Tiếp cận hội chứng trong chẩn đoán hình ảnh sản khoa (Approach to syndromes)

Di truyền của các bất thường thai nhi: Cách tiếp cận các hội chứng

Nếu phát hiện một dị tật hoặc nhiều bất thường thai nhi, việc xác định nguyên nhân có thể khó khăn nhưng vẫn có thể thực hiện được. Kiến thức về di truyền người đã phát triển nhanh chóng kể từ khi “Dự án bộ gen người” nhằm lập bản đồ bộ gen người vào năm 2003, mang lại nhiều cơ hội thử nghiệm và giảm đáng kể chi phí xét nghiệm.

Việc xác định nguyên nhân là cực kỳ quan trọng vì nó có thể giúp cải thiện tiên lượng ngắn hạn và dài hạn cho thai nhi và trẻ sơ sinh, đưa ra lựa chọn tiếp tục hoặc đình chỉ thai nghén, hướng dẫn can thiệp sơ sinh ngay lập tức và mang lại sự yên tâm cho gia đình. Các bác sĩ lâm sàng phải hiểu các công cụ hiện có cũng như các kỹ thuật phân tử và nhiễm sắc thể để xác định nguyên nhân gây bất thường thai nhi. Xét nghiệm chẩn đoán có thể đánh giá từ các bất thường toàn bộ NST [ NST đồ/microarray NST (CMA)] cho đến thay đổi cặp base duy nhất (giải trình tự thế hệ mới) cũng như các chiến lược xét nghiệm ít phổ biến hơn một cách nhanh chóng và chính xác.

Xem xét phổ bệnh bẩm sinh, một tỷ lệ đáng kể có thể cho là do nguyên nhân “di truyền” và có thể được chia thành một số loại dễ dàng xác định. Cụ thể, các bất thường NST được xác định trên NST đồ truyền thống (10%), các biến thể số lượng bản sao gây bệnh được xác định trên CMA (~ 25%) và các rối loạn đơn gen Mendel (15%), chiếm tỷ lệ đáng kể trong bệnh bẩm sinh.

Khi đã xác định được kiểu hình của thai nhi, sau đó cần phải lựa chọn xét nghiệm chẩn đoán, xét nghiệm NST và đơn gen nào có sẵn để xác định chính xác nguyên nhân tiềm ẩn?

Lai tại chỗ phát huỳnh quang (FISH- Fluorescence in situ hybridization) là kỹ thuật được thực hiện trên NST từ tế bào ối, gai nhau hoặc một nguồn DNA khác của thai nhi. Vùng quan tâm (ví dụ, tâm động (centromere) của NST 21) được lai với đầu dò DNA có chất huỳnh quang, có thể thấy dưới kính hiển vi huỳnh quang. Kỹ thuật này thực hiện nhanh và có thể có kết quả sau 24-48 giờ. FISH hữu ích nhất trong việc xác định các lệch bội thông thường [trisomy 13 (T13), 18 (T18) và 21 (T21)] hoặc trong đánh giá NST giới tính (X và Y) và cũng có thể rất hữu ích khi quan tâm đến một vùng cụ thể đã biết do tiền sử gia đình hoặc do kiểu hình đặc hiệu của thai nhi (hội chứng mất đoạn 22q11.2) và khi mong muốn có kết quả sơ bộ nhanh chóng. Lưu ý, FISH bị hạn chế ở chỗ nó chỉ đánh giá được 1 hoặc 2 vùng rất đặc hiệu của NST nên rối loạn có biểu hiện không điển hình trên siêu âm sẽ không được xác định. Hơn nữa, FISH được coi là xét nghiệm sàng lọc hơn là xét nghiệm chẩn đoán cuối cùng và do đó, cần phải thực hiện NST đồ hoặc CMA để đưa ra chẩn đoán cuối cùng.

NST đồ truyền thống được sử dụng khi cần đánh giá toàn bộ NST. Mỗi nhiễm sắc thể được đánh giá bằng cách xác định từng nhiễm sắc thể, xác định bất kỳ sự tái sắp xếp cân bằng hoặc không cân bằng (balanced or unbalanced rearrangements) và phát hiện các biến thể số lượng bản sao gây bệnh rất lớn. NST đồ đặc biệt hữu ích khi nghi ngờ cao lệch bội toàn bộ NST (ví dụ: hội chứng Down, hội chứng Turner) và cần loại trừ sự tái sắp xếp cân bằng để đưa ra đánh giá nguy cơ tái phát chính xác như trong tình huống lâm sàng sau đây.

Một bệnh nhân 41 tuổi có kết quả sàng lọc DNA tự do (cfDNA) dương tính với hội chứng Down và siêu âm lúc 13 tuần tuổi, thai nhi có độ mờ da gáy dày (3,5 mm) và không có xương mũi. Nguyên nhân có khả năng nhất là T21, nhưng ~ 2-3% trường hợp có sự tái sắp xếp cân bằng di truyền từ bố mẹ (parentally inherited balanced rearrangement) dẫn đến hội chứng Down. Nếu không có NST đồ thì không thể đánh giá nguy cơ tái phát chính xác. Trong trường hợp thai kỳ trước đó bị T21, tỷ lệ tái phát là 1% hoặc nguy cơ liên quan đến tuổi của bệnh nhân, tùy theo cái nào lớn hơn; thấp hơn đáng kể so với nguy cơ tái phát nếu hội chứng Down là do chuyển đoạn Robertson cân bằng của NST 14 và 21 ở người mẹ. Trong trường hợp như vậy, nguy cơ tái phát là 15%. NST đồ truyền thống thường được dùng khi có khả năng xảy ra lệch bội toàn bộ NST (ví dụ: T21, T18 hoặc T13) hoặc khi bệnh nhân muốn giảm thiểu nguy cơ phát hiện biến thể có ý nghĩa không chắc chắn (variant of uncertain significance), thường gặp hơn với CMA. Nhược điểm chính của NST đồ truyền thống là độ phân giải vật liệu nhiễm sắc thể bị thiếu hoặc thừa là 5-10 triệu cặp base (MB), thấp hơn nhiều so với ngưỡng (threshold) của bệnh di truyền.

CMA là một kỹ thuật phân tử có độ phân giải cao hơn nhiều (200.000 cặp base; 0,2 MB) với khả năng xác định các vi mất đoạn và lặp đoạn có ý nghĩa lâm sàng tốt hơn nhiều. Thật vậy, CMA khi so sánh với NST đồ, xác định các trường hợp mất đoạn/lặp đoạn có ý nghĩa lâm sàng nhiều hơn ~ 1,7% so với NST đồ với hình thái thai nhi bình thường và nhiều hơn ~ 6% khi thai nhi có một dị tật cấu trúc lớn. CMA sử dụng đa hình đơn nucleotide (SNP) cũng có thể xác định các vùng đồng hợp tử, có thể do có quan hệ huyết thống (consanguinity) (ở nhiều nhiễm sắc thể) hoặc hai NST cùng nguồn gốc (UPD- uniparental disomy). CMA đáng tin cậy và chính xác, có thể xác định được không có quan hệ cha con (nonpaternity) nhưng không thể xác định được sự tái sắp xếp cân bằng (balanced rearrangements), khảm mức độ thấp (low-level mosaicism) và có ~1,5% khả năng xuất hiện một biến thể có ý nghĩa không chắc chắn.

Giải trình tự đơn gen là giải trình tự thế hệ mới của một gen duy nhất nhằm đánh giá các biến thể trình tự gây bệnh chịu trách nhiệm cho kiểu hình thai nhi. Xét nghiệm này đặc biệt hữu ích trong trường hợp kiểu hình thai nhi đặc hiệu và duy nhất và chỉ do 1 gen gây bệnh. Ví dụ, u cơ vân (rhabdomyoma) ở thai nhi có liên quan mật thiết với bệnh xơ cứng củ (tuberous sclerosis) và giải trình tự 2 gen (TSC1 và TSC2) sẽ dẫn đến chẩn đoán 80-90% trường hợp.

Bảng gen (Gene panel) là giải trình tự nhiều gen trong một bảng gen trong đó có sự không đồng nhất đáng kể về mặt di truyền. Tính không đồng nhất về mặt di truyền (Genetic heterogeneity) là khi những thay đổi gây bệnh ở nhiều gen có thể dẫn đến 1 kiểu hình giống nhau. Một số phòng xét nghiệm thương mại cung cấp các bảng đơn gen cho một số gen có thể dẫn đến kiểu hình thai nhi giống nhau. Xác định nguyên nhân gây loạn sản xương thai nhi có thể là một thách thức vì có nhiều điểm tương đồng về kiểu hình và khả năng phân biệt hạn chế ở tuần thứ 18-20 khi xét nghiệm chẩn đoán thường được thực hiện và thường xác định được một số lượng đáng kể các loạn sản xương. Các bảng đơn gen cũng có thể xác định các biểu hiện duy nhất hoặc không điển hình giúp cải thiện khả năng cung cấp cho bệnh nhân và gia đình họ thông tin về tiên lượng và lập kế hoạch sinh con. Điều này có thể đặc biệt hữu ích khi xác định được loạn sản xương hạn chế sự sống (life-limiting) và lựa chọn quyết định tiếp tục thai kỳ. Một trong những bảng đơn gen hay được dùng nhất bao gồm một số gen trong đó những thay đổi gây bệnh dẫn đến hội chứng Noonan.

Giải trình tự toàn bộ exome (WES- Whole-exome sequencing) là một kỹ thuật tương đối mới, trong đó tất cả các vùng mã hóa protein (exon) của bộ gen đều được giải trình tự. Exome bao gồm ~ 1,5% toàn bộ bộ gen và có thể đánh giá nhanh chóng các thay đổi gây bệnh mà có thể dẫn đến kiểu hình thai nhi. Cho đến nay, kinh nghiệm trong giai đoạn trước sinh còn hạn chế và không xác định được nguyên nhân trong mọi trường hợp, đồng thời có nguy cơ đáng kể phát hiện một biến thể có ý nghĩa lâm sàng không chắc chắn; đánh giá các gen khác có thể không liên quan đến kiểu hình thai nhi và có thể dẫn đến một biến thể gây bệnh, mà có thể gây ra một bệnh không liên quan hoặc khởi phát ở tuổi trưởng thành. WES cũng không xác định được các biến thể số lượng bản sao, chẳng hạn như đảo đoạn (inversions), không thể xác định được các lặp bộ ba nucleotide (trinucleotide repeats) và không đánh giá các vùng không mã hóa của bộ gen. WES ít khi được chỉ định nhưng có thể có vai trò ở những thai nhi đa dị tật hoặc trong những trường hợp kiểu hình thai nhi tái phát mà không chẩn đoán được bằng xét nghiệm bộ gen tiêu chuẩn (NST đồ và CMA bình thường có hoặc không có xét nghiệm đơn gen).

UPD là tình trạng trong đó cả 2 NST đều được thừa hưởng từ chỉ bố hoặc mẹ. UDP thường xảy ra khi hợp tử trisomy (trisomic zygote) mất đi 1 bản sao nhiễm sắc thể thừa, gọi là cứu nguy trisomy (trisomic rescue). Khi cả 2 bản sao của cùng một nhiễm sắc thể được thừa hưởng từ bố hoặc mẹ, một số vấn đề có thể phát sinh. Tùy thuộc vào nhiễm sắc thể, một số gen có thể trải qua quá trình in dấu (imprinting) và được kích hoạt hoặc im lặng, phụ thuộc vào nguồn gốc di truyền từ bố hay mẹ. Nếu sự in dấu gen mất cân bằng, sẽ dẫn đến các vấn đề y tế cụ thể. 15q11-13 là vùng trải qua quá trình in dấu gen. Nếu thai nhi thừa hưởng cả 2 bản sao 15q11-13 từ mẹ, sẽ dẫn đến tình trạng được gọi là Prader-Willi. Nếu cả 2 bản sao đều được thừa hưởng từ bố sẽ dẫn đến hội chứng Angelman. Kiểu hình trước sinh của các rối loạn này có thể rất kín đáo; tuy nhiên, Prader Willi đã được chẩn đoán trước sinh trong bệnh cảnh thai nhi bị giảm trương lực cơ, cằm nhỏ, bàn chân khoèo, đa ối và thường là ngôi mông. UDP cũng có thể dẫn đến rối loạn đơn gen lặn trên NST thường nếu thai nhi thừa hưởng 2 NST giống nhau từ chỉ bố hoặc mẹ (isodisomy cùng nguồn gốc) sau khi cứu nguy và nhân đôi 1 NST đơn và bố mẹ là người mang gen bệnh lặn trên NST đó. Thai nhi sẽ thừa hưởng 2 bản sao bất thường giống nhau của cùng một gen và kết quả là mắc rối loạn đơn gen đó.

Với vô số thể lệch bội, sự tái sắp xếp, biến thể số lượng bản sao và rối loạn đơn gen, có thể rất khó xác định cách tiếp cận tốt nhất, nhưng xem xét kiểu hình thai nhi, các yếu tố nguy cơ tiềm ẩn của mẹ và gia đình, hiểu biết về lợi ích và hạn chế của xét nghiệm có thể mang lại cơ hội tốt nhất để xác định nguyên nhân.

Có dị tật đơn độc nào mà có liên quan cao với rối loạn đơn gen/NST cụ thể không?

Thai nhi bị u cơ vân có khả năng bị ảnh hưởng bởi bệnh xơ cứng củ (TSC1 và TSC2), được mô tả rõ là có độ thấm gen không hoàn toàn (incomplete penetrance) (có thể di truyền từ cha mẹ mà không có chẩn đoán xác định). Giải trình tự sẽ mang lại kết quả trong > 80% trường hợp.

Có dị tật đơn độc nào mà không liên quan nhiều với bất thường NST/đơn gen cụ thể không?

Hội thiểu sản tim trái có thể do bất thường NST (45,X; T13; mất đoạn 11q), thay đổi đơn gen (NKX2-5), hoặc “đa yếu tố”.

Xét nghiệm tuần tự từng bước với CMA, sau đó là một bảng đơn gen sẽ giúp tối đa hóa tỷ lệ phát hiện các bất thường NST hoặc đơn gen tiềm ẩn.

Có nhiều dị tật liên quan với một hội chứng cụ thể?

Thai nhi có nang bạch huyết (cystic hygroma)/độ mờ da gáy dày ± phù là biểu hiện thường gặp của hội chứng Noonan. Trong trường hợp này, nang bạch huyết có liên quan với một số bất thường NST cũng như một số hội chứng, chẳng hạn như Noonan. Do đó, cách tiếp cận trên toàn bộ bộ gen hợp lý đó là sử dụng CMA để đánh giá NST, sau đó là một bảng đơn gen “Noonan”; các bảng gen như vậy báo cáo khả năng phát hiện lên tới 10% biến thể gây bệnh.

Khi phát hiện tứ chứng Fallot, giãn não thất, khiếm khuyết ống thần kinh thể hở (open neural tube defect), thiểu sản tuyến ức và bàn chân khoèo, cần nghi ngờ hội chứng mất đoạn 22q11.2. aCGH NST (Chromosomal array comparative genomic hybridization) sẽ xác định được mất đoạn này. Hội chứng mất đoạn 22q11.2 là một trong những hội chứng vi mất đoạn dễ phát hiện nhất nhưng có sự khác biệt đáng kể về biểu hiện kiểu hình.

Cằm nhỏ, khóe mắt ngoài hướng xuống (down-slanting palpebral fissures), tai nhỏ và thiểu sản xương gò má (malar hypoplasia) được thấy ở thai nghi ngờ mắc hội chứng Treacher-Collins. Giải trình tự gen TCOF1 và POLR1D sẽ xác định được nguyên nhân trong>90% trường hợp.

Các yếu tố nguy cơ từ tiền sử gia đình, mẹ hoặc bố?

Tuổi mẹ cao làm tăng nguy cơ bất thường toàn bộ NST (ví dụ: T21, T18, v.v.); NST đồ có thể có hiệu suất chẩn đoán cao nhất.

Tiền sử sảy thai liên tiếp có thể do sự tái sắp xếp cân bằng của bố mẹ; nếu thai nhi bị tái sắp xếp không cân bằng, điều này có thể dẫn đến các dị tật cấu trúc không đặc hiệu ± bất thường tăng trưởng. Nếu phát hiện bất thường, cần đánh giá NST bằng NST đồ truyền thống /CMA cùng với xét nghiệm bố mẹ.

Tuổi bố cao ( ≥ 45) có thể dẫn đến các bất thường đơn gen trội trên NST thường de novo (ví dụ, bất sản sụn (achondroplasia), hội dính khớp sọ sớm (craniosynostosis), v.v.). Tùy thuộc vào kiểu hình thai nhi, mà có thể chỉ định xét nghiệm cụ thể. Các xét nghiệm cfDNA hiện có sẵn để phát hiện các bất thường đơn gen de novo. Nhưng các xét nghiệm này chưa được xác nhận trên lâm sàng và hiện không được khuyến cáo sàng lọc thường quy.

Có biến thể gia đình nào được biết mà có thể giải thích nguyên nhân?

Các biến thể gia đình đã biết có nguy cơ mắc bệnh gen lặn, có thể có biểu hiện/kiểu hình thai nhi khác nhau (ví dụ: cả bố và mẹ đều là người mang gen CFTR, gây bệnh xơ nang và thai nhi có ruột tăng âm).

Thông tin về kiểu hình này, lý tưởng là sẽ dẫn đến xét nghiệm chẩn đoán để xác định xem thai nhi có bị ảnh hưởng hay không, với nguy cơ tái phát 25%, hoặc chuẩn bị cho trẻ sơ sinh bị ảnh hưởng với xét nghiệm sơ sinh cấp tốc.

Tài liệu tham khảo

Committee on Genetics.: ACOG technology assessment in obstetrics and gynecology No. 14: modern genetics in obstetrics and gynecology. Obstet Gynecol. 132(3):e143-68, 2018