Xác định đột biến gen COL1A1, COL1A2 gây bệnh tạo xương bất toàn

Tên luận án: “Xác định đột biến gen COL1A1, COL1A2 gây bệnh tạo xương bất toàn (Osteogenesis Imperfecta)”.
Nghiên cứu sinh : Bùi Thị Hồng Châu
Chuyên ngành : Hóa sinh Khóa: 30 Mã số : 62720112
Cán bộ hướng dẫn: GS.TS. Tạ Thành Văn
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Y Hà Nội
Đột biến gen được xác định là một trong những nguyên nhân gây nên nhiều bệnh, đặc biệt là các bệnh lý di truyền và rối loạn chuyển hóa. Những tổn thương gen thường xảy ra sớm nhất. Các tổn thương này thông qua cơ chế điều hòa gen trong mối tương tác giữa các gen với nhau hoặc các gen với các phân tử nội bào hoặc mối tương tác tế bào – tế bào mà biểu hiện thành các thể bệnh nặng, nhẹ khác nhau. Các nhà khoa học trên thế giới đã đi sâu tìm hiểu cơ chế gây đột biến và kết quả cho thấy: cơ chế gây đột biến gen rất phức tạp, các kiểu/dạng đột biến đa dạng và phong phú tùy thuộc vào từng thể bệnh, mức độ năng nhẹ và có hoặc không đặc hiệu với chủng tộc. Trong giai đoạn hiện nay chúng ta chưa thể sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử để can thiệp nhằm ngăn ngừa sự phát sinh đột biến nhưng với mỗi một bệnh lý cụ thể các nhà khoa học hoàn toàn có thể xác định được chính xác các đột biến một cách sớm nhất để đưa ra những giải pháp can thiệp kịp thời hay các lời khuyên di truyền nhằm nâng cao hiệu quả điều trị và phòng bệnh.

Bệnh tạo xương bất toàn (osteogenesis imperfecta) còn gọi là bệnh xương thủy tinh hay bệnh giòn xương. Hơn 90% bệnh tạo xương bất toàn là di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường. Bệnh bao gồm nhiều thể lâm sàng và có đặc điểm di truyền khác nhau với tần suất mắc bệnh 1/15.000^1/25.000 [1],[2],[3]. Nguyên nhân của bệnh là do đột biến gen tổng hợp collagen týp I dẫn đến thiếu hụt hoặc bất thường cấu trúc của phân tử collagen týp I gây nên giòn xương, giảm khối lượng xương và bất thường các mô liên kết. Collagen týp I là một loại protein chiếm ưu thế trong chất nền ở khoảng gian bào của hầu hết các mô, được tìm thấy ở xương, màng bọc các cơ quan, giác mạc, củng mạc mắt, cân và dây chằng, mạch máu, da, màng não, là thành phần chính của ngà răng và chiếm 30% trọng lượng cơ thể. Vì vậy, khi bị khiếm khuyết chất cơ bản ngoại bào, bệnh không chỉ biểu hiện bất thường ở xương mà còn bất thường ở các tổ chức khác như củng mạc mắt màu xanh, tạo răng bất toàn, giảm thính lực… [4],[5]. Bệnh tạo xương bất toàn gây đau đớn, tàn phế suốt đời cho trẻ cả về mặt thể chất lẫn tâm thần với thể bệnh nhẹ. Còn với thể bệnh nặng thì gây tỷ lệ tử vong cao.
Cho đến nay, vẫn chưa có phương pháp điều trị đặc hiệu đối với bệnh tạo xương bất toàn. Chủ yếu là điều trị triệu chứng, giảm đau, giảm gãy xương tái phát với mục đích giảm đến mức tối đa tỷ lệ tàn tật và suy giảm các chức năng, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân [6],[7]. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, khoảng trên 90% các trường hợp bệnh tạo xương bất toàn gây nên do đột biến gen COL1A1 và COL1A2 [8]. Từ đó đến nay, khoảng 300 dạng đột biến khác nhau trên COL1A1 và COL1A2 đã được phát hiện, trong đó đột biến phổ biến nhất được mô tả bởi Dalgleish và cộng sự năm 1997 là sự thay đổi các acid amin glycin thành một acid amin khác. Các đột biến này không tập trung ở vùng trọng điểm (hotspot) mà rải rác khắp chiều dài của gen vì vậy quá trình phân tích gen tìm đột biến tương đối khó khăn [9],[10],[11],[12]. Bằng kỹ thuật phân tích gen thì kết quả phân tích gen là tiền đề quan trọng giúp chẩn đoán trước sinh đối với các đối tượng có nguy cơ cao sinh con bị bệnh tạo xương bất toàn để đưa ra những tư vấn di truyền giúp ngăn ngừa và làm giảm tỉ lệ mắc bệnh [13],[14]. Các nghiên cứu bệnh tạo xương bất toàn ở Việt Nam vẫn còn rất ít, chủ yếu nghiên cứu về mặt lâm sàng tại bệnh viện Nhi Trung ương nên số lượng nghiên cứu về bệnh tạo xương bất toàn chưa nhiều, thông tin còn hạn chế.
Xuất phát từ thực tiễn đó, nghiên cứu này được tiến hành nhằm mục tiêu:
1. Xác định đột biến gen COL1A1, COL1A2 trên bệnh nhân mắc bệnh tạo xương bất toàn.
2. Xác định đột biến gen COL1A1, COL1A2 ở bố mẹ của bệnh nhân đã phát hiện đột biến gen COL1A1 hoặc COL1A2.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
19. Nguyễn Văn Tuấn (2007). Loãng xương: nguyên nhân, chẩn đoán, điều trị và phòng ngừa. Nhà xuất bản y học, TP Hồ Chí Minh.
20. Nguyễn Văn Tuấn (2008). Các biểu thị chu chuyển xương: nguyên lý và ứng dụng. Thời sựy học, Hội y học TP Hồ Chí Minh (24), 7-19.
21. Tạ Thành Văn (2010). Con đường tín hiệu tế bào và dấu ấn sinh học trong chẩn đoán. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
41. Trịnh Văn Bảo, Trần Thị Thanh Hương (2014). Di truyền y học. Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, 136-142.
63. Tạ Thành Văn, Trần Vân Khánh, Trần Huy Thịnh, Lê Minh Khôi, Nguyễn Thị Băng Sương (2011). Bệnh học phân tử. Nhà xuất bản Y học, 208-216.
75. Tạ Thành Văn (2010). PCR và một số kỹ thuật y sinh học phân tử. Nhà xuất bản Y học.
76. Phạm Hùng Vân (2009). PCR và real-time PCR – Các vấn đề cơ bản và các áp dụng thường gặp. Nhà xuất bản Y học.
77. Hồ Huỳnh Thùy Dương (2003). Sinh học phân tử, lần thứ 3. Nhà xuất bản Giáo dục.
78. Khuất Hữu Thanh (2006). Một số phương pháp cơ bản sử dụng trong kỹ thuật gen. Cơ sở di truyền phân tử và kỹ thuật gen. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 137-164.
86. Cấn Thị Bích Ngọc. Nghiên cứu đặc điểm lâm sàng, cận lâm sàng và điều trị bệnh tạo xương bất toàn tại Bệnh viện Nhi Trung ương 2000- 2009. Luận văn thạc sỹ Y học.
87. Vũ Chí Dũng, Nguyễn Thị Hoàn và cộng sự (2004). Bệnh tạo xương bất toàn do đột biến gen COL1A1 và COL1A2: Nhận xét các trường hợp được chẩn đoán và điều trị tại Bệnh viện Nhi Trung ương. Y học thực hành, 495, 42-51.

MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
Chương 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Bệnh tạo xương bất toàn 3
1.1.1. Lịch sử nghiên cứu bệnh tạo xương bất toàn trên thế giới 3
1.1.2. Đặc điểm cấu tạo và quá trình chuyển hóa xương 4
1.1.3. Lâm sàng và phân loại bệnh tạo xương bất toàn 7
1.1.4. Cận lâm sàng 11
1.1.5. Tần suất mắc bệnh tạo xương bất toàn 14
1.1.6. Di truyền học bệnh tạo xương bất toàn 14
1.1.7. Chẩn đoán 16
1.1.8. Điều trị bệnh tạo xương bất toàn 17
1.2. Cơ chế phân tử bệnh tạo xương bất toàn 20
1.2.1. Cấu trúc, chức năng của protein collagen týp I 20
1.2.2. Vị trí, cấu trúc, chức năng của gen COL1A1, COL1A2 23
1.3. Phương pháp phát hiện đột biến gen COL1A1, COL1A2 30
1.3.1. Phương pháp PCR 30
1.3.2. Phương pháp giải trình tự gen 31
1.3.3. Kỹ thuật SSCP 33
1.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam 33
1.4.1. Trên thế giới 33
1.4.2. Ở Việt Nam 34
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35
2.1. Đối tượng nghiên cứu 35
2.1.1. Nhóm bệnh 35
2.1.2. Nhóm chứng 36
2.2. Trang thiết bị, dụng cụ và hóa chất 36
2.2.1. Trang thiết bị nghiên cứu 36
2.2.2. Dụng cụ nghiên cứu 37
2.2.3. Hóa chất nghiên cứu 37
2.3. Phương pháp nghiên cứu 40
2.3.1. Thiết kế nghiên cứu 40
2.3.2. Nội dung nghiên cứu 41
2.3.3. Địa điểm nghiên cứu 41
2.3.4. Quy trình và các kỹ thuật sử dụng trong nghiên cứu 41
2.4. Vấn đề đạo đức trong nghiên cứu 49
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 50
3.1. Kết quả tách chiết DNA 50
3.2. Kết quả xác định đột biến gen COL1A1, COL1A2 trên nhóm bệnh nhân
tạo xương bất toàn 52
3.2.1. Kết quả xác định đột biến gen COL1A1 52
3.2.2. Kết quả xác định đột biến gen COL1A2 61
3.2.3. Kết quả đột biến trên gen COL1A1, COL1A2 63
3.2.4. Kết quả các điểm đột biến tại vùng exon, intron trên gen COL1A1,
COL1A2 64
3.3. Kết quả xác định đột biến gen COL1A1, COL1A2 trên bố mẹ của bệnh nhân
tạo xương bất toàn đã phát hiện đột biến gen COL1A1 hoặc COL1A2 67
Chương 4: BÀN LUẬN 80
Kết quả tách chiết DNA 80
Kết quả xác định đột biến gen COL1A1, COL1A2 trên nhóm bệnh nhân tạo
xương bất toàn 81
Kết quả xác định đột biến của bố mẹ bệnh nhân tạo xương bất toàn đã phát
hiện đột biến gen COL1A1 hoặc COL1A2 96
KẾT LUẬN 108
CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC