện pháp xâm lấn được cân nhắc khi áp suất đường ra thất trái ≥ 50 mmHg, bao gồm cắt vách liên thất và đốt cồn vách liên thất [6]. Phẫu thuật cắt vách liên thất được khuyến cáo ở bệnh nhân trẻ, trong khi đốt vách liên thất bằng cồn được khuyến cáo cho bệnh nhân lớn tuổi đồng thời mắc nhiều bệnh. Bệnh cơ tim phì đại không tắc nghẽn: Một số thuốc được khuyến cáo là chẹn β, verapamil, diltiazem, ức chế men chuyển/thụ thể angiotensin, thuốc lợi tiểu [6]. Điều trị suy tim trong BCTPĐ: Bệnh nhân có triệu chứng suy tim với LVEF < 50% và không có tắc nghẽn đường ra thất trái nên điều trị bằng thuốc ức chế men chuyển, chẹn thụ thể angiotensin, thuốc chẹn β, thuốc lợi tiểu quai furosemid liều thấp và thuốc kháng thụ thể mineralcorticoid. Trường hợp bệnh nhân suy tim độ III - IV theo phân loại của Hiệp hội Tim mạch New York với LVEF < 50% hoặc LVEF ≥ 50% kết hợp rối loạn chức năng tâm trương nghiêm trọng, bác sỹ có thể cân nhắc biện pháp ghép tim [6, 44]. Xử trí rung nhĩ trong BCTPĐ: Bệnh nhân có nhịp xoang với đường kính tâm nhĩ trái ≥ 45 mm được khuyên nên theo dõi holter điện tâm đồ để phát hiện rung nhĩ. Điều trị bằng thuốc chẹn β, verapamil và diltiazem giúp làm giảm nhịp nhanh thất. Để dự phòng đột tử do nguyên nhân huyết khối, bệnh nhân BCTPĐ có rung nhĩ nên điều trị bằng thuốc chống đông đường uống suốt đời [6]. 1.2. Hệ gen người và y học chính xác 1.2.1. Sơ lược về hệ gen người Hệ gen bao gồm toàn bộ thông tin di truyền của một cá thể, một quần thể hoặc một loài. Người bình thường có hệ gen lưỡng bội, gồm 22 cặp NST thường và 1 cặp NST giới tính. Hệ gen người ước tính bao gồm khoảng 3,2 tỷ cặp bazơ [73]. Thực tế, phần lớn hệ gen người là trình tự không mã hóa. Chỉ khoảng 1,5% hệ gen tương đương 48 Mb chịu trách nhiệm mã hóa amino axit, đó là các trình tự mã hóa trong gen (exon). Tính cả trình tự không mã hóa trong gen (intron) và gen giả, vùng mã hóa và trình tự liên quan đến gen chỉ chiếm 38% hệ gen, trong khi 62% còn lại là vùng ngoài gen. Các trình tự lặp lại rải rác chiếm 1400 Mb tương đương 44% hệ gen người. ADN vi vệ tinh hay trình tự lặp lại ngắn (STR) chiếm khoảng 90 Mb. Ngoài ra, các gen được phân bố khá bất thường dọc theo các nhiễm sắc thể khác nhau của con người. Một số nhiễm sắc thể tương đối giàu gen, trong khi một số khác khá nghèo gen, mật độ từ 12
  21. khoảng 3 gen/Mb ADN đến hơn 20 gen/Mb. Và ngay cả trong cùng một nhiễm sắc thể, các gen có xu hướng tập trung tại một số vùng nhất định [73]. Phần lớn các gen được biết đến có liên quan về mặt lâm sàng là gen mã hóa protein, được phiên mã thành ARN thông tin và cuối cùng được dịch mã thành các loại protein tương ứng, thường là enzyme, protein cấu trúc, thụ thể và protein điều hòa. Hệ gen người có khoảng 19.000 - 20.000 gen mã hóa protein như vậy [22]. Ngoài ra, trong hệ gen còn có những gen tạo ra sản phẩm chức năng là các ARN không mã hóa, đóng góp hàng loạt vai trò quan trọng trong hoạt động của tế bào. 1.2.2. Biến thể trong hệ gen người Ước tính ban đầu là hai cá thể bất kỳ có bộ gen tương đồng đến 99,9% hay nói cách khác bộ gen mỗi người sai khác nhau ở 0,1% số cặp bazơ [26]. Đến năm 2015, “Dự án 1000 bộ gen người” mở rộng giải trình tự hơn 2500 cá thể từ 26 quần thể, kết quả cho thấy một bộ gen điển hình khác với bộ gen tham chiếu ở 4 - 5 triệu vị trí, liên quan đến 20 triệu bazơ tương ứng 0,6% tổng số cặp bazơ [27]. Sự khác biệt di truyền giữa mỗi cá thể có thể xảy ra ở nhiều quy mô, từ những thay đổi tổng thể trong nhiễm sắc thể cho tới những thay đổi nucleotit đơn lẻ. Gần như tất cả các vị trí này là những biến đổi nhỏ trong trình tự, bao gồm biến thể đơn nucleotit và chèn xóa đoạn ngắn (< 50 bp) (indel). Biến thể cấu trúc như biến đổi số lượng bản sao, sắp xếp lại nhiễm sắc thể xảy ra với tần suất thấp nhưng chiếm số lượng cặp bazơ nhiều hơn biến thể đơn nucleotit và chèn xóa ngắn. Bất kỳ loại biến thể nào cũng có thể ảnh hưởng đến bệnh tật và cần được tính đến trong nỗ lực làm sáng tỏ đóng góp của di truyền đến sức khỏe con người. Biến thể trình tự phổ biến nhất là đa hình đơn nucleotit với khoảng 3-5 triệu SNP trong toàn bộ gen [27, 34]. SNP có thể nằm trong vùng chứa gen hoặc vùng liên gen. SNP không đồng nghĩa nằm trong vùng mã hóa của gen, dẫn đến biến đổi trình tự axit amin và được chứng minh là nguyên nhân của nhiều bệnh lý [17]. Trong khi đó, SNP đồng nghĩa không làm thay đổi axit amin do tính chất thoái hóa của codon mã hóa axit amin, nhưng nó vẫn có thể gây ra một số tác động nhất định như gián đoạn phiên mã, dịch mã, giảm độ ổn định của mARN [100]. Thông thường, mỗi bộ gen người mang hàng nghìn SNP không đồng nghĩa trong 20.000 gen mã hóa protein. Kết quả của “Dự án 1000 bộ gen” chỉ ra rằng mỗi bộ gen mang hơn 100 biến thể mất chức năng, khoảng 10.000 biến thể sai nghĩa và 500.000 biến thể ở vùng điều hòa của gen [27]. 13
  22. Sự sắp xếp lại cấu trúc và số lượng nhiễm sắc thể được gọi chung là biến thể cấu trúc, bao gồm mất đoạn, lặp đoạn, thêm đoạn, đảo đoạn và chuyển đoạn NST. Việc mất, lặp hoặc thêm đoạn NST có thể làm thay đổi số lượng bản sao của gen, trong khi đảo và chuyển đoạn NST có thể phá vỡ trình tự gen, nhìn chung đều ảnh hưởng đến cơ chế điều hòa và biểu hiện gen. Thực tế, một bộ gen điển hình chứa 2.100 đến 2.500 biến thể cấu trúc, bao gồm khoảng 1000 biến thể mất đoạn lớn, 160 biến thể số bản sao, hơn 1000 biến thể thêm đoạn và 10 biến thể đảo đoạn [27]. Biến thể cấu trúc đóng góp quan trọng vào đa dạng di truyền giữa các cá thể cũng như căn nguyên của bệnh lý. 1.2.3. Sự biểu hiện của hệ gen người Biểu hiện gen là quá trình sử dụng thông tin từ gen để tổng hợp thành sản phẩm chức năng, thường là protein hoặc ARN không mã hóa và cuối cùng tác động đến kiểu hình. Thông tin di truyền được lưu giữ trong ADN đại diện cho kiểu gen, trong khi kiểu hình là kết quả của việc “giải thích” những thông tin đó. Quá trình tổng hợp protein từ một gen phải trải qua nhiều bước bao gồm phiên mã, cắt nối ARN, dịch mã, biến đổi sau dịch mã và mỗi bước đều có những cơ chế điều hòa biểu hiện nghiêm ngặt. Gần như tất cả tế bào của một con người đều cùng mang một hệ gen giống nhau. Tuy nhiên, không phải 20.000 gen đó cùng hoạt động với mức độ như nhau ở tất cả tế bào. Thực tế, những gen khác nhau ở mô và tế bào khác nhau, thời điểm khác nhau hoạt động ở cường độ khác nhau, tạo nên tính chuyên biệt của mô và tế bào. Hoạt động của gen được kiểm soát bởi sự tác động phức tạp giữa đặc điểm di truyền học và di truyền học biểu sinh. Đặc điểm di truyền học đề cập đến những đặc điểm tìm thấy trong trình tự hệ gen, đóng vai trò quan trọng trong xác định một gen, dạng alen cụ thể, mức độ biểu hiện của nó (các trình tự điều hòa) và cảnh quan hệ gen (cấu hình 3 chiều, thành phần bazơ và thành phần chất nhiễm sắc). Đặc điểm di truyền biểu sinh đề cập đến cơ chế điều hòa biểu hiện gen mà không biến đổi trình tự 4 loại bazơ thông thường. Trong đó, chuỗi xoắn kép ADN cuốn quanh một khối gồm 8 protein histon, tạo ra các thể nhân (nucleosome), cấu thành chất nhiễm sắc (chromatin), ảnh hưởng đến khả năng tiếp cận và hoạt động của gen. Tất cả các yếu tố phải phối hợp một cách có trật tự và hiệu quả. Sự gián đoạn của bất cứ yếu tố điều hòa nào đều có gây ra thay đổi kiểu hình tổng thể của tế bào và dẫn đến bệnh lý. 14
  23. 1.2.4. Y học chính xác Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ đã thông qua định nghĩa về y học chính xác: “Y học chính xác là điều trị y tế phù hợp với đặc điểm cá nhân của từng bệnh nhân để phân loại các cá nhân thành những quần thể nhỏ khác nhau về mức độ nhạy cảm của họ với một bệnh cụ thể hoặc đáp ứng của họ với một phương pháp điều trị cụ thể. Sau đó, can thiệp phòng ngừa hoặc điều trị có thể tập trung vào những người hưởng lợi, tiết kiệm chi phí và tránh tác dụng không mong muốn cho những người bất lợi” [18]. Định nghĩa này cho thấy sức mạnh của y học chính xác nằm ở khả năng hướng dẫn các quyết định chăm sóc sức khỏe, hướng tới phương pháp điều trị hiệu quả nhất cho một cá thể. Cũng theo Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ, “y học cá thể hóa” là một thuật ngữ cũ hơn và có nghĩa gần với “y học chính xác”, xuất hiện lần đầu trong các ấn phẩm xuất bản vào những năm 1999, tuy nhiên khái niệm cốt lõi của lĩnh vực này đã tồn tại từ đầu những năm 1960 [18]. Mặc dù hai thuật ngữ này thường được thay thế cho nhau nhưng cách tiếp cận bệnh nhân của hai khái niệm này có đôi chút khác biệt. “Y học cá thể hóa” đề cập đến phương pháp tiếp cận bệnh nhân và xem xét thông tin di truyền của họ nhưng chú ý đến sở thích, niềm tin, thái độ, kiến thức và bối cảnh xã hội của họ, trong khi “y học chính xác” mô tả mô hình cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe chủ yếu dựa vào dữ liệu và phân tích thông tin. Y học chính xác bắt nguồn từ những tiến bộ trong hiểu biết của chúng ta về hệ gen người và biến thể trong hệ gen. Như đã nói, sự biến đổi trong bộ gen của một người có thể gây ra tác động trực tiếp hoặc gián tiếp khác nhau đến biểu hiện của gen, do đó góp phần làm tăng nguy cơ mắc bệnh. Trong bối cảnh của hệ gen và y học chính xác, câu hỏi quan trọng đặt ra là sự biến đổi trong trình tự hoặc biểu hiện bộ gen ở mức độ nào sẽ ảnh hưởng đến khả năng khởi phát bệnh, xác định hoặc dự báo bệnh tật và cung cấp thông tin liên quan đến quản lý bệnh tật. Sự phát triển của các công nghệ giải trình tự thế hệ mới giúp con người tiếp cận dễ dàng hơn với trình tự bộ gen, một nhân tố thiết yếu trong y học chính xác. Y học chính xác ứng dụng công nghệ tin sinh học để phân tích tập hợp dữ liệu toàn diện từ nhiều lĩnh vực “omics” khác nhau như dữ liệu hệ gen (genomics), dữ liệu ở mức độ phiên mã (transcriptomics), dữ liệu ở mức độ dịch mã (proteomics), đặc điểm biểu sinh (epigenomics), từ đó tiết lộ thông tin chi tiết về sức khỏe và bệnh tật, từ nguyên nhân di truyền ban đầu cho đến hậu quả chức năng, góp phần đánh giá rủi ro cá nhân và hỗ trợ ra quyết định lâm sàng. 15
  24. 1.3. Công nghệ giải trình tự ADN 1.3.1. Lịch sử hình thành và phát triển Xác định trình tự bazơ trong ADN đóng vai trò trung tâm trong sinh học phân tử hiện đại. Trình tự ADN cung cấp cho chúng ta những thông tin di truyền cơ bản nhất mà qua đó các sinh vật có thể được xác định và phân biệt với nhau. Không chỉ vậy, trình tự ADN còn được xem là công cụ hữu hiệu để dự đoán xu hướng phát triển, nguy cơ bệnh lý và đánh giá khả năng đáp ứng thuốc của một cá thể. Do đó, trong suốt hơn nửa thế kỷ qua, các nhà khoa học trên khắp thế giới đã đầu tư rất nhiều thời gian và nguồn lực để phát triển và cải tiến các công nghệ giải trình tự ADN. Phát hiện quan trọng của Watson và Crick về cấu trúc 3 chiều của ADN vào năm 1953 [95] là nền tảng cơ bản để phát triển kỹ thuật giải trình tự ADN. Đến cuối những năm 1970, một số phương pháp giải trình tự ADN đã được hoàn thiện, đó là phương pháp phân cắt hóa học của Maxam và Gilbert [55] và phương pháp dideoxynucleotit của Sanger [75]. Nhờ công trình này, Sanger đã nhận được giải Nobel vào năm 1980 và cho tới tận ngày nay, phương pháp giải trình tự của ông vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong các phòng nghiên cứu sinh học phân tử trên khắp thế giới. Phương pháp này được áp dụng trong một nỗ lực giải mã toàn bộ hệ gen người mang tên “Dự án bộ gen người” kéo dài 13 năm và tiêu tốn gần 3 tỷ đô la [35]. Hiệu ứng của “Dự án bộ gen người” đã mở ra một cuộc cách mạng, thúc đẩy hình thành công nghệ giải trình tự thế hệ tiếp theo với mục tiêu giảm thời gian và chi phí của giải trình trình tự toàn bộ hệ gen tới mức có thể áp dụng thường xuyên trong nghiên cứu và thực hành lâm sàng. Năm 2005, công nghệ giải trình tự ADN thế hệ mới đầu tiên ra đời [45] và cho đến nay, đã có tới 4 thế hệ giải trình tự ADN được phát triển [79]. 1.3.2. Công nghệ giải trình tự qua các thế hệ 1.3.2.1. Giải trình tự thế hệ thứ nhất Giải trình tự bằng phương pháp phân cắt hóa học của Maxam và Gilbert [55] và phương pháp dideoxynucleotit của Sanger [75] được coi là giải trình tự thế hệ đầu tiên. Phương pháp giải trình tự của Sanger được ưu tiên hơn do không đòi hỏi nhiều đồng vị phóng xạ và hóa chất độc hại. Thậm chí khi các phương pháp giải trình tự thế hệ mới đã ra đời, giải trình tự nguyên lý Sanger vẫn được sử dụng rộng rãi do kỹ thuật đơn giản và độ chính xác cao, thích hợp trong giải trình tự đoạn ADN ngắn hoặc số lượng ít gen. 16
  25. Giải trình tự nguyên lý Maxam và Gilbert: Nguyên lý của phương pháp phân cắt hóa học là sử dụng hóa chất để cắt ADN tại vị trí bazơ đặc hiệu, tạo ra các đoạn oligonucleotit có chiều dài hơn kém nhau chỉ 1 nucleotit gọi là các đoạn xếp. Quá trình bắt đầu với thao tác đánh dấu đầu 5’ của sợi đơn ADN bằng 32P, sau đó thực hiện phân cắt hóa học thu các đoạn xếp. Các đoạn này sẽ được sắp hàng lần lượt từ ngắn đến dài và xác định trình tự nhờ điện di trên gel polyacrylamit [1]. Giải trình tự nguyên lý Sanger: Phương pháp dideoxynucleotit dựa trên nguyên tắc bổ sung ddNTP làm kết thúc phản ứng sao chép ADN. Phương pháp này sử dụng đoạn mồi oligonucleotit và ADN polymerase để tổng hợp bản sao có trình tự bổ sung với đoạn ADN cần giải mã. Phản ứng được chia vào bốn ống nghiệm, mỗi ống chứa 4 loại dNTP đánh dấu phóng xạ và một trong 4 loại ddNTP với nồng độ thấp hơn nhiều nồng độ dNTP. Một khi được gắn vào chuỗi ADN đang tổng hợp, ddNTP thiếu nhóm OH ở đầu 3’ sẽ làm kết thúc phản ứng kéo dài chuỗi. Quá trình này tạo ra hàng loạt các đoạn xếp có đầu 5’ giống nhau nhưng khác nhau ở độ dài và loại ddNTP đầu 3’. Các sản phẩm này cũng được sắp hàng theo độ dài và đọc kết quả nhờ điện di [1]. 1.3.2.2. Giải trình tự thế hệ thứ hai Từ thế hệ thứ hai trở đi, các kỹ thuật giải trình tự được gọi chung là giải trình tự thế hệ mới. Ưu điểm nổi bật của các thế hệ mới đó là thông lượng giải trình tự cao, một lần chạy máy có thể giải trình tự đồng thời hàng triệu đoạn ADN thay vì một đoạn ADN như giải trình tự thế hệ thứ nhất. Kỹ thuật giải trình tự thế hệ thứ hai được phát triển từ phương pháp giải trình tự theo nguyên lý Sanger. Chúng cũng dựa trên nguyên tắc tổng hợp trình tự bổ sung bằng enzyme ADN polymerase nhưng không sử dụng ddNTP để kết thúc ngẫu nhiên phản ứng kéo dài chuỗi như phương pháp của Sanger, mà cho phép phản ứng diễn ra bình thường trong khi tín hiệu của từng loại nucleotit được ghi nhận. Các phương pháp giải trình tự thế hệ thứ hai dựa trên các lần đọc ngắn (50 - 300 bp) và độ bao phủ cao, nghĩa là giải trình tự đồng thời hàng loạt đoạn ngắn để đưa ra một trình tự chính xác. Nhiều công nghệ đã được phát triển để tạo ra hàng triệu lần đọc trình tự ADN trong một lần chạy máy nhưng nhìn chung đều gồm các bước: 1) Chuẩn bị thư viện ADN, 2) Khuếch đại các đoạn ADN, 3) Đọc trình tự và sắp xếp các lần đọc [79]. Công nghệ Pyrosequencing: Công nghệ này dựa trên sự giải phóng pyrophosphat (PPi) khi dNTP gắn vào chuỗi, thay vì dùng ddNTP kết thúc chuỗi. Bước 17
  26. đầu tiên là tạo thư viện ADN bằng cách cắt ADN thành đoạn nhỏ 400 - 700 bp và nối đoạn cài (adapter) vào mỗi đoạn ADN. Các đoạn ADN này được khuếch đại bằng PCR nhũ tương dầu nước (emPCR) trong hạt phản ứng riêng rẽ. Tiếp theo, giải trình tự đoạn ADN gắn trên mỗi hạt bằng cách thực hiện phản ứng kéo dài chuỗi với dNTP và ADN polymerase, ghi nhận tín hiệu ánh sáng tạo ra do sự giải phóng PPi trong quá trình này. Công nghệ Ion Torrent: Công nghệ này dựa trên sự giải phóng ion H+ khi một nucleotit kết hợp với bazơ bổ sung với nó. Tương tự phương pháp Pyrosequencing, phương pháp này cũng trải qua các bước tạo thư viện đoạn ADN, PCR nhũ tương và tổng hợp đoạn ADN. Ion H+ giải phóng ra làm thay đổi pH dung dịch và được ghi lại dưới sự thay đổi điện áp bằng cảm biến ion giống như máy đo pH. Công nghệ Illumina: Công nghệ này dựa trên một kỹ thuật gọi là “khuếch đại bắc cầu”. Sau khi được gắn đoạn cài (adapter) thích hợp, các đoạn ADN ngắn (cỡ 500 bp) được khuếch đại theo nguyên tắc bắc cầu với mồi được cố định trên một tấm kính, cho ra hàng triệu bản sao, hình thành các cụm trình tự (cluster). Sau đó, các cụm trình tự được giải trình tự thông qua phản ứng tổng hợp ADN với dNTP được đánh dấu huỳnh quang và dùng camera ghi nhận huỳnh quang tương ứng với từng loại nucleotit. 1.3.2.3. Giải trình tự thế hệ thứ ba Ngược lại với thế hệ thứ hai, các phương pháp giải trình tự thế hệ thứ ba hướng đến các lần đọc dài (> 10 kb). Trong đó, công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất là công nghệ giải trình tự thời gian thực đơn phân tử (SMRT) của Pacific Biociences trên dòng máy PacBio. Sau khi tạo thư viện ADN và gắn đoạn cài, các đoạn ADN được ủ với ADN polymerase cố định ở đáy các lỗ kích thước nano và dNTP được đánh dấu huỳnh quang. Lỗ này cho phép quan sát tín hiệu hình quang đơn phân tử ở đáy lỗ và chỉ dNTP bổ sung với trình tự ADN khuôn mới đến đủ gần và được ghi nhận tín hiệu. Tốc độ của mỗi nucleotit bổ sung trong quá trình tổng hợp được gọi là thời gian giữa các xung. Công nghệ này có khả năng phát hiện các bazơ biến đổi sau dịch mã do thay đổi thời gian giữa các xung, hỗ trợ nghiên cứu về di truyền học biểu sinh. Nhược điểm là tỷ lệ lỗi ngẫu nhiên khá cao nhưng có thể giải quyết được nhờ số lần đọc lớn trong mỗi lỗ [79]. 1.3.2.4. Giải trình tự thế hệ thứ tư Giải trình tự thế hệ thứ tư là công nghệ giải trình tự lỗ nano thời gian thực nhờ vào tín hiệu điện phân tử. Giải trình tự lỗ nano được đề xuất lần đầu vào cuối những năm 18
  27. 1990 và được thương mại hóa bởi Oxford Nanopore Technologies [79]. Nguyên tắc là vận chuyển đoạn ADN dài cần xác định trình tự qua các lỗ kích thước nano và đo dòng điện khác nhau khi mỗi nucleotit đi qua bộ phận phát hiện liên kết. Hai loại hệ thống lỗ nano đang được phát triển là hệ thống màng sinh học và công nghệ cảm biến trạng thái rắn. Hệ thống lỗ nano sinh học sử dụng các protein xuyên màng, phổ biến nhất là Mycrobacterium smegmatis porin A (MspA) và alpha hemolysin (αHL). Công nghệ cảm biến trạng thái rắn sử dụng chất nền kim loại hoặc hợp kim với lỗ kích thước nano cho phép ADN hoặc ARN đi qua. 1.3.3. Giải trình tự toàn bộ hệ gen Ở buổi đầu của WGS, người ta sử dụng phương pháp giải trình tự theo nguyên lý Sanger, kéo dài 13 năm và tiêu tốn gần 3 tỷ đô la [35]. Sự ra đời của các công cụ giải trình tự thế hệ mới vào giữa những năm 2000 [45, 79] đã rút ngắn thời gian và giảm tải chi phí cho một bộ gen. Đến nay, giải trình tự một bộ gen chỉ tốn dưới 1000 đô la và trong khoảng thời gian chỉ còn tính bằng giờ cho đến vài ngày. Hiện tại có ba chiến lược WGS chung: (1) Lần đọc ngắn (khoảng 150 bp) sử dụng công nghệ Illumina với tỷ lệ lỗi thấp trong khoảng 0,1 - 0,5%; (2) Lần đọc dài (10 - 100 kbp) bằng công nghệ đơn phân tử của Pacific Biosciences (PacBio) hoặc Oxford Nanopore Technologies (ONT) với tỷ lệ lỗi cao trong khoảng 10 - 15% và (3) Lần đọc được liên kết sử dụng công nghệ từ 10X Genomics, tạo ra các bản đọc ngắn Illumina chứa mã vạch từ các phân tử dài. Do cân nhắc về chi phí, tiện dụng và độ chính xác, phần lớn các nghiên cứu di truyền học ở người sử dụng WGS đọc ngắn sử dụng nền tảng Illumina HiSeq hoặc NovaSeq. Sau khi giải trình tự thu được các lần đọc ngắn, có hai cách tiếp cận để lắp ráp các lần đọc ngắn thành các chuỗi dài liên tiếp. Cách thứ nhất là lắp ráp de novo. Đây là lựa chọn duy nhất nếu trình tự bộ gen quan tâm chưa có sẵn hoặc chưa từng được giải mã trước đó. Lúc này, trình tự của các lần đọc được so sánh với nhau, sau đó được xếp chồng lên nhau để tạo thành chuỗi trình tự dài hơn. Cách thứ hai đó là lắp ráp dựa vào tham chiếu, liên quan đến việc đối chiếu mỗi lần đọc với trình tự hệ gen tham chiếu, từ đó xây dựng một trình tự tương đồng nhưng không nhất thiết phải giống với trình tự tham chiếu. Đến nay khi đã có sẵn trình tự hệ gen người tham chiếu, cách tiếp cận thứ hai được sử dụng rộng rãi hơn do thuận tiện và chính xác hơn [37]. 19
  28. Một yếu tố quan trọng cần cân nhắc trong WGS là độ bao phủ mong muốn. Để phân biệt các biến thể với lỗi, mỗi bazơ trong hệ gen phải được giải trình tự nhiều lần từ các phân tử ADN ngẫu nhiên. Phạm vi bao phủ sâu cải thiện độ nhạy và độ chính xác trong phát hiện biến thể. Nghiên cứu phát hiện bệnh hiếm gặp thường nhắm mục tiêu phủ sóng sâu hơn (> 30X) để đảm bảo phát hiện tốt biến thể hiếm hoặc biến thể dị hợp tử de novo. Các nghiên cứu mang tính đột phá ban đầu (ví dụ “Dự án 1000 bộ gen” [27]) sử dụng WGS có độ phủ thấp ( 20X) [37]. 1.3.4. Ưu điểm và hạn chế Ưu điểm lớn nhất của giải trình tự thế hệ mới đó là cho phép thực hiện phân tích song song một số lượng lớn các gen, đưa tới cái nhìn toàn diện về thông tin di truyền. Phương pháp này đặc biệt phù hợp trong nghiên cứu các bệnh lý tim mạch do hầu hết chúng đều bị tác động bởi nhiều gen hoặc nhiều yếu tố, bao gồm cả yếu tố môi trường. Hơn nữa, giải trình tự thế hệ mới ngày càng trở nên quan trọng trong nghiên cứu và quản lý bệnh tim mạch do không chỉ cung cấp dữ liệu về SNP đã biết như nghiên cứu tương quan toàn hệ gen (GWAS) mà nó còn có khả năng phát hiện các biến thể hiếm gặp, biến thể chèn xóa ngắn và biến thể số lượng bản sao [72]. Xét nghiệm di truyền thông qua giải trình tự thế hệ mới đã được chứng minh là thành công trong việc xác định đột biến mới gây ra nhiều bệnh lý tim mạch di truyền như là tăng cholesterol máu gia đình, bệnh cơ tim, rối loạn nhịp tim nguyên phát, bệnh tim bẩm sinh, phình và bóc tách động mạch chủ ngực [23]. Tuy nhiên, thực tế việc áp dụng giải trình tự thế hệ mới trong chẩn đoán và quản lý các bệnh lý di truyền còn gặp phải những thách thức. Đến nay, thách thức lớn nhất không phải là xác định kiểu gen mà là phân tích dữ liệu để đưa ra chú giải cho kiểu gen. Công tác này đỏi hỏi thiết lập cơ sở hạ tầng cần thiết (dung lượng và lưu trữ máy tính) cùng nhân sự với chuyên môn cao để phân tích và giải thích toàn diện dữ liệu đầu ra. Ngoài ra, nhiều biến thể trong hệ gen người còn chưa rõ ý nghĩa, không thể cung cấp thông tin chắc chắn về chẩn đoán, tiên lượng và phân tầng nguy cơ. 20
  29. CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Bệnh nhân nữ 19 tuổi được chẩn đoán mắc BCTPĐ bởi bác sỹ của Viện Tim Mạch Quốc gia, Bệnh viện Bạch Mai cùng với 3 thành viên khác trong gia đình cô bao gồm bố, mẹ, chị gái bệnh nhân được tuyển chọn vào nghiên cứu này. Nghiên cứu đã được thông qua bởi Hội đồng đạo đức của Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội (mã số IRB-VN01016). Các đối tượng đều được giải thích kỹ càng trước khi tham gia vào nghiên cứu và được tư vấn về kết quả phân tích gen. 2.2. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu có sự hợp tác giữa Viện Tim Mạch Quốc gia Việt Nam, Bệnh viện Bạch Mai và Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội. Thời gian tiến hành nghiên cứu từ tháng 6 năm 2019 đến tháng 4 năm 2020. Các bước tiến hành nghiên cứu được trình bày trong Hình 2.1. Hình 2.1. Sơ đồ thiết kế nghiên cứu 2.2.1. Đánh giá lâm sàng và thu mẫu sinh phẩm Tất cả các đối tượng được đánh giá lâm sàng toàn diện bởi các bác sĩ tim mạch có kinh nghiệm thông qua hình ảnh siêu âm tim, ĐTĐ 12 chuyển đạo và holter ĐTĐ 24 giờ. Các đối tượng mắc BCTPĐ được xét nghiệm CMR để xác nhận lại chẩn đoán và đặc điểm hình thái cơ tim. Kết quả siêu âm tim và CMR được đánh giá lại bởi các chuyên gia về hình ảnh tim mạch. Thông tin chung, lịch sử gia đình và y tế cũng được thu thập. 21
  30. Tiêu chuẩn chẩn đoán dựa trên hướng dẫn của ESC năm 2014 về BCTPĐ: độ dày thành tâm thất trái ≥ 15 mm và không có bất kỳ nguyên nhân nào khác giải thích cho chứng phì đại cơ tim, đối với người thân của bệnh nhân có độ dày thành tâm thất trái ≥ 13 mm đã được chẩn đoán mắc BCTPĐ. Mẫu máu toàn phần từ tĩnh mạch các đối tượng được thu thập và chống đông bằng EDTA, bảo quản ở -20 oC cho đến khi sử dụng. 2.2.2. Tách chiết ADN tổng số Tách chiết ADN tổng số từ mẫu máu bằng bộ kit thương mại QIAamp DNA Blood Mini Kit (QIAGEN, Đức) theo khuyến cáo của hãng (Phụ lục 1). ADN tổng số sau tách chiết được kiểm tra chất lượng thông qua điện di trên gel agarose 1% và đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 260 nm và 280 nm. 2.2.3. Giải trình tự gen Bước giải trình tự toàn bộ hệ gen được thực hiện bởi công ty Genewiz Suzhou (Trung Quốc). ADN tổng số được giải trình tự trên máy Illumina HiSeq X Ten với độ bao phủ trên 30X. Đột biến gây BCTPĐ được kiểm chứng bằng giải trình tự Sanger. Để kiểm chứng đột biến, đoạn gen MYBPC3 mang đột biến được khuếch đại bằng phản ứng PCR bao gồm các thành phần: ADN khuôn có nồng độ khoảng 30 µg/mL; dNTP 2 mM với nồng độ 0,2 mM; đệm HF buffer 10X với nồng độ 1X; mồi xuôi 10 µM với nồng độ 0,3 µM; mồi ngược 10 µM với nồng độ 0,3 µM; Phusion ADN polymerase 5 u/µL với nồng độ 0,03 u/µL và thêm nước khử ion đến thể tích cuối cùng là 25 µL. Chu trình PCR được tiến hành như sau: Biến tính: 95 oC trong 5 phút; 35 chu kỳ: 95 oC trong 30 giây, 60,5 oC trong 45 giây, 72 oC trong 1 phút; và kết thúc: 72 oC trong 5 phút. Trong đó, cặp mồi đặc hiệu được thiết kế có trình tự như sau: Mồi xuôi: 5’-CTGACTTGGATCTCACCC-3’ Mồi ngược: 5’-ACCATCTTCTCAGCCTCC-3’ Sản phẩm PCR được gửi đi tinh sạch và giải trình tự Sanger bởi công ty First Base (Malaysia). Kết quả giải trình tự đoạn gen được đọc bằng phần mềm BioEdit 7.1.9 và so sánh với trình tự sẵn có trên CSDL GenBank ( bằng công cụ BLAST, từ đó xác định kiểu gen của đối tượng. 22
  31. 2.2.4. Phân tích dữ liệu Quy trình phân tích dữ liệu hệ gen bao gồm 4 bước chính: 1) Kiểm tra chất lượng dữ liệu; 2) Sắp hàng trình tự với hệ gen tham chiếu; 3) Xác định các biến thể di truyền dạng điểm hoặc các đoạn chèn/xóa ngắn; 4) Chú giải chức năng và mối liên hệ với kiểu hình của các biến thể di truyền. Kiểm tra chất lượng dữ liệu: Đối với nền tảng Illumina Hiseq, chất lượng nucleotit được đánh giá thông qua điểm chất lượng Phred, tính bằng công thức: 푄 = −10 푙표 10 푃. Trong đó, P là xác suất nucleotit đó bị sai. Tương tự, điểm Phred cũng dùng để đánh giá chất lượng của các đoạn đọc ngắn và dựa trên điểm chất lượng của từng nucleotit trong đoạn. Thông thường, điểm chất lượng từ 30 trở lên được coi là có độ tin cậy cao. Sắp hàng trình tự: Dữ liệu đầu vào là bộ gen tham chiếu và bộ dữ liệu bộ gen đưa ra từ máy giải trình tự. Các đoạn ngắn ADN được sắp xếp theo hệ gen người tham chiếu phiên bản hg38 bằng 2 công cụ được sử dụng rộng rãi hiện nay là Burrows – Wheeler Aligner (BWT) [40] và Bowtie-2 [36]. Xác định biến thể di truyền: Dữ liệu đầu vào là các đoạn ngắn ADN đã được xác định vị trí trên hệ gen tham chiếu. Các SNP và chèn/xóa đoạn ngắn < 50 bp được xác định bằng mô hình kết hợp 2 cách sắp hàng trình tự và 3 thuật toán thống kê GATK [56], Platyplus [94] và Freebayes. Chú giải biến thể: Phần mềm Annovar [93] được sử dụng để dự đoán loại biến thể, tác động của biến thể đến cấu trúc và chức năng của protein tương ứng. Cuối cùng, khả năng gây bệnh của biến thể được chú giải dựa vào CSDL về đột biến gen người (Human genome mutation database) [82]. 23
  32. CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Dữ liệu lâm sàng và cận lâm sàng 3.1.1. Thông tin chung và khám lâm sàng Bệnh nhân nữ 19 tuổi đến bệnh viện vì khó thở khi gắng sức và đau thắt ngực. Triệu chứng xuất hiện lần đầu khi cô 10 tuổi và đã được chẩn đoán mắc BCTPĐ bằng siêu âm tim ở tuổi 11. Bố bệnh nhân 53 tuổi được phát hiện mắc BCTPĐ sau khi tham gia vào nghiên cứu này và chỉ bị khó thở nhẹ khi gắng sức. Mẹ bệnh nhân 50 tuổi và chị gái bệnh nhân 26 tuổi không có bất cứ triệu chứng nào và được chẩn đoán không mắc BCTPĐ.Cả 4 thành viên trong gia đình này đều không có tiền sử ngất hoặc tiền ngất. Tại thời điểm khám lâm sàng, nhịp tim của bệnh nhân được ghi nhận là 65 nhịp/phút, nhịp tim của bố bệnh nhân là 90 nhịp/phút. Huyết áp đo được của bệnh nhân là 120/80 mmHg, huyết áp của bố bệnh nhân là 140/80 mmHg. 3.1.2. Dữ liệu cận lâm sàng Tổng hợp dữ liệu cận lâm sàng của bốn đối tượng được trình bày trong Bảng 3.1. Kết quả cận lâm sàng của mẹ và chị gái bệnh nhân bình thường, trong khi bệnh nhân và bố có những bất thường về hình thái và chức năng cơ tim. Siêu âm tim cho thấy bệnh nhân phì đại thành thất trái với với vị trí dày nhất đo được là 28,36 mm, dấu hiệu vận động bất thường ra trước của lá trước van hai lá thì tâm thu, hở van hai lá nhẹ và giãn tâm nhĩ trái nặng. Kết quả siêu âm tim của bố bệnh nhân nghi ngờ phì đại vách liên thất giữa với độ dày thành tối đa là 14,26 mm. Đánh giá CMR xác nhận chứng phì đại cơ tim trên bệnh nhân và bố bệnh nhân với độ dày thành thất trái đo được lần lượt là 20,2 mm và 15,0 mm. Bệnh nhân được xác định phì đại cơ tim với kiểu hình loại II, bố bệnh nhân phì đại cơ tim với kiểu hình loại I theo phân loại của Maron B.J [48]. Bảng 3.1. Dữ liệu cận lâm sàng của các đối tượng Bệnh nhân Bố Mẹ Chị gái Điện tâm đồ ĐTĐ 12 chuyển ST chênh Block nhánh Bình thường Bình thường đạo xuống ở V4-V6 phải Block nhĩ thất độ 1 24
  33. Holter ĐTĐ 24 giờ Rung nhĩ kịch Nhịp nhanh - - phát thất không Nhịp nhanh kéo dài thất không kéo dài Siêu âm tim Độ dày thành tối đa 28,36 14,26 7,3 6,5 (mm) Độ chênh áp đường 7,9 0 0 0 ra thất trái (mmHg) Rối loạn chức năng Độ I Độ II Không Không tâm trương LVEF (%) 63 56 65 67 CMR Độ dày thành tối đa 20,2 15,0 - - (mm) LVEF (%) 57,9 56,9 - - Kiểu hình Loại II Loại I - - Hình thái thất trái Bất thường Bất thường - - Tín hiệu muộn với Có Có - - Gadolinium Quản lý Chẩn đoán BCTPĐ BCTPĐ Bình thường Bình thường Điều trị Chẹn beta Chẹn beta Không Không Acenocoumarol 3.2. Dữ liệu hệ gen 3.2.1. Dữ liệu hệ gen liên quan đến BCTPĐ Thông qua WGS, 22 gen nhạy cảm BCTPĐ và 13 gen liên quan đến sao hình BCTPĐ (Bảng 3.2) đã được phân tích. Kết quả phân tích các gen này cho thấy bệnh nhân và bố mình cùng mang kiểu gen dị hợp tử c.G2308A (p.Asp770Asn) trong exon 22 của gen MYBPC3. Ngoại trừ đột biến c.G2308A trên gen MYBPC3, không có đột biến 25
  34. nào được xác định trong 34 gen còn lại ở cả 4 bệnh nhân. Kết quả giải trình tự gen theo nguyên lý Sanger đã xác nhận sự hiện diện của dạng biến thể MYBPC3 ở bệnh nhân và bố bệnh nhân (Hình 3.5). Hai phương pháp giải trình tự này cho kết quả tương đồng, chứng tỏ phương pháp giải trình tự thế hệ mới trong nghiên cứu này có độ chính xác cao và các biến thể phát hiện được bằng giải trình tự thế hệ mới là đáng tin cậy. Bảng 3.2. Gen liên quan đến BCTPĐ được phân tích trong nghiên cứu Gen Locus Protein Kết quả Sợi dày 1. MYH7 14q11.2–q12 Chuỗi nặng β-myosin BT 2. MYL2 12q23–q24.3 Chuỗi nhẹ myosin 2 BT 3. MYL3 3p21.2–p21.3 Chuỗi nhẹ myosin 3 BT 4. MYH6 14q11.2–q12 Chuỗi nặng α-myosin BT 5. TTN 2q24.3 Titin BT Sợi mỏng 6. ACTC 15q14 α-actin cơ tim BT 7. TNNC1 3p21.3–p14.3 Troponin C1 BT 8. TNNI3 19p13.4 Troponin I3 BT 9. TNNT2 1q32 Troponin T2 BT 10. TPM1 15q22.1 α-tropomyosin BT Sợi trung gian 11. MYBPC3 11p11.2 Protein C liên kết myosin BN và bố BN có biến thể c.G2308A (rs36211723) 12. LMNA 1q22 Lamin BT Đĩa Z 13. ACTN2 1q42–q43 α-actinin 2 BT 14. CSRP3 11p15.1 Protein LIM của tim BT 15. LBD3 10q22.2–q23.3 Miền liên kết LIM 3 BT 16. MYOZ2 4q26–q27 Myozenin 2 BT 17. NEXN 1p31.1 Protein liên kết sợi actin BT 26
  35. 18. TCAP 17q12–q21.1 Telethonin BT 19. VCL 10q22.1–q23 Vinculin/metavinculin BT Quản lý canxi 20. CASQ2 1p13.1 Calsequestrin 2 BT 21. JPH2 20q12 Junctophilin-2 BT 22. PLN 6q22.1 Phospholamban BT Sao hình BCTPĐ 23. TAZ Xq28 Tafazzin BT 24. DTNA 18q12 α-dystrobrevin BT 25. PRKAG2 7q35–q36.36 Protein kinase hoạt hóa AMP BT 26. LAMP2 Xq24 Protein màng liên kết với BT lysosom 2 27. GAA 17q25.2–q25.3 Alpha-1,4-glucosidase BT 28. GLA Xq22 Alpha-galactosidase A BT 29. AGL 1p21 Amylo-1,6-glucosidase BT 30. FXN 9q13 Frataxin BT 31. PTPN11 12q24.1 Tyrosine phosphatase không BT thụ thể tuýp 11 32. RAF1 3p25 Protein kinase serin/threonin BT 33. KRAS 12p12.1 GPTase tương đồng gen sinh BT ung KRAS 34. SOS1 2p22-p21 Yếu tố trao đổi guanin cho BT protein RAS 35. TTR 18q12.1 Transthyretin BT BN: Bệnh nhân; BT:Bốn đối tượng đều bình thường, không phát hiện đột biến. Hình 3.1. Kết quả giải trình tự Sanger vùng gen MYBPC3 của bệnh nhân (A) và bố bệnh nhân (B). Mũi tên đỏ chỉ vị trí đột biến c.G2308A 27
  36. 3.3.2. Dữ liệu hệ gen liên quan đến các vấn đề sức khỏe khác Thông qua WGS, không chỉ các gen liên quan đến BCTPĐ, dữ liệu về bất cứ gen nào cũng có thể được trích xuất. Trong nghiên cứu này, chúng tôi lựa chọn trích xuất dữ liệu và chú giải kiểu gen của 41 gen liên quan đến một số vấn đề sức khỏe khác, bao gồm 12 gen liên quan đến một số bệnh lý tim mạch khác, 15 gen liên quan bệnh ung thư có tính di truyền, 5 gen liên quan đến bệnh di truyền đơn gen thể lặn, 4 gen liên quan đến dinh dưỡng và chuyển hóa, 2 gen liên quan đến tập luyện thể dục thể thao, 2 gen liên quan đến bệnh chuyển hóa và 1 gen liên quan đến đáp ứng thuốc (Bảng 3.3). Ở cả bốn thành viên, không phát hiện các biến thể gây bệnh tim mạch khác, ung thư và bệnh di truyền đơn gen thể lặn. Các biến thể ảnh hưởng đến luyện tập thể dục thể thao là rs1815739 (gen ACTN3) và rs1130864 (gen CRP). Trong đó, bệnh nhân và mẹ mang kiểu gen dị hợp ở rs1815739, liên quan đến tiềm năng vận động thể chất khác với bố và chị gái. Cả gia đình này đều có nguy cơ cao bị viêm xương khớp với kiểu gen đồng hợp đột biến ở rs143383 thuộc gen GDF5. Bệnh nhân có kiểu gen dị hợp đột biến tại rs1801133 (gen MTHFR) làm tăng nguy cơ thiếu hụt vitamin B12 và axit folic. Ngoại trừ mẹ bệnh nhân, ba thành viên còn lại có kiểu gen dị hợp ở rs12979860 (gen IFNL3) gây ra đáp ứng kém với thuốc alfa peginterferon. Bảng 3.3. Đa hình liên quan đến một số vấn đề sức khỏe khác của các đối tượng Gen đã phân tích Kiểu gen Nhận xét (SNP) BN Bố Mẹ Chị gái Bệnh lý tim mạch Bệnh nhịp nhanh thất RYR2 - - - - BT do catecholamin Bệnh cơ tim thất phải PKP2; DSP; - - - - BT gây loạn nhịp DSC2; DSG2; TMEM43 Hội chứng QT dài KCNQ1; KCNH2; - - - - BT Hội chứng Brugada SCN5A Bệnh tăng cholesterol LDLR; APOB; - - - - BT máu gia đình PCSK9 Ung thư 28
  37. Ung thư vú BRCA1; BRCA2; - - - - BT TP53;PTEN; STK11; CDH1 Ung thư buồng trứng BRCA1; BRCA2; - - - - BT MLH1; MSH2; STK11 Ung thư tử cung MLH1; MLH2; - - - - BT MSH6; PMS2; PTEN; STK11 Ung thư đại trực MLH1; MSH2; - - - - BT tràng MSH6; PMS2; APC; MUTYH; STK11; BMPR1A; SMAD4 Ung thư tuyến giáp PTEN - - - - BT Ung thư dạ dày MLH1; MSH2; - - - - BT STK11; BMPR1A; SMAD4 Ung thư tụy STK11; BRCA2 - - - - BT Bệnh di truyền đơn gen thể lặn Thiếu máu beta- HBB - - - - BT thalassemia Bệnh xơ nang CFTR - - - - BT Bệnh tăng sản thượng CYP21A2 - - - - BT thận Bệnh Wilson ATP7B - - - - BT Bệnh thiếu hụt citrin SLC25A13 - - - - BT Dinh dưỡng và chuyển hóa Vitamin B2 và axit MTHFR CT CT - TT TT: nguy cơ folic (rs1801133) cao thiếu hụt Vitamin C SLC23A1 - - - - BT Vitamin D GC - - - - BT 29
  38. Cafein CYP1A2 CA - CA - CA: chuyển (rs762551) hóa chậm Tập luyện thể dục thể thao Kiểu luyện tập ACTN3 TT CT TT CT CT: sức mạnh; (rs1815739) TT: sức bền Khả năng hồi phục CRP (rs1130864) GG GA GA GA BT Bệnh chuyển hóa Viêm xương khớp GDF5 (rs143383) AA AA AA AA Nguy cơ cao Tiểu đường tuýp 2 TCF7L2 - - - - BT Đáp ứng thuốc Peginterferon α-2a IFNL3 CT CC CT CT CT: đáp ứng Peginterferon α-2b (rs12979860) kém BN: bệnh nhân; -: Không phát hiện biến thể bất lợi; BT: Bình thường 30
  39. CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN 4.1. Dữ liệu lâm sàng và cận lâm sàng 4.1.1. Thông tin chung BCTPĐ di truyền trên nhiễm sắc thể thường nên nam và nữ đều có nguy cơ mắc bệnh tương đương nhau. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy có sự khác biệt về biểu hiện lâm sàng, tiến triển và tiên lượng bệnh giữa nam và nữ. Nữ giới có tuổi trung bình lúc chẩn đoán bệnh lần đầu cao hơn, biểu hiện triệu chứng lâm sàng thường xuyên, tiên lượng xấu và tỷ lệ sống thấp hơn nam giới [28, 91]. Tiến triển bệnh nặng hơn ở nữ giới bao gồm tắc nghẽn đường ra thất trái, hở van hai lá nhiều hơn; rối loạn chức năng tâm trương, tăng áp động mạch phổi nặng hơn; hoạt động gắng sức tim phổi kém hơn nam giới. Tương đồng với các nghiên cứu trước đó, trong nghiên cứu này của chúng tôi, bệnh nhân nữ có triệu chứng lâm sàng nghiêm trọng hơn so với bố cô, biểu hiện bằng khó thở nhiều hơn đi kèm với đau thắt ngực. Các kết quả cận lâm sàng cũng cho thấy bệnh nhân nữ tiến triển bệnh nặng hơn và tiên lượng có xu hướng xấu hơn so với bố cô. So sánh với tuổi trung bình lúc chẩn đoán BCTPĐ là 49,5 tuổi theo nghiên cứu của Adalsteinsdottir và cs [3] hay 50,7 tuổi theo nghiên cứu của Sheikh và cs [77], bệnh nhân nữ trong nghiên cứu này khởi phát bệnh và được chẩn đoán từ rất sớm. BCTPĐ là một bệnh lý di truyền biểu hiện ở gia đoạn trưởng thành nhiều hơn là ở giai đoạn trẻ nhỏ. Theo thống kê tại Mỹ từ năm 2001 đến năm 2014, tỷ lệ trẻ em nhập viện vì BCTPĐ là 0,22 ca/10.000 trẻ/ năm, tuy nhiên cao hơn ở nhóm trẻ 10 - 18 tuổi (0,31 ca) [74]. Các nghiên cứu cho thấy rằng BCTPĐ ở trẻ em và thanh thiếu niên có tiến triển nhanh hơn, đồng thời tỷ lệ vong của nhóm trẻ em có triệu chứng cao hơn so với người lớn [5, 74]. Giống như bố bệnh nhân, phần lớn bệnh nhân BCTPĐ được phát hiện bệnh tương đối muộn, do diễn biến bệnh từ từ, triệu chứng không điển hình hoặc thậm chí không có triệu chứng nên dễ dàng bị bỏ qua [47]. 4.1.2. Khám lâm sàng Bệnh nhân có những triệu chứng điển hình nhất của BCTPĐ, bao gồm khó thở khi gắng sức và đau thắt ngực. Nhiều nghiên cứu khác chứng minh đây là những triệu chứng cơ năng thường gặp nhất ở bệnh nhân BCTPĐ. Trong tổng số 425 bệnh nhân tham gia nghiên cứu của Sheikh và cs, khó thở xuất hiện ở 198 bệnh nhân (47%), đau thắt ngực xuất hiện ở 194 bệnh nhân (45,6%) [77]. Đau thắt ngực là biểu hiện thường gặp 31
  40. thứ hai sau khó thở khi nó được báo cáo ở 25 - 30% bệnh nhân mắc BCTPĐ theo nghiên cứu của Elliott và nghiên cứu của Pasternac [21, 68]. Trái ngược với bệnh nhân có biểu hiện điển hình, bố của bệnh nhân hầu như không có triệu chứng, chỉ bị khó thở nhẹ khi gắng sức và chỉ được phát hiện bệnh sau khi tham gia vào nghiên cứu này. Trường hợp bệnh nhân BCTPĐ không có triệu chứng như vậy khá phổ biến và đôi khi, đột tử có thể là biểu hiện đầu tiên của bệnh. Trong nghiên cứu thực hiện trên 4111 đối tượng của Maron, đa số bệnh nhân BCTPĐ không có triệu chứng và chỉ được phát hiện một cách tình cờ thông qua các lần khám sức khỏe định kỳ [47]. BCTPĐ không triệu chứng gây ra khó khăn trong việc phát hiện bệnh, phân tầng nguy cơ và đưa ra chiến lược quản lý bệnh hiệu quả. 4.1.3. Dữ liệu cận lâm sàng 4.1.3.1. Điện tâm đồ Trong chẩn đoán BCTPĐ, ĐTĐ là một công cụ có giá trị vì nó giúp phát hiện phì đại thất trái, sóng điện tim bất thường và gợi ý kiểm tra thêm siêu âm tim hoặc CMR. Bệnh nhân và bố bệnh nhân đều có những thay đổi bất thường trên ĐTĐ nhưng những thay đổi của bệnh nhân thường gặp hơn so với bố bệnh nhân. Theo nghiên cứu của Mcleod và cs, 94% bệnh nhân BCTPĐ có những đặc điểm bất thường trên ĐTĐ [57]. Các đặc điểm bất thường phổ biến trên ĐTĐ của bệnh nhân BCTPĐ bao gồm phì đại thất trái, sóng ST-T không đặc hiệu và sóng Q bất thường, trong khi block nhánh hoàn toàn tương đối hiếm gặp. Trong số 425 bệnh nhân BCTPĐ tham gia nghiên cứu của Sheikh và cs, 93% bệnh nhân có dấu hiệu bất thường trên ĐTĐ; 73,4% bệnh nhân có sóng T đảo ngược ở chuyển đạo bên; 48,9% bệnh nhân có ST chênh xuống; 43,1% bệnh nhân có dấu hiệu lớn thất trái trên ĐTĐ và chỉ 4,2% bệnh nhân có block nhánh [77]. Đánh giá holter ĐTĐ 24 giờ rất hiệu quả trong phát hiện các rối loạn nhịp tim của BCTPĐ. Bất thường nhịp tim ở bệnh nhân và bố bệnh nhân bao gồm rung nhĩ kịch phát và nhịp nhanh thất không kéo dài đã được báo cáo ở nhiều bệnh nhân BCTPĐ khác [2, 3]. Rung nhĩ là rối loạn nhịp phổ biến trong BCTPĐ và là yếu tố chính dự báo tử vong liên quan đến suy tim. Nhịp nhanh thất không kéo dài được định nghĩa là ≥ 3 nhịp thất liên tiếp với tốc độ ≥ 120 nhịp/phút kéo dài 30 giây [6]. Nghiên cứu trên 180 bệnh nhân BCTPĐ của Adalsteinsdottir và cs ghi nhận 27% bệnh nhân rung nhĩ và 15% bệnh nhân có nhịp nhanh thất không kéo dài [3]. Nhịp nhanh thất không kéo dài cũng được báo cáo 32
  41. ở 25% người lớn mắc BCTPĐ theo nghiên cứu của Adabag và cs [2]. Theo hướng dẫn của ESC, nhịp nhanh thất không kéo dài là một trong những yếu tố nguy cơ đột tử do tim ở bệnh nhân BCTPĐ vì những cơn nhịp nhanh như vậy có thể dẫn đến rung thất - nguyên nhân thông thường của đột tử do tim [6]. Ngoài ra, do có các cơn rung nhĩ nên bệnh nhân được chỉ định dùng thuốc chống đông đường uống để dự phòng huyết khối tắc mạch. 4.1.3.2. Chẩn đoán hình ảnh Phì đại cơ tim Độ dày thành cơ tim lớn nhất đo được tại bất kỳ vị trí nào trong buồng thất trái ở cuối kỳ tâm trương được coi là độ dày thành tối đa và là chỉ số để đánh giá mức độ phì đại thất trái. Kết quả siêu âm tim và ĐTĐ đều cho thấy bệnh nhân và bố bị phì đại thành thất trái, với độ dày thành phù hợp với tiêu chuẩn chẩn đoán BCTPĐ. Tuy nhiên, độ dày thành cơ tim của bố bệnh nhân nhỏ hơn so với bệnh nhân và chỉ vừa đạt giới hạn dưới của tiêu chuẩn chẩn đoán BCTPĐ, rất dễ dàng bị bỏ qua trong các xét nghiệm chẩn đoán thông thường. Một số nghiên cứu đã được thực hiện để xác định mối liên quan giữa độ dày thành thất trái với biểu hiện và tiên lượng bệnh. Maron và cs đã tìm thấy mối tương quan phi tuyến tính giữa độ dày thành thất trái và phân loại chức năng của Hiệp hội Tim Mạch New York [54]. Theo đó, các triệu chứng rõ rệt thường liên quan đến phì đại thất trái ở mức độ trung bình (độ dày thành từ 16 đến 24 mm) nhưng hạn chế hơn với phì đại nặng (> 30 mm) hoặc phì đại nhẹ ( 30 mm) không đột tử mà đột tử xảy ra thường xuyên hơn ở nhóm bệnh nhân có độ dày thành tối đa < 30 mm [20]. Nhóm tác giả này cũng nhận thấy rằng nguy cơ đột tử bị ảnh hưởng bởi các yếu tố lâm sàng như 33
  42. tiền sử gia đình có người đột tử, ngất, nhịp nhanh thất không kéo dài hay đáp ứng huyết áp khi gắng sức, hơn là độ dày thành thất trái. Kiểu hình BCTPĐ BCTPĐ là một bệnh cực kỳ không đồng nhất và một số kiểu hình đã được mô tả suốt nhiều năm qua [10, 48]. Những năm 1960, chỉ có hai kiểu hình BCTPĐ được xem xét bao gồm loại phổ biến hơn là BCTPĐ tắc nghẽn (70% bệnh nhân BCTPĐ) và một loại ít phổ biến hơn là BCTPĐ không tắc nghẽn (30% bệnh nhân BCTPĐ) [10]. Theo cách phân loại này, bố bệnh nhân mang kiểu hình BCTPĐ không tắc nghẽn, bệnh nhân mang kiểu hình BCTPĐ. Mức chênh áp 7,9 mmHg qua siêu âm tim thấp hơn giới hạn xác định tắc nghẽn (30 mmHg) nhưng giá trị độ chênh áp đường ra thất trái không cố định và thường có tính chất thời điểm. Độ chênh áp của bệnh nhân có thể tăng lên do nguyên nhân sinh lý như tư thế đứng, sau ăn, uống rượu hay hoạt động gắng sức [6]. Với dấu hiệu tắc nghẽn đường ra thất trái trên siêu âm tim và CMR, tiên lượng của bệnh nhân có vẻ xấu hơn so với bố cô. Theo nghiên cứu của Maron và cs, bệnh nhân có tắc nghẽn đường ra thất trái có nguy cơ tử vong và tiến triển thành các triệu chứng sung huyết nặng cao gấp 4 lần so với bệnh nhân không tắc nghẽn [52] Năm 1981, Maron BJ và cs đã công bố cách phân loại kiểu hình bao gồm: loại I: phì đại liên quan đến đáy vách ngăn; loại II: phì đại liên quan đến toàn bộ vách ngăn; loại III: phì đại liên quan đến vách ngăn và ít nhất một phần thành tự do của thất trái; loại IV: phì đại đỉnh thất trái [48]. Trong nghiên cứu này, chúng tôi áp dụng cách phân loại của Maron vì đây là cách phân loại phổ biến dựa trên phân bố vị trí phì đại. Nghiên cứu trên 125 bệnh nhân BCTPĐ của Maron và cs báo cáo 10% bệnh nhân kiểu hình loại I và 20% bệnh nhân kiểu hình loại II [48]. Nghiên cứu trên 271 bệnh nhân của Reant và cs ghi nhận 11% bệnh nhân kiểu hình loại I và 47% bệnh nhân kiểu hình loại II, trong đó bệnh nhân thuộc kiểu hình loại II thường mắc BCTPĐ có tính chất gia đình [69]. Đáng chú ý, cả hai nghiên cứu đều thống nhất rằng bệnh nhân có kiểu hình loại I thường ít gặp phải các triệu chứng từ vừa đến nghiêm trọng, đồng thời ít hình thành tắc nghẽn đường ra thất trái hơn so với bệnh nhân có kiểu hình loại II. Ngoài ra, kiểu hình loại I thường có khuynh hướng xuất hiện ở nhóm bệnh nhân lớn tuổi hơn so với các loại kiểu hình khác [48, 69]. Tương đồng với các báo cáo trước đó, trong nghiên cứu của chúng tôi, người bố mang kiểu hình loại I biểu hiện bệnh ít nghiêm trọng hơn người con mang kiểu hình loại II. 34
  43. Phân suất tống máu Bằng cả hai phương pháp chẩn đoán hình ảnh là siêu âm tim và CMR, bệnh nhân và bố của bệnh nhân đều được xác nhận phì đại cơ tim với phân suất tống máu tâm thu thất trái bảo tồn (LVEF ≥ 50%). Đây là diễn biến hoàn toàn bình thường và phổ biến trong BCTPĐ. Nghiên cứu của Reant và cs trên 271 bệnh nhân mắc BCTPĐ báo cáo rằng hầu hết bệnh nhân LVEF bình thường, thậm chí tăng và chỉ một số rất ít bệnh nhân cho thấy LVEF giảm [69]. Tuy nhiên, thực tế LVEF không phải một thông số phản ánh tốt chức năng tâm thu thất trái khi cơ tim có hiện tượng phì đại. Bằng cách sử dụng một số kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh hiện đại như siêu âm tim ba chiều thời gian thực hay đánh dấu mô hai chiều, nghiên cứu của Huang và cs cho thấy các thông số về vận tốc và mức độ co dãn dọc của cơ tim ở vị trí phì đại thường giảm, ngay cả khi thông số LVEF bình thường [33]. Rối loạn chức năng tâm trương Cả bệnh nhân và bố bệnh nhân đều có biểu hiện rối loạn chức năng tâm trương với mức độ nặng hơn ở người bố. Theo khuyến cáo lâm sàng của Hiệp hội Siêu âm tim Hoa Kỳ, đây là một bất thường phổ biến, có thể quan sát được ở khoảng 80% bệnh nhân BCTPĐ bất kể kiểu hình hình thái và thường xuất hiện từ giai đoạn sớm khi chưa có biến chứng [63]. Chúng tôi nhận thấy rằng biểu hiện rối loạn chức năng tâm trương trên hai đối tượng này phù hợp với diễn biến sinh lý bệnh tự nhiên của BCTPĐ. Hội siêu âm tim Hoa Kỳ và Hội hình ảnh tim mạch Châu Âu cũng khuyến cáo rằng bệnh nhân lớn tuổi có xu hướng rối loạn chức năng tâm trương nặng hơn so với bệnh nhân trẻ tuổi do lão hóa dẫn đến những thay đổi trong tim và mạch máu, đặc biệt là giảm dãn thất trái [64]. Tín hiệu muộn với gadolinium Hình ảnh CMR của bệnh nhân và bố bệnh nhân ghi nhận tăng tín hiệu muộn với gadolinium tại các vị trí cơ tim phì đại cho thấy sự hình thành xơ hóa tại các vị trí này. Do các mao mạch xơ hóa và suy giảm chức năng, sự phân bố gadolinium tăng lên, đồng thời quá trình thải trừ gadolinium ở những vùng này kéo dài bất thường so với vùng cơ tim bình thường. Tăng tín hiệu muộn với gadolinium có thể liên quan đến tăng độ cứng, giảm khả năng đàn hồi và cản trở tái tạo cơ tim. Đánh giá tăng tín hiệu muộn với gadolinium trước khi điều trị can thiệp tắc nghẽn đường ra thất trái có thể hữu ích trong việc lựa chọn liệu pháp thích hợp nhất, thông qua đánh giá mức độ xơ hóa của vách ngăn 35
  44. liên thất [6]. Tăng tín hiệu muộn với gadolinium là tình trạng phổ biến trong BCTPĐ khi xuất hiện ở 63% bệnh nhân trong nghiên cứu của Sheikh và cs [77]; 67% bệnh nhân trong nghiên cứu của Reant và cs [69]. Các dữ liệu về tăng tín hiệu muộn với gadolinium làm tăng nguy cơ đột tử chưa được báo cáo đầy đủ, vì thế đến nay, dấu hiếu này chưa được xếp vào nhóm yếu tố dự đoán nguy cơ đột tử theo hướng dẫn chẩn đoán và điều trị BCTPĐ của ESC [6]. 4.2. Dữ liệu hệ gen 4.2.1. Biến thể liên quan đến BCTPĐ 4.2.1.1. Gen MYBPC3 Suốt thập kỷ qua, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để xác định các gen và đột biến liên quan đến BCTPĐ. Kết quả cho thấy BCTPĐ phần lớn liên quan đến đột biến trên các gen mã hóa protein tơ cơ trên sợi cơ tim và đĩa Z. Một số ít khoảng 5 - 10% trường hợp BCTPĐ là do các đột biến trên gen không mã hóa protein sacromere liên quan đến bệnh lý thần kinh - cơ, rối loạn chuyển hóa hoặc hội chứng di truyền [3, 4, 89]. Trong đó, gen MYBPC3 là một gen gây BCTPĐ điển hình với tần số đột biến được báo cáo khác nhau giữa các nghiên cứu. Nghiên cứu của Alfares và cs trên 2912 bệnh nhân BCTPĐ ghi nhận hơn 30 gen liên quan đến BCTPĐ, tỷ lệ phát hiện đột biến trên MYBPC3 là 50%. Cùng với gen MYH7, gen MYBPC3 được coi là gen nhân quả mạnh mẽ nhất khi phần lớn bệnh nhân dương tính với xét nghiệm kiểu hình mang đột biến gây bệnh hoặc có khả năng gây bệnh trên 2 gen này [4]. Adalsteinsdottir và cs tiến hành phân tích kiểu gen của 151 bệnh nhân BCTPĐ và phát hiện được 58% bệnh nhân mang một đột biến duy nhất trên gen MYBPC3 [3]. Đáng chú ý, trên nhóm bệnh nhân người Việt Nam, Tran Vu M. T. và cs báo cáo đột biến trên gen MYBPC3 chiếm 38,6%, có tần số đột biến cao nhất trong các dạng đột biến gây BCTPĐ được xác định [89]. Chúng tôi cho rằng khác biệt về tần số đột biến giữa các nghiên cứu liên quan đến chủng tộc của nhóm đối tượng và giới hạn cỡ mẫu nhưng nhìn chung, các nghiên cứu đều thống nhất gen MYBPC3 là một trong những gen gây BCTPĐ phổ biến nhất. Khoảng một phần ba các đột biến MYBPC3 gây thay thế đơn axit amin, khoảng một phần ba các đột biến gây lệch khung đọc mở và các đột biến làm làm xuất hiện bộ ba mã hóa kết thúc sớm hoặc ảnh hưởng đến quá trình cắt nối intron [46]. 36
  45. Cơ chế gây BCTPĐ của đột biến trên gen MYBPC3 tương đối phức tạp và đã được mô hình hóa trên động vật. Protein C liên kết myosin (cMyBP-C) biểu hiện trong cơ tim, tham gia vào quá trình hình thành sợi dày của cơ tim bằng cách liên kết myosin và titin, góp phần vào sự ổn định của tơ cơ. Protein này thường được ví như cái phanh hạn chế các tương tác bắc cầu, thông qua liên kết amino và carboxyl của nó với cả myosin và actin. Sự phosphoryl đầu cuối của cMyBP-C làm giảm tương tác với myosin, tăng hoạt động của ATPase và tăng tương tác với actin để thúc đẩy hình thành cầu chéo. Do đó, trạng thái phosphoryl hóa của protein C liên kết myosin được cho là có khả năng điều chỉnh số lượng đầu myosin sản sinh ra lực co dãn. Đột biến trên gen MYBPC3 tạo ra các dạng “peptide độc” thường không được kết hợp vào tơ cơ, dẫn đến giảm biểu hiện của protein này trong cơ tim, làm thay đổi chức năng tơ cơ và được chứng minh có khả năng làm rối loạn điều hòa myosin [88]. Mô hình thử nghiệm trên chuột của Christopher và cs cho thấy đột biến trên MYBPC3 gây tăng co rút, làm giảm và chậm quá trình dãn cơ, dẫn đến giảm hiệu quả co bóp cơ tim [88]. Tác động này xảy ra thậm chí cả với chuột mang dạng đột biến dị hợp tử. 4.2.1.2. Biến thể c.G2308A (p.Asp770Asn) trên gen MYBPC3 Bệnh nhân và bố bệnh nhân được xác nhận mang cùng một kiểu biến thể dị hợp tử gây bệnh c.G2308A (p.Asp770Asn) trên gen MYBPC3. Biến thể c.G2308A thuộc đa hình rs36211723 xảy ra ở nucleotit cuối cùng trong exon 24 gen MYBPC3. Đây là biến thể thay thế nucleotit G thành A tại vị trí 2308 tính từ đầu 5’ của gen MYBPC3, dẫn đến thay thế Aspartat thành Asparagin ở codon 770. Biến thể thay G bằng A này trên MYBPC3 đã được chứng minh có liên quan tới nguy cơ mắc BCTPĐ. Nghiên cứu của Helms A.S và cs đã đề cập đến đột biến c.G2308A làm thay đổi quá trình cắt nối intron, tạo ra dạng protein bị cắt ngắn, làm thiếu vị trí liên kết giữa myosin và titin, gây ảnh hưởng rõ rệt đến kiểu hình bệnh [30]. Nghiên cứu của Carmen S.C và cs đề cập đến đa hình c.G2308A (rs36211723) của gen MYBPC3 có liên quan mạnh mẽ đến khả năng gây BCTPĐ, thông tin di truyền về đa hình này có thể cải thiện việc quản lý lâm sàng cho bệnh nhân mắc BCTPĐ và gia đình họ [83]. Tần số alen của biến thể c.G2308A (p.Asp770Asn) bằng không trong cả ba CSDL bao gồm CSDL bộ gen Việt Nam, CSDL dự án 1000 bộ gen người và CSDL gnomAD. Kết quả này chứng tỏ c.G2308A là một biến thể thực sự hiếm gặp, không chỉ ở quần thể người Việt Nam mà còn ở các quần thể khác. Tất cả các phương pháp dự đoán in silico 37
  46. gồm SIFT, Polyphen2 và MutationTaster đều chỉ ra rằng c.G2308A (p.Asp770Asn) là một biến thể gây bệnh. Chúng tôi cho rằng đây là nguyên nhân di truyền BCTPĐ từ bố sang con trong gia đình này. Như vậy, nghiên cứu này của chúng tôi đã cung cấp thêm bằng chứng lâm sàng để khuyến khích xét nghiệm di truyền, đặc biệt là gen MYBPC3 với người thân của bệnh nhân mắc BCTPĐ. Kết quả phân tích gen có thể giúp nhận diện thân nhân có nguy cơ diễn tiến BCTPĐ để đưa ra biện pháp theo dõi chặt chẽ và can thiệp kịp thời, đồng thời giảm gánh nặng về tâm lý và tài chính cho những người thân không mang đột biến gây bệnh. 4.2.1.3. Mối liên hệ giữa kiểu gen và biểu hiện bệnh Điểm đáng chú ý trong nghiên cứu này của chúng tôi đó là tuy cùng mang kiểu gen dị hợp ở đa hình rs36211723 thuộc gen MYBPC3 (c.G2308A, p.Asp770Asn) nhưng biểu hiện kiểu hình của bệnh nhân và bố bệnh nhân rất khác biệt, bao gồm cả tuổi khởi phát và mức độ bệnh. Nhiều nghiên cứu khác đã báo cáo trường hợp tương tự khi ghi nhận biểu hiện bệnh hoàn toàn khác biệt giữa các thành viên trong gia đình mang cùng một đột biến gây bệnh [11, 42, 61]. Những so sánh này càng nhấn mạnh rằng BCTPĐ là một bệnh lý di truyền phức tạp, có thể bị tác động bởi nhiều gen và bởi nhiều yếu tố khác ngoài kiểu gen như di truyền biểu sinh, lối sống và môi trường. Do đó, một biến thể dị hợp tử duy nhất có lẽ chưa thể giải thích đầy đủ về biểu hiện kiểu hình của BCTPĐ. Tuy nhiên, khác với người bố, bệnh nhân được phát hiện mang một alen đột biến ở rs1815739 (p.Arg577Ter) thuộc gen ACTN3. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng gen này mã hóa protein α-actinin-3 và alen đột biến này dẫn đến giảm đường kính sợi cơ, khối lượng cơ và sức mạnh của cơ vân [87]. Năm 2014, Bernardez-Pereira và cs đã có nghiên cứu cho thấy đa hình rs1815739 liên quan đến sự sống và có thể được sử dụng như một dấu hiệu dự báo suy tim trong tương lai [8]. Tuy nhiên, ảnh hưởng của gen này trên BCTPĐ còn chưa được nghiên cứu. Kết quả của nghiên cứu này gợi mở ra câu hỏi rằng đột biến p.Arg577Ter thuộc gen ACTN3 có phải là một trong những nguyên nhân gây ra sự khác biệt trong biểu hiện BCTPĐ giữa bệnh nhân và bố mình hay không. Hiểu biết về BCTPĐ vẫn chưa hoàn toàn đầy đủ, vì thế mà đến nay các đột biến và gen gây bệnh vẫn đang tiếp tục được mở rộng nghiên cứu với hy vọng cung cấp cái nhìn chính xác và toàn diện trong tương lai. Với những bệnh lý như BCTPĐ, WGS sẽ cung cấp cơ sở phân tích gen đầy đủ nhất bởi ưu điểm chính của phương pháp này là khả năng trích xuất thông tin của bất kỳ gen nào trong hệ gen. 38
  47. 4.2.2. Biến thể liên quan đến các vấn đề sức khỏe khác 4.2.2.1. Đa hình rs1815739 (gen ACTN3) liên quan đến kiểu luyện tập Luyện tập thể dục thể thao có thể phân thành hai kiểu chính là luyện tập sức mạnh và luyện tập sức bền. Luyện tập sức mạnh thường diễn ra với cường độ cao trong một khoảng thời gian ngắn như nâng tạ, chạy hay bơi cự ly ngắn. Luyện tập sức bền thường diễn ra với cường độ vừa phải trong một khoảng thời gian dài như đi bộ hay chạy đường dài. Gen ACTN3 là một trong những gen liên quan đến tập luyện được nghiên cứu nhiều nhất, nó mã hóa protein alpha-actinin-3, một protein liên quan đến khả năng co rút cơ. Đa hình rs1817739 là đa hình di truyền phổ biến trên gen ACTN3, thay C bằng T dẫn đến thay thế arginin bằng codon dừng sớm ở axit amin 577 (c.C1729T, p.Arg577Ter). Biến thể này tạo ra sự thay đổi trình tự, ngăn cản tổng hợp protein alpha- actinin-3 chức năng, dẫn đến giảm đường kính, khối lượng và sức mạnh sợi cơ [87]. Một số nghiên cứu bệnh chứng đã báo cáo rằng tần suất kiểu gen CC trong nhóm vận động viên các môn thể thao sức mạnh hoặc chạy nước rút cao hơn nhiều so với nhóm đối chứng. Năm 2003, Yang và cs lần đầu tiên chỉ ra rằng kiểu gen CC ở rs1815739 gen ACTN3 liên quan đến thành tích vượt trội ở các môn thể thao thiên về sức mạnh [98]. Trong nghiên cứu này, tác giả báo cáo tần số kiểu gen CC ở nhóm vận động viên môn sức mạnh và kiểu gen TT ở nhóm vận động viên môn sức bền cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng, trong đó không có vận động viên Olympic hoặc nữ vận động viên nào mang kiểu gen TT. Phát hiện này được ủng hộ bởi nhiều nghiên cứu độc lập khác, ví dụ như nghiên cứu của Niemi và Majamaa trên vận động viên chạy nước rút người Phần Lan [66], nghiên cứu của Roth và cs trên các vận động viên chơi môn thể thao sức mạnh khắp Hoa Kỳ [70], nghiên cứu của Mikami và cs trên vận động viên chạy nước rút hoặc môn sức mạnh người Nhật Bản [59]. Tóm lại, kiểu gen CC tại vị trí đa hình rs1815739 gen ACTN3 liên quan đến hoạt động cơ bắp tốt hơn nên người mang kiểu gen này cho thấy tiềm năng trong các môn thể thao thiên về sức mạnh. Ngược lại, người mang kiểu CT và TT cho thấy phù hợp hơn với kiểu luyện tập thiên về sức bền. 4.2.2.2. Đa hình rs1130864 (gen CRP) liên quan đến khả hồi phục sau luyện tập Một vấn đề quan trọng trong sinh lý luyện tập thể dục thể thao là khả năng hồi phục của cơ thể sau các hoạt động thể chất cường độ cao. Khả năng hồi phục sức khỏe sau luyện tập của mỗi người là khác nhau. Một số người có khả năng phục hồi nhanh 39
  48. sức khỏe sau luyện tập. Tuy nhiên một số người khác lại cần nhiều thời gian hơn để hồi phục sức khỏe, dẫn đến cần bổ sung kịp thời các chất dinh dưỡng phù hợp giúp quá trình hồi phục sức khỏe diễn ra nhanh hơn. Nghiên cứu của Chatzinikolaou A và cs đã chỉ ra mối liên hệ giữa hàm lượng protein CRP với khả năng hồi phục sức khỏe [14]. Protein này là dấu hiệu đặc trưng cho quá trình viêm và liên quan trực tiếp đến tổn thương cơ và cảm giác đau nhức, mệt mỏi sau luyện tập. Hàm lượng CRP trong cơ thể càng cao thì khả năng hồi phục sức khoẻ càng chậm. Sau luyện tập, hàm lượng CRP trong cơ thể thường tăng. Các nghiên cứu cho thấy mức độ tăng CRP trong cơ thể mỗi người sau luyện tập có thể khác nhau và có mối liên hệ với kiểu gen CRP của họ. Đa hình rs113064 nằm tại vùng 3’ không được dịch mã của gen CRP và được chứng minh liên quan đến nồng độ CRP huyết tương. Brull D.J và cs báo cáo kiểu gen AA tại đa hình này liên quan đến tăng nồng độ CRP trong huyết tương cả trước và sau luyện tập so với kiểu gen GA hoặc GG, đồng thời liên quan đến nguy cơ cao mắc bệnh mạch vành [12]. Nghiên cứu của Lowlor D.A và cs cho thấy nồng đồ CRP ở người mang kiểu gen AA cao gấp 1,21 lần so với người mang kiểu gen GA hoặc GG nhưng không phát hiện được mối liên hệ giữa đa hình này với bệnh mạch vành [38]. Nghiên cứu trên 3782 phụ nữ của Lee C.C và cs cũng báo cáo kiểu gen AA liên quan đến tăng nồng độ CRP trong huyết tương [39]. Người mang kiểu gen bất lợi nên bổ sung các chất dinh dưỡng như omega 3, vitamin C hay polyphenol, cùng với một số biện pháp vật lý như mát xa, chườm lạnh giúp giảm hàm lượng CRP trong cơ thể, cải thiện khả năng phục hồi sau luyện tập [16, 29]. 4.2.2.3. Đa hình rs143383 (gen GDF5) liên quan đến bệnh viêm xương khớp Viêm xương khớp là một bệnh lý mạn tính do thoái hóa sụn khớp, tác động nghiêm trọng đến hoạt động của các khớp hoạt dịch, chủ yếu là khớp gối, khớp háng và khớp bàn tay [32]. Ngoài yếu tố lão hóa, nội tiết, môi trường và thói quen sinh hoạt, căn nguyên và cơ chế bệnh sinh của viêm xương khớp còn đóng góp bởi yếu tố di truyền. Nhiều gen đã được chứng minh liên quan đến viêm xương khớp, trong đó mối quan liên quan chặt chẽ hơn cả được xác nhận bởi gen GDF5 [99]. Gen này mã hóa yếu tố biệt hóa tăng trưởng 5 (GDF5), còn được gọi là protein hình thái 1 có nguồn gốc từ sụn hoặc protein hình thái xương 14, là thành viên của siêu họ yếu tố tăng trưởng biến đổi β (TNF- β). Nghiên cứu của Francis W.P và cs chứng tỏ rằng GDF5 đóng vai trò quan trọng trong các quá trình cơ xương bao gồm cốt hóa sụn, hình thành khớp hoạt dịch, duy trì gân và 40
  49. hình thành xương [24]. Một số kiểu gen trên GDF5 có thể làm giảm hoạt tính của protein GDF5 và liên quan đến nguy cơ mắc bệnh viêm xương khớp cao hơn các kiểu gen khác. Đa hình rs143383 nằm trong vùng 5’ không được dịch mã của gen GDF5, tác động đến quá trình phiên mã trong promoter lõi gen, dẫn đến giảm biểu hiện GDF5 lên đến 27% ở người mang alen A [80]. Nhiều nghiên cứu đã báo cáo mối liên quan giữa đa hình này với nguy cơ mắc bệnh viêm xương khớp, trong đó kiểu gen GA và AA liên quan đến nguy cơ mắc bệnh cao hơn như nghiên cứu của Miyamoto Y và cs trên người Nhật Bản [60] hay nghiên cứu của Southam L và cs trên người châu Âu [80]. Phân tích tổng hợp trên 11.000 cá thể cả người châu Âu và châu Á đã tìm thấy bằng chứng mạnh mẽ (p < 0,0004) xác nhận tăng nguy cơ mắc viêm xương khớp do alen rs143383 (A) [13]. Nguy cơ viêm xương khớp của kiểu gen GA và AA lần lượt gấp 1,21 và 1,48 so với kiểu GG. Nhóm đối tượng mang kiểu gen bất lợi này cần có chế độ dinh dưỡng và luyện tập phù hợp để nâng cao sức khỏe và phòng tránh bệnh. 4.2.2.4. Đa hình rs1801133 (gen MTHFR) liên quan đến chuyển hóa axit folic Axit folic là yếu tố thiết yếu trong con đường chuyển hóa carbon qua trung gian folat và cần thiết trong nhiều quá trình sinh hóa, chẳng hạn như chuyển hóa axit amin, tổng hợp purine thymidylate và methyl hóa ADN. Một trong những gen liên quan đến chuyển hóa axit folic được nghiên cứu nhiều nhất là gen MTHFR mã hóa enzyme chuyển hóa folat methylenetetrahydrofolate reductase. Enzyme này xúc tác phản ứng không thuận nghịch chuyển đổi 5,10-methylenetetrahydorfolate thành 5- methyltetrahydrofolate, giúp phân hủy axit folic thành dạng folat và rất cần thiết cho quá trình tái methyl hóa homocystein thành methionin. Biến thể c.C677T (rs1801133) trong gen MTHFR biến đổi C thành T tại nucleotit 677 dẫn đến thay thế alanin thành valin. Nhiều nghiên cứu chứng tỏ rằng kiểu gen TT tại đa hình rs1801133 của gen MTHFR làm giảm hoạt tính enzyme, tăng đáng kể nguy cơ thiếu hụt folat và vitamin B12 [25, 31, 65]. Frosst và cs báo cáo biến thể này dẫn đến giảm 30% hoạt động của enzyme khi ở dạng dị hợp tử và giảm khoảng 60% hoạt động của enzyme khi ở dạng đồng hợp tử, gây ra giảm nồng độ folat huyết tương so với kiểu gen CC [25]. Một kết quả tương tự được báo cáo trên phụ nữ Nhật Bản bởi Hiraoka và cs [31]. Theo phân tích tổng hợp của Tsang và cs năm 2015, người mang alen T có hoạt tính enzym thấp hơn, dẫn đến nồng độ folat giảm đáng kể [90]. Nghiên cứu của Ni J. và 41
  50. cs trên người Trung Quốc cho thấy kiểu gen CT và TT liên quan đến nguy cơ thiếu hụt folat và vitamin B12 cao hơn so với kiểu gen CC [65]. Người mang kiểu gen bất lợi CT và TT nên có chế độ dinh dưỡng giàu axit folic và vitamin B12 để giúp cơ thể khỏe mạnh và phòng tránh bệnh tật. 4.2.2.5. Đa hình rs762551 (gen CYP1A2) liên quan đến chuyển hóa cafein Cafein là một hợp chất tự nhiên được tìm thấy nhiều trong các loại hạt cà phê, các loại chè, hay hạt ca cao và được sử dụng như một chất bổ trợ trong một số loại thuốc giảm đau. Đồ uống có chứa cafein ảnh hưởng tới thể trạng và tâm lý con người như kích thích thần kinh trung ương gây tỉnh táo, làm tăng nhịp tim hay tăng huyết áp. Cafein được chuyển hóa chủ yếu bởi cytochrom P450 1A2, một enzyme quan trọng trong gan, mã hóa bởi gen CYP1A2. Đa hình rs762551 C>A là biến thể di truyền được nghiên cứu nhiều nhất trong gen CYP1A2. Đa hình này nằm trong vùng không mã hóa giữa exon 1 và exon 2 của gen CYP1A2. Các nghiên cứu cho thấy rằng đa hình này liên quan đến khả năng chuyển hóa cafein và ảnh hưởng của nó có thể khác nhau do sự khác biệt giữa các quần thể người, chế độ ăn uống, hút thuốc hoặc môi trường tiếp xúc [19, 71]. Trên người da trắng có hút thuốc, kiểu gen AA liên quan đến khả năng chuyển hóa cafein tốt hơn khoảng 1,6 lần so với kiểu gen AC và CC nhưng hiệu ứng này không phát hiện được ở người không hút thuốc [71]. Trên nhóm nam giới người Trung Quốc không hút thuốc, kiểu gen AA liên quan đến chuyển hóa cafein tốt hơn khoảng 1,4 lần so với kiểu gen AC và CC ở người uống nhiều cà phê (hơn 3 tách mỗi ngày) nhưng hiệu ứng này không phát hiện được ở người uống ít cà phê. Người mang kiểu gen “chuyển hóa chậm” AC và CC không nên sử dụng quá nhiều thực phẩm chứa cafein để hạn chế nguy cơ mắc một số bệnh tim mạch như nhồi máu cơ tim [15]. 4.2.2.6. Đa hình rs12979860 (gen IFNL3) liên quan đến đáp ứng thuốc alpha peginterferon Viêm gan virus, đặc biệt viêm gan B và C, là vấn đề y tế có tính chất toàn cầu. Đây là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra xơ gan và ung thư biểu mô tế bào gan. Trong điều trị viêm gan virus, peginterferon α-2a và peginterferon α-2b được chỉ định cho các trường hợp viêm gan B và viêm gan C mạn tính do có khả năng làm giảm lượng virus trong cơ thể. 42
  51. IFNL3, còn được gọi là IL28B , mã hóa interferon-λ 3 (IFN-λ 3), một thành viên của họ IFN-λ loại 3 với khả năng kháng virus, chống tăng sinh và điều hòa miễn dịch. Đa hình rs12979860 không nằm trong vùng mã hóa và chỉ nằm gần với gen IFNL3. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu chứng minh đa hình này là yếu tố dự báo đáp ứng peginterferon α-2a và peginterferon α-2b trong điều trị viêm gan B và viêm gan C, trong đó kiểu gen CT và TT là kiểu gen bất lợi, thường dẫn đến giảm đáp ứng thuốc [41, 86]. Nhãn thuốc được FDA chấp thuận (PEGINTRON) nêu rõ rằng đa hình rs12979860 gen IL28B có liên quan đến thay đổi đáp ứng peginterferon α-2b [102].Trong đó, tỷ lệ đáp ứng virus bền vững theo kiểu gen rs12979860 như sau: CC 66%, CT 30%, TT 22%. Hiệp hội Thực hành Di truyền Dược lâm sàng cũng khuyến cáo rằng bệnh nhân mang kiểu gen CC có khả năng đáp ứng với phác đồ chứa peginterferon-α tốt hơn so với bệnh nhân mang kiểu gen bất lợi CT hoặc TT [62]. Bác sỹ cần cân nhắc các tác động của đa hình này trước khi cho bệnh nhân bắt đầu phác đồ chứa peginterferon-α, đồng thời bổ sung chất ức chế protease có thể giảm bớt sự khác biệt về kết quả điều trị. 4.3. Sử dụng thông tin di truyền Cơ thể con người có những biến thể di truyền đặc trưng mà một số trong chúng ảnh hưởng trực tiếp đến nguy cơ mắc bệnh, hoặc liên quan đến khả năng đáp ứng dinh dưỡng, vận động và hiệu quả điều trị của thuốc. Xác định và phân tích những biến thể này là nền tảng cơ bản của cá thể hóa điều trị và chăm sóc sức khỏe. Thông tin từ hệ gen chỉ dẫn mỗi người phát huy tối đa sức mạnh của bản thân, tăng cường sức mạnh, khai phá khả năng tiềm ẩn cũng như đặc biệt hữu ích trong phòng tránh bệnh tật và chăm sóc sức khỏe. Thông tin di truyền có thể cung cấp cho các bác sỹ lâm sàng thêm công cụ để dự đoán nguy cơ bệnh lý và cơ sở để tư vấn về dinh dưỡng, luyện tập và đáp ứng thuốc. Thông qua giải trình tự thế hệ mới, thông tin về trình tự của toàn bộ hệ gen đã được giải mã cho phép trích xuất và phân tích thông tin liên quan đến bất cứ gen nào trong hệ gen, tùy thuộc vào nhu cầu quản lý sức khỏe của người sử dụng. Dù vậy, thực tế việc áp dụng xét nghiệm di truyền vào lâm sàng vẫn còn nhiều hạn chế. Cho đến nay, thách thức lớn nhất trong nghiên cứu di truyền học nói chung và tư vấn di truyền nói riêng không còn là xác định kiểu gen mà đó là chú giải kiểu gen để từ đó đưa ra quyết định lâm sàng và chiến lược chăm sóc sức khỏe phù hợp. Công tác này rất phức tạp, trước hết do một bệnh lý hoặc một vấn đề sức khỏe có thể bị tác động bởi nhiều gen mà trong đó, tương tác giữa các gen, vai trò và sự biểu hiện chức năng của 43
  52. các gen vẫn còn nhiều bí ẩn cần được các nhà khoa học giải đáp. Ngoài kiểu gen, kiểu hình hay bệnh lý còn phụ thuộc nhiều yếu tố như di truyền học biểu sinh hay môi trường và lối sống mà mức độ ảnh hưởng của mỗi yếu tố này chưa được xác định. Vì thế, xét nghiệm di truyền khó có thể đưa đến một khẳng định chính xác rằng người mang đột biến bất lợi sẽ mắc bệnh hoặc ngược lại người không mang đột biến sẽ không mắc bệnh. Thực tế, nhiều trường hợp cho thấy dù mang kiểu gen nguy cơ cao mắc bệnh nhưng với lối sống sinh hoạt lành mạnh, phù hợp nên bệnh lý không được biểu hiện. Đây cũng là cơ sở để cán bộ y tế tư vấn di truyền, khuyến khích người bệnh thay đổi lối sống một cách phù hợp và khoa học. Ngoài ra, các phương pháp phân tích dữ liệu hệ gen được sử dụng trong nghiến cứu này không thể loại trừ hoàn toàn khả năng phát hiện thiếu đột biến trên hệ gen của đối tượng vì có thể đột biến chưa được ghi nhận trong CSDL hoặc tác động của đột biến chưa được nghiên cứu và công bố trong các tài liệu y khoa uy tín. Do đó, khi phân tích các gen gây bệnh, kết quả “Không phát hiện đột biến” có nghĩa là đối tượng ít có nguy cơ mang đột biến gây bệnh nhưng không thể loại trừ hoàn toàn nguy cơ này. Bên cạnh đó, các vấn đề về đạo đức trong di truyền học và bảo mật thông tin cũng cần được quan tâm đúng mực. Các nhà nghiên cứu đặt ra nghi ngại rằng thông tin di truyền được sử dụng không đúng cách có thể dẫn đến phân biệt đối xử (ví dụ từ chối bảo hiểm sức khỏe hoặc việc làm) đối với những người có yếu tố nguy cơ di truyền cao với những rối loạn đặc biệt Vì vậy, mặc dù có nhiều lợi ích vượt trội trong chăm sóc sức khỏe, thông tin di truyền vẫn cần được tiếp cận một cách thận trọng và sử dụng phù hợp. 44
  53. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết quả nghiên cứu ca lâm sàng, chúng tôi rút ra một số kết luận chính sau: 1. Biến thể di truyền liên quan đến BCTPĐ đã được xác định. Bệnh nhân và bố cùng mang kiểu gen dị hợp ở rs36211723 thuộc gen MYBPC3 (c.G2308A). 2. Thông qua WGS, tổng số 75 gen đã được trích xuất thông tin liên quan đến một số bệnh lý tim mạch (47 gen), ung thư (14 gen), bệnh di truyền đơn gen thể lặn (5 gen), bệnh chuyển hóa thường gặp (2 gen), dinh dưỡng (4 gen), tập luyện thể thao (2 gen) và hiệu quả đáp ứng thuốc (1 gen). Các kết quả này là cơ sở hỗ trợ các bác sĩ đưa ra những tư vấn về chăm sóc sức khỏe cho từng cá thể. KIẾN NGHỊ Phân tích ca lâm sàng trên gia đình bệnh nhân mắc BCTPĐ một lần nữa khẳng định xét nghiệm di truyền rất hữu ích trong sàng lọc phát hiện sớm BCTPĐ. Xét nghiệm các gen gây bệnh, đặc biệt là gen MYBPC3, nên được chỉ định cho người thân của bệnh nhân mắc BCTPĐ. Qua nghiên cứu này, tôi đưa ra một số kiến nghị sau: 1. Thu thập dữ liệu di truyền và dữ liệu lâm sàng để đánh giá mối liên hệ giữa kiểu gen ACTN3 và biểu hiện BCTPĐ. 2. Trích xuất và phân tích thêm các gen liên quan đến bệnh lý và vấn đề sức khỏe để đưa ra dự báo đầy đủ và chính xác về nguy cơ mắc bệnh hoặc để đáp ứng nhu cầu chăm sóc sức khỏe của từng đối tượng. 45
  54. TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT 1. Đinh Đoàn Long, Đỗ Lê Thăng (2013), Cơ sở di truyền học phân tử và tế bào, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. TIẾNG ANH 2. Adabag A. S., Casey S. A., Kuskowski M. A., et al. (2005), “Spectrum and prognostic significance of arrhythmias on ambulatory Holter electrocardiogram in hypertrophic cardiomyopathy”, J Am Coll Cardiol, 45(5), pp. 697-704. 3. Adalsteinsdottir B., Teekakirikul P., Maron B. J., et al. (2014), “Nationwide study on hypertrophic cardiomyopathy in Iceland: evidence of a MYBPC3 founder mutation”, Circulation, 130(14), pp. 1158-1167. 4. Alfares A. A., Kelly M. A., Mcdermott G., et al. (2015), “Results of clinical genetic testing of 2,912 probands with hypertrophic cardiomyopathy: expanded panels offer limited additional sensitivity”, Genet Med, 17(11), pp. 880-888. 5. American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force On Practice, American Association for Thoracic Surgery, American Society Of Echocardiography, et al. (2011), “2011 ACCF/AHA guideline for the diagnosis and treatment of hypertrophic cardiomyopathy: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines”, J Thorac Cardiovasc Surg, 142(6), pp. e153-203. 6. Authors/Task Force Members, Elliott P. M., Anastasakis A., et al. (2014), “2014 ESC Guidelines on diagnosis and management of hypertrophic cardiomyopathy: the Task Force for the Diagnosis and Management of Hypertrophic Cardiomyopathy of the European Society of Cardiology (ESC)”, Eur Heart J, 35(39), pp. 2733-2779. 7. Baxi A. J., Restrepo C. S., Vargas D., et al. (2016), “Hypertrophic Cardiomyopathy from A to Z: Genetics, Pathophysiology, Imaging, and Management”, Radiographics, 36(2), pp. 335-354. 8. Bernardez-Pereira S., Santos P. C., Krieger J. E., et al. (2014), “ACTN3 R577X polymorphism and long-term survival in patients with chronic heart failure”, BMC Cardiovasc Disord, 14, pp. 90. 9. Bos Johan Martijn,Ackerman Michael J. (2018), “Hypertrophic Cardiomyopathy in the Era of Genomic Medicine”, Genomic and Precision Medicine (Third Edition), G.S. Ginsburg and H.F. Willard, Editors, Academic Press, Boston, pp. 103-126.
  55. 10. Braunwald E., Lambrew C. T., Rockoff S. D., et al. (1964), “Idiopathic Hypertrophic Subaortic Stenosis. I. A Description of the Disease Based Upon an Analysis of 64 Patients”, Circulation, 30, pp. SUPPL 4:3-119. 11. Brito D., Richard P., Isnard R., et al. (2003), “Familial hypertrophic cardiomyopathy: the same mutation, different prognosis. Comparison of two families with a long follow-up”, Rev Port Cardiol, 22(12), pp. 1445-1461. 12. Brull D. J., Serrano N., Zito F., et al. (2003), “Human CRP gene polymorphism influences CRP levels: implications for the prediction and pathogenesis of coronary heart disease”, Arterioscler Thromb Vasc Biol, 23(11), pp. 2063-2069. 13. Chapman K., Takahashi A., Meulenbelt I., et al. (2008), “A meta-analysis of European and Asian cohorts reveals a global role of a functional SNP in the 5' UTR of GDF5 with osteoarthritis susceptibility”, Hum Mol Genet, 17(10), pp. 1497-1504. 14. Chatzinikolaou A., Fatouros I. G., Gourgoulis V., et al. (2010), “Time course of changes in performance and inflammatory responses after acute plyometric exercise”, J Strength Cond Res, 24(5), pp. 1389-1398. 15. Cornelis M. C., El-Sohemy A., Kabagambe E. K., et al. (2006), “Coffee, CYP1A2 genotype, and risk of myocardial infarction”, JAMA, 295(10), pp. 1135-1141. 16. Darani M. S. M, Abedi B., Fatolahi H. (2018), “The effect of active and passive recovery on creatine kinase and C-reactive protein after an exercise session in football players”, International Archives of Health Sciences, 5, pp. 1 - 5. 17. Dhandapany P. S., Sadayappan S., Xue Y., et al. (2009), “A common MYBPC3 (cardiac myosin binding protein C) variant associated with cardiomyopathies in South Asia”, Nat Genet, 41(2), pp. 187-191. 18. Disease National Research Council (Us) Committee on a Framework for Developing a New Taxonomy Of (2011), “Toward Precision Medicine”, Building a Knowledge Network for Biomedical Research and a New Taxonomy of Disease, Washington (DC). 19. Djordjevic N., Ghotbi R., Jankovic S., et al. (2010), “Induction of CYP1A2 by heavy coffee consumption is associated with the CYP1A2 -163C>A polymorphism”, Eur J Clin Pharmacol, 66(7), pp. 697-703. 20. Elliott P. M., Gimeno Blanes J. R., Mahon N. G., et al. (2001), “Relation between severity of left-ventricular hypertrophy and prognosis in patients with hypertrophic cardiomyopathy”, Lancet, 357(9254), pp. 420-424. 21. Elliott P. M., Kaski J. C., Prasad K., et al. (1996), “Chest pain during daily life in patients with hypertrophic cardiomyopathy: an ambulatory electrocardiographic study”, Eur Heart J, 17(7), pp. 1056-1064.