Bài 14: Di truyền học người

I. KHÁI NIỆM, VAI TRÒ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DI TRUYỀN HỌC NGƯỜI

1. Khái niệm và vai trò của di truyền học người

- Di truyền học người là khoa học nghiên cứu sự di truyền và biến dị ở người qua các thế hệ.

- Di truyền học người là sự kết hợp các lĩnh vực khác nhau như di truyền cổ điển, di truyền tế bào học, di truyền phân tử, di truyền hoá sinh, hệ gene học, di truyền quần thể, di truyền y học,...

- Vai trò của di truyền học người: 

2. Một số phương pháp nghiên cứu di truyền học người

- Nghiên cứu di truyền học người có một số khó khăn như người có vòng đời dài, số lượng con ít, thành thục sinh dục muộn, không thể hoặc hạn chế sử dụng phương pháp tác động đến hệ gene,...

- Tuy nhiên, nghiên cứu di truyền người cũng có những thuận lợi như các đặc điểm hình thái, sinh lí đã được nghiên cứu toàn diện, các rối loạn trong cơ thể đã được nghiên cứu kĩ về cơ chế,...

- Sự di truyền các tính trạng ở người tuân theo các quy luật di truyền ở sinh vật nói chung. Các phương pháp nghiên cứu di truyền học người bao gồm phương pháp nghiên cứu phả hệ, phương pháp nghiên cứu di truyền tế bào học,...

- Ngoài ra, một số phương pháp cũng đang được sử dụng trong nghiên cứu di truyền người như phương pháp di truyền phân tử, di truyền quần thể, nghiên cứu trẻ đồng sinh,...

Phương pháp nghiên cứu phả hệ

- Phả hệ là sơ đồ ghi lại mối quan hệ giữa các cá thể ở nhiều thế hệ khác nhau trong dòng họ.

- Phương pháp nghiên cứu phả hệ là sử dụng một hệ thống các kí hiệu quy ước để xây dựng sơ đồ phả hệ theo dõi sự di truyền của tính trạng ở những người có quan hệ họ hàng nhiều thế hệ.

- Phương pháp nghiên cứu phả hệ cho phép xác định quy luật di truyền tỉnh trạng trong gia đình, dòng họ. Ví dụ: quy luật di truyền liên quan đến tật 6 ngón tay, tật dính ngón tay số 2 và số 3, bệnh máu khó đông, bệnh mù màu đỏ và lục,...

- Phương pháp phả hệ cũng giúp chỉ rõ hậu quả của hôn nhân cận huyết (xác suất biểu hiện bệnh di truyền; dị hình, dị tật bẩm sinh; chết sớm ở thế hệ con).

Phương pháp nghiên cứu di truyền tế bào

- Phương pháp nghiên cứu di truyền tế bào là phương pháp phân tích bộ nhiễm sắc thể (kiểu nhân của tế bào, ví dụ như bạch cầu, nguyên bào sợi,...).

- Bộ nhiễm sắc thể của tế bào được nhuộm màu và quan sát dưới kính hiển vi. Những biến đổi về số lượng, cấu trúc các nhiễm sắc thể ở tế bào người bị bệnh được quan sát và so sánh với tế bào người bình thường.

- Phương pháp nghiên cứu di truyền tế bào cho phép xác định các biến đổi số lượng và cấu trúc nhiễm sắc thể có liên quan đến các bệnh, tật di truyền ở người và chẩn đoán bệnh lí di truyền, quá trình già hoá của tế bào.

- Một số bệnh, tật di truyền đã được phát hiện bằng phương pháp nghiên cứu di truyền tế bào như hội chứng Down, hội chứng siêu nữ (XXX), hội chứng Klinefelter (XXY),...

- Phương pháp nghiên cứu di truyền tế bào thường được sử dụng kết hợp với phương pháp phân tích phả hệ để làm rõ mối liên quan giữa kiểu gene với kiểu hình.

II. DI TRUYỀN Y HỌC

1. Khái niệm và vai trò của di truyền y học, y học tư vấn

- Di truyền y học là lĩnh vực khoa học ứng dụng các nguyên li di truyền trong khám chữa bệnh ở người, bao gồm các nghiên cứu di truyền tính trạng, lập bản đồ gene gây bệnh, tật di truyền, chẩn đoán, điều trị và di truyền tư vấn.

- Di truyền y học có vai trò quan trọng trong chăm sóc, bảo vệ sức khoẻ con người, cung cấp các hiểu biết về cơ chế di truyền của các bệnh, tật di truyền, chẩn đoán và điều trị hiệu quả, hỗ trợ tư vấn di truyền cho cá nhân và gia đình. Ví dụ: bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm do đột biến gene (HbA → HbS) gây nên.

- Di truyền y học tư vấn là một lĩnh vực của di truyền y học, cung cấp các thông tin về cơ sở di truyền y học, tiên đoán và đưa ra lời khuyên về khả năng mắc bệnh, tật di truyền nào đó ở đời con của các cặp bố mẹ hoặc những người trong dòng họ mắc các bệnh, tật di truyền đó.

- Di truyền y học tư vấn có vai trò quan trọng, giúp phòng bệnh, tật di truyền, hạn chế sự ra đời của trẻ bị rối loạn di truyền.

2. Cơ sở của di truyền y học tư vấn

- Di truyền y học tư vấn dựa trên cơ sở các quy luật di truyền của các bệnh, tật di truyền. Xác định đúng bệnh, tật di truyền và đặc điểm di truyền của bệnh, tật đó thông qua thăm khám và xét nghiệm.

- Cần sử dụng các phương pháp chẩn đoán bệnh như lập phả hệ kết hợp với xét nghiệm di truyền tế bào, phân tích hoá sinh, chẩn đoán trước khi sinh,... Dự báo xác suất biểu hiện bệnh, tật di truyền ở thế hệ sau, đưa ra lời khuyên cho người được tư vấn trong các trường hợp chuẩn bị kết hôn, trước khi sinh để hạn chế sự xuất hiện bệnh, tật di truyền ở thế hệ sau.

III. LIỆU PHÁP GENE

1. Khái quát về liệu pháp gene

- Liệu pháp gene là phương pháp sử dụng gene để điều trị hoặc ngăn ngừa bệnh, tật di truyền.

- Mục đích của liệu pháp gene là phục hồi chức năng bình thường của tế bào, mô hoặc sửa chữa các sai hỏng di truyền.

- Liệu pháp gene gồm các kĩ thuật chủ yếu là thay thế gene hỏng bằng gene lành, ức chế gene gây bệnh, chỉnh sửa gene hỏng và gây chết tế bào bệnh. Các gene liệu pháp (gene sử dụng để điều trị bệnh) được đưa vào tế bào nhờ vector.

- Gene liệu pháp có thể được đưa trực tiếp vào cơ thể người bệnh (con đường in vivo) hoặc được đưa vào tế bào gốc của người bệnh (được nuỗi cấy bên ngoài cơ thể), sau đó tế bào mang gene liệu pháp được dựa vào cơ thể người bệnh (con đường ex vivo).

2. Một số ứng dụng và thành tựu của liệu pháp gene

Nghiên cứu đầu tiên về liệu pháp gene được công bố năm 1972 bởi T. Friedmann và R. Roblin. Đến nay, liệu pháp gene đã được ứng dụng khá rộng rãi trong điều trị các bệnh di truyền và đạt được một số thành tựu nổi bật.

Điều trị rối loạn di truyền do đột biến gene

- Đưa gene lành vào cơ thể người bệnh giúp sản xuất được các enzyme bị thiếu do đột biến gene.

- Ngày nay, sử dụng gene lành đưa vào cơ thể người bệnh đã có thể điều trị được các rối loạn di truyền do đột biến gene gây nên. Điển hình là rối loạn suy giảm miễn dịch (SCID) do gene mã hoá enzyme adenosine deaminase (ADA) bị đột biến, tế bào miễn dịch không sinh ra được enzyme ADA, dẫn tới suy giảm miễn dịch. Sử dụng retrovirus đưa gene lành mã hoá ADA vào tế bào miễn dịch thu được từ cơ thể người bệnh, sau đó đưa tế bào miễn dịch đã mang gene ADA lành vào cơ thể người bệnh giúp hệ miễn dịch hoạt động bình thường. Bệnh nhân bị rối loạn suy giảm miễn dịch đầu tiên được điều trị thành công bằng phương pháp này vào năm 1990. Đến nay rất nhiều bệnh nhân đã được chữa khỏi bệnh. Tương tự, các rối loạn chuyển hoá như bệnh phenylketone niệu, bệnh Gaucher, các rối loạn dự trữ ribosome,... do đột biến gene gây ra cũng được điều trị bằng liệu pháp gene.

- Gần đây, kĩ thuật chỉnh sửa gene nhờ hệ thống CRISPR-Cas được sử dụng thử nghiệm giúp chỉnh sửa gene đột biến gây bệnh. Kĩ thuật chỉnh sửa gene CRISPR-Cas đã được thử nghiệm đầu tiên ở người giúp điều trị ung thư phổi.

Điều trị ung thư

- Sử dụng kĩ thuật chỉnh sửa gene để tế bào miễn dịch có thể nhận biết và tấn công tế bào ung thư. Liệu pháp gene này đã được cấp phép tại Mỹ để điều trị bệnh bạch cầu lympho cấp (bệnh ung thư phổ biến nhất ở trẻ em).

- Các gene liệu pháp có thể được sử dụng để ngăn chặn sự phát triển khối u hoặc làm tăng độ nhạy cảm của tế bào ung thư đối với hoá trị. Ví dụ: Sử dụng virus li giải khối u mang gene GM-CSF điều trị ung thư da.

Điều trị rối loạn thần kinh

- Các rối loạn thần kinh như bệnh Parkinson, bệnh Alzheimer, bệnh Huntington và bệnh đa xơ cứng (ALS),... do tế bào thần kinh thoái hoá hoặc không hoạt động bình thường. Protein Tau giữ vai trò trung tâm khởi phát các bệnh rối loạn thần kinh khi tích tụ trong tế bào thần kinh ở dạng không hoà tan và gấp cuộn sai.

- Sử dụng gene liệu pháp giúp khôi phục chức năng bình thường hoặc bảo vệ các tế bào thần kinh khỏi bị thoái hoá. Ví dụ: Thử nghiệm lâm sàng dùng liệu pháp gene bất hoạt gene mã hoá protein Tau đã được thực hiện thành công ở Anh.

- Mặc dù liệu pháp gene đã được ứng dụng trong điều trị bệnh di truyền và đạt được những thành tựu quan trọng nhưng tất cả các kĩ thuật tác động đến hệ gene người đều có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của con người hoặc gây tác dụng phụ lâu dài chưa được biết. Do đó, liệu pháp gene cần được sử dụng hết sức cẩn trọng và tuân thủ đầy đủ đạo đức nghiên cứu cũng như quy định của pháp luật.