XÉT NGHIỆM SÀNG LỌC TRƯỚC SINH KHÔNG XÂM LẤN PANORAMA
Panorama là xét nghiệm sàng lọc trước sinh không xâm lấn (NIPT) dựa trên sự phân tích ADN tự do của thai nhi tách từ huyết thanh máu mẹ và sàng lọc một số bất thường nhiễm sắc thể thai nhi. Các bất thường bao gồm Trisomy 21 (hội chứng Down), Trisomy 18 (hội chứng Edward), Trisomy 13 (hội chứng Patau), Monosomy X (hội chứng Turner), Trisomy nhiễm sắc thể giới tính (XXX, XXY, XYY), triploidy (thể tam bội). Ngoài ra còn bao gồm 5 hội chứng vi mất đoạn là mất đoạn 22q11.2 (DiGeorge), Cri-du-chat, Prader-Willi, Angelman và mất đoạn 1p361-5. Panorama có thể thực hiện sớm từ tuần thứ 9 của thai kỳ với độ chính xác cao.

TỈ LỆ CÁC BẤT THƯỜNG NHIỄM SẮC THỂ
Trong số các bất thường nhiễm sắc thể, Trisomy 21, Trisomy 18 và Trisomy 13 là ba thể dị bội (aneuploidy) thường gặp nhất với tổng tỉ lệ 1 trên 450 trẻ sơ sinh, trong đó phổ biến nhất là Trisomy 21^6,7. Các hội chứng vi mất đoạn trên thực tế hay gặp hơn người ta từng nghĩ, có thể xuất hiện trong những trường hợp mang thai không tìm thấy bất thường qua siêu âm. Tổng tỉ lệ bất thường của 5 hội chứng vi mất đoạn trong xét nghiệm của Panorama chiếm khoảng 1 trong 1000 ^8-12, trong đó hội chứng mất đoạn 22q11.2 còn phổ biến hơn bệnh xơ nang (Biểu đồ 1) ^11,13-15.

 

Biểu đồ 1. Hội chứng mất đoạn 22q11.2 phổ biến hơn bệnh Xơ nang*
* Tỉ lệ cao 1/992 trong các nghiên cứu gần đây ¹⁵.

Hơn nữa, không giống như các thể dị bội (ví dụ Trisomy 21) thường xảy ra với thai phụ tuổi cao, các hội chứng vi mất đoạn không phụ thuộc vào độ tuổi mang thai của người mẹ. Đối với thai phụ dưới 28 tuổi, khả năng thai nhi bị mắc 1 trong 5 hội chứng vi mất đoạn lớn hơn khả năng mắc hội chứng Down (Biểu đồ 2). Điều quan ngại nhất là các mất đoạn này thường gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển về thể chất và trí tuệ, thường không được chẩn đoán sớm cho đến khi bé phát triển tới thời niên thiếu.

Biểu đồ 2. Đối với thai phụ trẻ tuổi, khả năng mang thai mắc 5 hội chứng vi mất đoạn trong xét nghiệm của Panorama cao hơn khả năng mắc hội chứng Down*.
* Tổng tỉ lệ sơ sinh mắc 5 hội chứng vi mất đoạn trong xét nghiệm của Panorama chiếm khoảng 1 trong 1000 ^8-12.

PHƯƠNG PHÁP SÀNG LỌC TRƯỚC SINH TRUYỀN THỐNG
Cho tới thời gian gần đây, phương thức sàng lọc ban đầu để phát hiện dị bội thể là đo các chỉ số sinh hóa trong huyết thanh mẹ trong giai đoạn ba tháng đầu và/hoặc 3 tháng giữa của thai kỳ, kết hợp với siêu âm đo độ mờ da gáy giai đoạn 3 tháng đầu. Mặc dù được thiết kế để phát hiện Trisomy 21, phương pháp này có thể phát hiện được Trisomy 18 và 13. Chỉ số độ mờ da gáy tăng (cũng như bướu thanh dịch vùng cổ ở thai nhi (cystic hygroma) và các chỉ số khác) cũng có liên quan tới một số dị bội nhiễm sắc thể giới tính (và liên quan gián tiếp tới hội chứng mất đoạn 22q11.2). Nhiều nghiên cứu rộng về phương pháp sàng lọc truyền thống đã cho thấy tỉ lệ phát hiện Trisomy 21 là 79-90% với tỉ lệ dương tính giả là 4-5%¹⁶. Giá trị tiên lượng dương tính (PPV) là chỉ số đánh giá khả năng kết quả nguy cơ cao của xét nghiệm trùng với kết quả dương tính thật của bệnh nhân dựa trên lâm sàng. Chỉ số PPV đối với Trisomy 21 trong xét nghiệm sàng lọc truyền thống là <5%¹⁷, nghĩa là cứ 20 bệnh nhân nhận được kết quả sàng lọc huyết thanh dương tính thì có ít nhất 19 trường hợp là dương tính giả.

Không giống như thể dị bội, phương pháp sàng lọc truyền thống không xác định được các vi mất đoạn vì không có các marker đặc trưng trong huyết thanh. Nhiều hội chứng vi mất đoạn không gây các bất thường về cấu trúc có thể phát hiện được bằng siêu âm thai nhi. Để chẩn đoán được hội chứng vi mất đoạn cần dùng các phương pháp chẩn đoán xâm lấn như chọc ối hoặc sinh thiết gai rau, sau đó lấy tế bào làm FISH hoặc microarray. Phương pháp công thức nhiễm sắc thể tế bào ối (karyotyping) không phát hiện ra được phần lớn các đột biến vi mất đoạn. Một số hướng dẫn gần đây cho rằng phương pháp microarray nên được áp dụng cho tất cả các trường hợp chọc ối, không kể tuổi tác của thai phụ ¹⁸. Tuy nhiên, do chọc ối có nguy cơ rủi ro gây ra sảy thai (1/450-1/900)¹⁹, rất nhiều thai phụ không muốn làm xét nghiệm chọc ối như một xét nghiệm thường quy trừ khi thai nhi có những dấu hiệu khác nguy cơ cao. Do thiếu các phương pháp sàng lọc trước sinh hiệu quả, rất nhiều em bé mắc bệnh đã không được chẩn đoán sớm sau sinh, thậm chí đến khi phát triển thời niên thiếu và bị lỡ mất cơ hội được can thiệp sớm. Vì thế, việc phát triển phương pháp sàng lọc trước sinh không xâm lấn với độ chính xác cao là rất cần thiết cho tất cả thai phụ.

 
PHƯƠNG PHÁP SÀNG LỌC KHÔNG XÂM LẤN
PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG NHIỄM SẮC THỂ THAI NHI DỰA TRÊN ADN TỰ DO
Phương pháp sàng lọc không xâm lấn dựa vào phân tích ADN tự do của con trong máu mẹ là một bước tiến quan trọng trong sàng lọc trước sinh phát hiện dị bội thai nhi. Vì ADN tự do của thai nhi thấm qua nhau thai và luân chuyển trong hệ tuần hoàn người mẹ, chỉ cần dùng máu của mẹ để phát hiện số lượng bản sao nhiễm sắc thể của thai nhi. Do ADN tự do của thai nhi lẫn trong ADN tự do của mẹ, tỉ lệ phần trăm ADN thai nhi (fetal fraction) tỉ lệ thuận với tuổi thai và tỉ lệ nghịch với cân nặng của mẹ.
Để xác định chính xác số lượng nhiễm sắc thể của thai nhi đòi hỏi ứng dụng của kỹ thuật sinh học phân tử kết hợp với phân tích tin sinh học. Cho tới nay, có 2 phương pháp tin sinh học chính đang được sử dụng: phương pháp đếm định lượng là phương pháp được đa số các nơi sử dụng và thuộc NIPT thế hệ thứ nhất, phương pháp kết hợp các thông tin kiểu gen dựa trên sự đa hình đơn nucleotide (Single nucleotide polymophisms: SNP) đang được Netera sử dụng thuộc NIPT thế hệ thứ hai.

NIPT THẾ HỆ THỨ NHẤT: PHƯƠNG PHÁP ĐẾM
Phương pháp đếm định lượng là phương pháp so sánh số lượng đoạn trình tự ADN từ nhiễm sắc thể quan tâm (ví dụ như nhiễm sắc thể 21 trong hội chứng Down) với nhiễm sắc thể tham chiếu hoặc bộ nhiễm sắc thể giả định nguyên bội (euploidy). Mặc dù phương pháp này rất hiệu quả để xác định Trisomy 21 và Trisomy 18, nó không hiệu quả lắm trong việc xác định Trisomy 13 và dị bội nhiễm sắc thể giới tính ^20-24. Phương pháp này cũng không xác định được thể tam bội, hội chứng chiếm tỉ lệ 1:2000 ở tuần thứ 12 của thai kỳ ^25,26, có thể gây ra các bất thường nghiêm trọng cho thai nhi và nhau thai cùng với tăng nguy cơ sảy thai, tiền sản giật và tăng sản nguyên bào nuôi. Phương pháp đếm này không phân biệt được kiểu gen của mẹ và thai nhi, cũng không xác định được thể song thai tiêu biến (vanishing twin), vì vậy khi bất thường di truyền xuất phát từ thai phụ hoặc thể song thai tiêu biến sẽ đưa ra kết quả dương tính giả cho thai nhi ^27-30. Vì ADN tự do của thai nhi có nguồn gốc từ nhau thai, có những trường hợp ADN của thai nhi và nhau thai khác nhau do hiện tượng thể khảm của nhau thai. Thể khảm này chiếm 1-2% các trường hợp mang thai^31-33 và gây ra kết quả NIPT âm tính giả hoặc dương tính giả cho cả 2 phương pháp đếm và phương pháp dựa trên SNP.

NIPT THẾ HỆ THỨ HAI: DỰA TRÊN SNP
Panorama là một xét nghiệm NIPT thương mại duy nhất hiện nay dựa trên sự đa hình đơn nucleotide (SNP), sử dụng các SNP đích đặc trưng để xác định mức bội thể (ploidy). Phương pháp này tách chiết ADN mẹ từ tế bào bạch cầu trong máu mẹ, giải trình tự, và dùng thông tin đó trong quá trình phân tích tin sinh học để phân tách kiểu gen của mẹ từ mẫu huyết tương vốn bao gồm thông tin ADN của cả mẹ và thai nhi. Phương pháp này đưa ra những dữ liệu lớn về kiểu gen của thai nhi với độ chính xác cao hơn, ngay cả khi tỉ lệ ADN tự do của con chỉ đạt 2,8%. Xét nghiệm Panorama giải trình tự 13.392 SNP bao phủ các nhiễm sắc thể 21, 18, 13, X và Y, ngoài ra còn có bộ SNP khác được dùng để xác định một số vi mất đoạn. Do phân biệt được ADN của mẹ và con nên Panorama có khả năng xác định được thể song thai tiêu biến và bất thường di truyền của thai phụ, có thể phát hiện ra một số vi mất đoạn như hội chứng mất đoạn 22q11.2 ở người mẹ. Vì Panorama không cần nhiễm sắc thể tham chiếu, đây là xét nghiệm NIPT duy nhất có thể xác định được thể tam bội và chửa trứng hoàn toàn.

Nghiên cứu đánh giá khả năng phát hiện Trisomy 21, 18, 13, X, Y của Panorama cho thấy độ nhạy của Trisomy 21 và Trisomy 18 là 100%, Trisomy 13 là 96% và Monosomy X là 90%, độ đặc hiệu > 99,9% cho các trường hợp ². Giá trị tiên lượng dương tính (PPV) cho các trường hợp nguy cơ cao được đánh giá trong nghiên cứu với số lượng lâm sàng lớn¹. Giá trị này là trên 90,9% cho Trisomy 21; 93,1% cho Trisomy 18; 38,1% cho Trisomy 13 và 50% cho Monosomy X ¹. Nghiên cứu cho thấy độ nhạy của Panorama đối với các vi mất đoạn > 97% và độ đặc hiệu > 99%³⁴. Đánh giá về xét nghiệm NIPT cho vi mất đoạn dựa trên thực tế lâm sàng đang được tiến hành.

ỨNG DỤNG LÂM SÀNG
Panorama có thể được tiến hành từ tuần thứ 9 của thai kỳ và chỉ cần lấy mẫu máu mẹ. ADN của bố có thể được cung cấp bằng que lấy tế bào niêm mạc miệng, nhằm hỗ trợ phân tích kết quả, tuy nhiên không bắt buộc. Mẫu được đựng trong ống lấy máu có chứa chất bảo quản ADN tự do và được vận chuyển tại nhiệt độ thường tới phòng xét nghiệm đã được cấp chứng chỉ CLIA và CAP của Netera tại San Carlos, California. Sau khi xét nghiệm được tiến hành, bản trả kết quả sẽ bao gồm chỉ số đánh giá rủi ro (risk score) cho từng nhiễm sắc thể quan tâm, đồng thời cho các vi mất đoạn nếu được yêu cầu xét nghiệm. Đối với những trường hợp kết quả Panorama nguy cơ cao, thai phụ cần được tư vấn di truyền và làm xét nghiệm khẳng định.
Các nghiên cứu đánh giá xét nghiệm Panorama trên thực tế lâm sàng đều dựa trên số lượng lớn các bà mẹ mang thai trong quần thể thai phụ nói chung và các giá trị tiên lượng dương tính được đánh giá đồng thời trên cả hai nhóm nguy cơ cao và nguy cơ thấp. Ngoài ra, do đột biến vi mất đoạn xảy ra không phụ thuộc vào tuổi mẹ và các yếu tố nguy cơ truyền thống, Panorama là một công cụ hữu hiệu để ứng dụng trong quần thể người mang thai nói chung.

KẾT LUẬN
Panorama là xét nghiệm có độ nhạy và độ đặc hiệu cao để xác định các hội chứng di truyền phổ biến như Trisomy 21, Trisomy 18, Trisomy 13, Monosomy X, thể tam bội. So với phương pháp sàng lọc truyền thống, tỉ lệ dương tính giả thấp của Panorama có thể giúp giảm số lượng các ca phải thực hiện chẩn đoán trước sinh xâm lấn, giảm tỉ lệ chọc ối không cần thiết. Panorama cũng được đánh giá là công cụ sàng lọc cho các vi mất đoạn phổ biến, bao gồm hội chứng mất đoạn 22q11.2 (DiGeorge), mất đoạn 1p36, Cri-du-chat, Prader-Willi và Angelman. Đối với những cặp vợ chồng muốn biết về sức khỏe của con mình trong giai đoạn sớm của thai kỳ, Panorama cung cấp xét nghiệm để sàng lọc các bất thường nhiễm sắc thể phổ biến nhất với độ chính xác cao và không xâm phạm thai nhi.
Cụm từ viết tắt tiếng Anh:
-        NIPT: Non-invasive prenatal screening test.
-        ADN: Deoxyribonucleic acid.
-        PPV: Positive predictive value.
-        SNP: Single nucleotide polymorphism.
-        FISH: Fluorescence in situ hybridization.

 
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.     Dar P, et al. 2014. Clinical experience and follow-up with large scale single-nucleotide polymorphism-based noninvasive prenatal aneuploidy testing. Am J Ob Gyn. 211:527 e1-27 e17.
2.     Pergament E, et al. 2014. Single-nucleotide polymorphism-based noninvasive prenatal screening in a high-risk and low-risk cohort. Ob Gyn. 124:210-8.
3.     Samango-Sprouse C, et al. 2013. SNP-based non-invasive prenatal testing detects sex chromosome aneuploidies with high accuracy. Prenat Diagn. 33:643-9.
4.     Nicolaides KH, et al. 2013. Validation of targeted sequencing of single-nucleotide polymorphisms for non-invasive prenatal detection of aneuploidy of chromosomes 13, 18, 21, X, and Y. Prenat Diagn. 33:575-9.
5.     Nicolaides KH, et al. 2014. Prenatal detection of fetal triploidy from cell-free DNA testing in maternal blood. Fetal Diagn Ther. 35:212-7.
6.     Jones KL. Smith’s Recognizable Patters of Human Malformation Jones (6th edn). . Philadelphia: Elsevier Health Sciences/Saunders, 2006:8-87.
7.     Simpson JL, et al. Genetics in Obstetrics and Gynecology. Philadelphia: Elsevier Health Sciences/Saunders, 2002:323-44.
8.     Battaglia A. 1p36 deletion syndrome. Secondary 1p36 deletion syndrome. 2008. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1191/.
9.     Dagli AI, et al. Angelman syndrome. Secondary Angelman syndrome Jun 16 2011 1998. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1144/.
10.   Driscoll DJ, et al. Prader-Willi syndrome. Secondary Prader-Willi syndrome Jan 23 2014 1998. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1330/.
11.   McDonald-McGinn DM, et al. 2013. 22q11.2 Deletion Syndrome. Gene Reviews.
12.   Genetics Home Reference. Secondary Genetics Home Reference 2014. http://ghr.nlm.nih.gov/condition/cri-du-chat-syndrome.
13.   Nussbaum RL, et al. Thompson & Thompson Genetics in Medicine, 2007.
14.   Grosse SD, et al. Newborn Screening for Cystic Fibrosis: Evaluation of Benefits and Risks and Recommendations for State Newborn Screening Programs. CDCP, MMWR, 2004:1-36.
15.   Grati FR, et al. 2015. Prevalence of recurrent pathogenic microdeletions and microduplications in over 9,500 pregnancies. Prenat Diagn.
16.   2007. ACOG Practice Bulletin No. 77: screening for fetal chromosomal abnormalities. Ob Gyn. 109:217-27.
17.   Bianchi DW, et al. 2014. DNA sequencing versus standard prenatal aneuploidy screening. N Engl J Med. 370:799-808.
18.   2013. ACOG practice bulletin No. 581, December 2013. The use of chromosomal microarray analysis in prenatal diagnosis. Ob Gyn. 122:1374-77.
19.   Akolekar R, et al. 2015. Procedure-related risk of miscarriage following amniocentesis and chorionic villus sampling: a systematic review and meta-analysis. Ult Ob Gyn. 45:16-26.
20.   Palomaki GE, et al. 2012. DNA sequencing of maternal plasma reliably identifies trisomy 18 and trisomy 13 as well as Down syndrome: an international collaborative study. Genet Med. 14:296-305.
21.   Bianchi DW, et al. 2012. Genome-wide fetal aneuploidy detection by maternal plasma DNA sequencing. Ob Gyn. 119:890-901.
22.   Mazloom AR, et al. 2013. Noninvasive prenatal detection of sex chromosomal aneuploidies by sequencing circulating cell-free DNA from maternal plasma. Prenat Diagn. 33:591-7.
23.   Ashoor G, et al. 2013. Trisomy 13 detection in the first trimester of pregnancy using a chromosome-selective cell-free DNA analysis method. Ult Ob Gyn. 41:21-5.
24.   Nicolaides KH, et al. 2014. Assessment of fetal sex chromosome aneuploidy using directed cell-free DNA analysis. Fetal Diagn Ther. 35:1-6.
25.   Jacobs PA, et al. 1978. The origin of human triploids. Ann Hum Genet. 42:49-57.