TẾ BÀO DI TRUYỀN VÀ sinh vật học PHÂN TỬ TRONG NGHIÊN CỨU BỆNH MÁU
bất thường VẬT CHẤT DI TRUYỀN VÀ BỆNH MÁU
Sự phát triển của cơ thể con người từ khi hình thành hợp tử chịu sự chỉ đạo của cơ sở vật chất di truyền đó là bộ gen trên thể nhiễm sắc. Sự bất thường của bộ gen tùy mức độ có thể gây ra các hậu quả khác nhau: nặng là sẩy thai, thai quái gở, hoặc các dị tật, các bệnh bẩm sinh nặng nề, nhẹ là các thất thường ở một số cơ quan, bộ phận hoặc hoạt dộng chức năng. Càc thất thường này có thể có từ khi hình thành hợp tử hay trong qúa trình phát triển phôi thai gây bệnh bẩm sinh, hoặc thất thường xuất hiện trong đời sông sau sinh gây ra bệnh ở một cơ quan.
thất thường vật chất di truyền có các chừng độ khác nhau, từ thất thường về số lượng hay cấu trúc thể nhiễm sắc (NST) đến các đột biến điểm của gen.
Có thể phân chia bất thường vật chất di truyền theo căn nguyên bẩm sinh hay mắc phải, hoặc phân chia theo chừng độ tổn thương: thất thường mức độ NST và chừng độ gen.
bất thường bẩm sinh và mắc phải
thất thường bẩm sinh: là bất thường xuất hiện khi hình thành hợp tử hoặc trong qúa trình phát triển phôi thai.
Hợp tử được hình thành từ hai giao tử là noãn và tinh trùng, mỗi giao tử chứa bộ gen, bộ NST đơn bội để phối hợp tạo nên bộ gen lưỡng bội. Nếu cơ thể bác mẹ có bất thường và truyền bất thường sang giao tử thì hợp tử có bộ gen bất thường. Nếu thất thường ở bác mẹ là dị hợp tử và giao tử không mang thất thường thì hợp tử sẽ thông thường. ví dụ con trai của người bố bị hemophilia số có gen yếu tố VIII thường ngày (nếu người mẹ bình thưòng).
Cũng có thể bố mẹ hoàn toàn thường nhật nhưng khi hình thành giao tử sẽ xuất hiện bất thường (nhất là do bàn luận chéo hay mất, thêm NST) và như vậy tạo nên hợp tử thất thường.
Có trường hợp khi hình thành, hợp tử có bộ gen, bộ NST bình thường nhưng trong qúa trình phát triển phôi ở những lần phân chia đầu có hiện tượng mất NST hay phân chia NST không đều tạo nên dạng khảm NST (một thân có hai quần thể tê bào khác nhau, trong đó có quần thể tê bào mang bộ gen bất thường).
Một số hội chứng bẩm sinh do thất thường NST đã được miêu tả như hội chứng Down do thừa NST 21, hội chứng Turner, Klineríelter... Những bệnh máu bẩm sinh do di truyền được nói nhiều là bệnh hemophilia, thalassemia, bệnh suy tủy Fanconi...
bất thường mắc phải: là bất thường vật chất di truyền xuất hiện sau khi sinh.
Một cá thể sống và phát triển đòi hỏi phải sinh sản tế bào liên tục để thay thế tế bào bị mất. Qúa trình sinh tế bào là qúa trình gián phân. thất thường xảy ra ở một tế bào có thể sẽ tạo nên một dòng tế bào bất thường.
Quá trình nhân lên của tế bào là qúa trình tổng hợp ADN theo cơ chế nửa bảo tồn. Mỗi một giờ, mỗi cơ thể tổng hợp hàng tỷ nucleotid nên khả năng sai sót rất lớn. Tuy nhiên thân thể cũng có khả năng tự sửa sang. Khi sai sót không được tu sửa sẽ tạo ra một dòng tế bào có bất thường. Bệnh xảy ra ở cơ quan có dòng tế bào bất thường đó, thường là rối loạn phát triển tế bào có tính ác tính.
Nhiều bệnh, thể bệnh do thất thường NST, thất thường gen đã được xác định như bệnh ung thư cổ tử cung, u lympho, lơ xê mi kinh và cấp, các bệnh thuộc hội chứng tăng sinh tủy, hội chứng rối loạn sinh tủy. bệnh đái huyết sắc tố kịch phát ban đêm.
thất thường NST và thất thường gen
Phân chia theo hình thức này chỉ tương đôi, theo khả năng phát hiện.
thất thường NST: là thất thường làm đổi thay số lượng hay cấu trúc NST, có thể phát hiện được bằng kỹ thuật tế bào di truyền. Nhiều loại bất thường NST đã được diễn tả và ký hiệu theo danh pháp quốc tế về NST.
Thêm hoặc mất NST: bộ NST lưỡng bội 46 NST có thêm hoặc mất NST.
Thêm hoặc mất đoạn NST: một cánh NST thêm hay bị mất nguyên liệu di truyền.
Chuyển đoạn NST: một phần vật chất di truyền của NST này đến gắn vào NST khác. Trong chuyển đoạn có chuyển đoạn tương hỗ là hai NST bị gãy và trao đổi phần không tâm cho nhau.
Đảo đoạn: một NST có hai điểm gãy, đoạn ở giữa quay một vòng 180 độ rồi nối lại.
Xen đoạn: một đoạn NST này đến xen vào giữa một NST khác.
Đẳng NST: một NST có hai cánh hoàn toàn giống nhau.
Một số thất thường NST khác khó xác định cơ chế hình thành như NST bị thay đổi (derivative), NST đánh dấu (marker chromome).
bất thường gen: theo định nghĩa, gen là một đoạn ADN mang thông tin để tổng hợp một protein, nhưng hoạt động cũng như cấu trúc gen rất phức tạp. Một gen hoạt động được là nhờ nhân tố điều hòa, nhiều khi nguyên tố điều hòa là một phức hợp. nhân tố điều hòa cho phép gen khởi động hoạt động để gen cấu trúc giãn xoắn tổng hợp ARN thông báo. ắt phần gen cấu trúc đều làm khuôn mẫu tổng hợp ARN thông báo nhưng chỉ một phần được giải mã thành các acid amin. Những phần thực thụ chứa thông báo để quy định lớp lang các acid amin trên chuỗi polypeptid gọi là phần exon. Các exon không xếp liên tiếp mà bị phân cách bởi phần không chứa thông báo mã hóa acid amin đó là phần intron.
Sau khi tổng hợp được sợi ARN thông tin ban sơ (còn gọi là sợi tiền thân) các phần intron sẽ bị loại trừ bằng cách gấp khúc ARN để điểm cuối exon trước nối với điểm đầu exon sau, đó là qúa trình chín ARN thông tin.
Để một gen hoạt động bình thường thì các phần điểu hòa, phát động, cấu trúc (cả exon và intron) đều phải thông thường.
Các thất thường gen có thể làm gen không hoạt động được, làm giảm tốc độ tổng hợp protein của gen, hay đổi thay hẳn lớp lang acid amin của protein, có thể nêu một số thất thường chính:
Mất đoạn gen: tùy từng trường hợp có thể mất bít tất hay một phần gen (ví dụ phần khởi động) của một gen.
Nhân đoạn gen: một đoạn gen được lặp lại hai đến ba lần.
Các đột biến: các đột biến của gen có thể do mất hay thêm một, một vài base nitơ hoặc thay thế base nitơ này bằng base nitơ khác.
thường nhật gen mã hoá thông tin cho các acid amin ở protein chuẩn y các bộ ba nucleotid gọi là bộ ba mã hóa, các bộ ba này xếp liên tục. Có bộ ba mã hóa cho một acid amin, có bộ ba có nghĩa chấm dứt: khi gặp bộ ba này qúa trình tổng hợp chuỗi ARN thông báo sẽ dừng lại. Khi thêm hoặc mất một base nitơ thì quờ các bộ ba từ chỗ đó cho đến cuối gen bị thay đổi, dẫn đến thay đổi các acid amin trên protein. Cũng có thể khi thêm hoặc mất base nitơ sẽ tạo ra các bộ ba bất nghĩa, hay bộ ba kết thúc, hoặc chuyển nghĩa bộ ba kết thúc thành bộ ba tiếp phiên mã. Điều này có thể làm ngừng hẳn tổng hợp chuỗi, hay tổng hợp ra chuỗi polypeptid vừa có trình tự acid amin khác vừa dài hay ngắn hơn so với thông thường.
Trường hợp đột biến do thay thế base nitơ này bằng base nitơ khác thì chỉ một bộ ba mã hóa bị thay đổi nên chuỗi polypeptid cũng có một acid amin bị đổi thay bằng acid amin khác. Có thể do đổi thay một base nitơ mà bộ ba lại có nghĩa hoàn toàn khác hẳn ví dụ tạo nên bộ ba có nghĩa “chấm dứt” hay bộ ba bất nghĩa thì quá trình phiên mã tạo ARN thông tin bị dừng lại ở chỗ đột biến do đó không tổng hợp được protein. Cũng có trường hợp thay thế base nitơ xảy ra ở bộ ba kết thúc làm mất nghĩa “kết thúc” và ARN cứ tiếp được tổng hợp kéo dài rút cuộc protein được hình thành có tính chất khác hẳn hoặc kém vững bền, bị phân hủy.
Nói tóm lại các đột biến gen dù mức độ rất nhỏ, nhiều khi lại có ảnh hưởng rất lớn tới cuộc sông.
Gen lai: gen lai là một gen được hình thành do hai gen khác nhau kết hợp lại, thường là hậu quả của chuyển đoạn NST. Gen lai gồm phần đầu của gen này phối hợp với phần cuối của gen khác nên có thông tin di truyền hoàn toàn khác. Các gen dự hình thành gen lai vốn ban đầu có thể mang thông tin để tổng hợp protein quan trọng cho hoạt động sống, nay bị mất có thể sinh bệnh. Thường gặp là gen lai sẽ mang thông báo cho một protein mói có hoạt động sinh học quá mạnh, hay ức chế protein của gen cũ gây ra hậu quả bệnh tật.
Một số bất thường vật chất di truyền và bệnh máu
Nhiều bệnh máu can hệ tới vật chất di truyền. Các thất thường có thể bẩm sinh có ở tất thảy các tế bào của các mô khác nhau, cũng có thể thất thường xảy ra ở tế bào sinh máu tạo nên bệnh lý tế bào máu.
thất thường bẩm sinh
Nhiều bệnh máu bẩm sinh đã được miêu tả gọi là bệnh di truyền như hemophilia, thalassemia, bệnh Minkowski Chaufard. Phát hiện những bệnh này dựa vào tiền sử và đặc điểm của bệnh. Tuy nhiên đến nay cơ chế di truyền của nhiều bệnh đã rõ.
Bệnh máu bẩm sinh liên hệ tới bất thường NST
Bệnh xuất hiện là do rối loạn hoạt động các nguyên tố sinh học đó là sản phẩm của gen. Gen thất thường có thể là hậu quả, cũng có thể là nguyên do của bất thường NST.
Bệnh suy tuỷ Fanconi là một tỉ dụ. Người bị bệnh Fanconi có NST rất dễ gãy, tỷ lệ đứt gãy NST tế bào sau nuôi cấy ở những người này rất cao. nguyên cớ là do bất thường trong hệ thống tôn tạo ADN.
Bệnh máu bẩm sinh do bất thường chừng độ gen
Rất nhiều bệnh máu bẩm sinh do bất thường gen đã được biểu lộ. Hai nhóm bệnh gặp với tỷ lệ cao, có hậu quả nặng nề là nhóm bệnh do tổng hợp huyết sắc tố (HST) (thalassemia và HST bất thường) và nhóm bệnh hemophilia: (hemophialia A và hemophilia B)
Trong nhóm thứ nhất thì thất thường dạng mất gen thường gặp ở các trường hợp α- thalassemia, tổn thương dạng đột biến mất base nitơ thường gặp trong β thalassemia còn thay thế base nitơ lại gây ra bệnh HST thất thường, tỉ dụ bệnh HST E là do bộ ba mã hoá thứ 26 của gen β globin bị thay thế một base nitơ kết quả là acid amin ở vị trí thứ 26 trong chuỗi β globin là glutamic bị thay bằng lysin, tạo ra chuỗi β E globin. .
Ở nhóm bệnh thứ hai, rối loạn đông máu do thiếu hụt nhân tố VIII là do các cơ chế mất đoạn, đảo đoạn hoặc đột biến gen chỉ đạo tổng hợp yếu tố VIII trên NST X. Người ta thấy các đột biến điểm thay thế base nitơ cytosin ở bộ mã hoá CGA (thông tin mã hoá quy định acid amin arginin) thành thymidin tại các exon 18,22,24 hoặc 26 (gen nhân tố VIII có 26 exon ở Xq28) tạo thành TGA là bộ ba có ý nghĩa “stop” (kết thúc) nên yếu tố VIII được tổng hợp không hoàn chỉnh do đó bị bệnh.
bất thường mắc phải
Các tế bào máu được sinh ra từ một tế bào gốc toàn năng. Tế bào gốc sẽ biệt hoá thành các tế bào đầu dòng. Các tế bào đầu dòng tiếp kiến sản xuất và trưởng thành để tạo nên các tế bào có hoạt động chức năng. Trong quá trình biệt hoá và sinh sản đó có thê có các sơ sót vật chất di truyền. Tuỳ theo là sơ sót gì và ở giai đoạn nào của qúa trình sản xuất, biệt hóa tế bào mà có các bệnh của một hay nhiều dòng tế bào máu.
thất thường mắc phải chừng độ gen
Bệnh đái huyết sắc tố kịch phát ban đêm, còn gọi là bệnh Marchiaíava- Micheli là do đột biến mắc phải ở tế bào đầu dòng hồng huyết cầu. Đột biến xảy ra ở gen mang thông tin tổng hợp protein màng hồng huyết cầu. Người bệnh có màng hồng huyết cầu dễ vỡ khi có bổ thể hoạt hoá, nhất là trong điều kiện acid. Cơn tan máu thường xảy ra vào ban đêm.
bất thường ở chừng độ NST
Rất nhiều thất thường NST trong tế bào máu đã được biểu thị. Chúng được coi là nguyên cớ sinh bệnh của nhiều bệnh máu ác tính.
Các bất thường số lượng (mất hay thêm NST) trong bệnh lơ xê mi hạt cấp, rối loạn sinh tuỷ và lơ xê mi lympho cấp.
bất thường dạng mất đoạn NST cũng rất thường gặp như mất đoạn NST số 5 trong hội chứng rốì loạn sinh tuỳ, mất đoạn NST số 6 trong bệnh lơxêmi lympho cấp.
bất thường do chuyển đoạn NST là thường gặp nhất trong bệnh máu ác tính. Chuyển đoạn NST làm một phần NST này đến với một phần NST khác tạo ra gen lai.
Bệnh lơxêmi hạt kinh là bệnh gặp khá phổ thông. Người ta thấy NST Phi (bất thưòng do chuyển đoạn NST 9 và 22) ở hơn 95% các trường hợp. Các nghiên cứu đã cho thấy t (9; 22) làm gen ABL trên NST sớ 9 đến nối với một đoạn gen BCR trên NST 22 tạo ra gen lai ABL/BCR. Gen lai này mã hoá một protein có trọng lượng phân tử 210 KD (kilodalton) và có hoạt tính kích thích phân chia tế bào rất mạnh. Người ta cũng thấy đột biến xẩy ra ỏ giai đoạn tế bào đã định hướng dòng tuỷ, bởi vậy bệnh có đặc điểm tăng sinh các dòng tế bào tuỷ (cả hồng huyết cầu, bạch cầu hạt và tiểu cầu).
Các chuyển đoạn NST thường thấy trong các thể bệnh lơ xê mi cấp như t(8; 21) ở M2, t (15; 17) ở M3. Mỗi loại chuyển đoạn đều tạo nên một gen lai đặc hiệu đồng thời làm mất gen bình thưòng. Trường hợp t (8;21) là tạo gen lai AML1/ET0. Protein sản phẩm của gen AMLl có tác động làm tế bào bạch huyết cầu hạt trưởng thành, còn sản phẩm của gen lai AMLl/ETO không những không có tác dụng làm tế bào trưởng thành mà còn ức chế protein sản phẩm gen AML1 bình thưồng.
Sau đây là một số bất thường NST thường gặp ở một số bệnh máu (bảng 1.11)
KỸ THUẬT TẾ BÀO DI TRUYỀN TRONG NGHIÊN CỨU BỆNH MÁU
Như đã miêu tả trên, các bất thường mức NST có thể được phát hiện nhờ kỹ thuật tế bào di truyền. Đối với bệnh máu, kỹ thuật này cốt tử được áp dụng phát hiện thất thường NST trong bệnh ác tính.
Để phân tách NST người ta phải làm cho tế bào phân-chia, sau đó ức chế lại ở thời đoạn có hình ảnh NST điển hình, rồi dùng dung dịch nhược trương phá vỡ màng tế bào và nhuộm NST theo các kỹ thuật khác nhau.
Các bất thường NST được phân tách và ký hiệu theo danh pháp Quốc tế về NST người. Danh pháp quy định đánh số NST, ký hiệu cánh, vùng và băng NST cũng như ký hiệu từng bất thường NST.
22 cặp NST thường được đánh sôố từ 1 - 22
Một NST có hai cánh, cánh ngắn ký hiệu là p, cánh dài ký hiệu là q
Trên mỗi cánh có các vùng, trong mỗi vùng có các băng, các vùng và các trong vùng được đánh số từ 1 trở đi và từ phía tâm ra ngoài. ví dụ ký hiệu là chỉ vị trí ở băng 7, vùng 2, cánh dài, NST X, ký hiệu 9q34 là để chỉ vị trí ở băng 4, vùng 3, cánh dài, NST số 9.
Một số ký hiệu và tên gọi thất thường NST:
KỸ THUẬT SINH HÓA PHÂN TỬ
Cơ sở của kỹ thuật
Cấu trúc ADN là một chuỗi xoắn kép, hai sợi đơn có trình tự các nucleotid bổ sung cho nhau theo quy luật: Adenin (A) - Thymidin (T)
Guanin (G) - Cytosin (C)
ADN bị cắt bởi men hạn chế. Men có vị trí cắt đặc trưng cho đoạn ADN có lớp lang nucleotid đặc thù.
ADN có thể được tổng hợp theo cơ chế nửa bảo tồn trong điều kiện nhân tạo nếu cổ men và một đoạn mồi.
ADN có thể tách thành hai sợi đơn trong một số điều kiện, sau đó tổ hợp lại một cách đặc thù (nhờ lớp lang các nucleotid bổ sung).
Các kỹ thuật nghiên cứu
Cắt b ằ ng men hạn ch ế và điện di (RFLPs = Restriction Fragment Length Polymorphisms).
Sử dụng các men hạn chế cắt ADN tại các vị trí đặc hiệu, sau đó điện di và so sánh độ dài của đoạn ADN giữa hai vị trí cắt. Kỹ thuật này có thể giúp phát hiện các thêm đoạn, mất đoạn gen hay phát hiện đột biến điểm tại vị trí men bình thường chọn cắt.
Kỹ thuật lai
Sử dụng các mẫu dò (probe) có gắn chất phát hiện. Mẫu dò là một đoạn sợi đơn ADN nhân tạo có lớp lang nucleotid tương đồng với trình tự nucleotid ở đoạn
gen cần phát hiện. Sau khi cho các điều kiện tác động để ADN ở đoạn gen tách ra hai sợi đơn rồi lại cho trả về điều kiện thường ngày với sự có mặt mẫu dò. Mẫu dò sẽ gắn vào đoạn ADN tương đồng trên gen. Một trong các kỹ thuật lai được dùng phổ biến hiện giờ là kỹ thuật FISH (Fluorescence in Situ Hibridization).
Kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction)
Trong điều kiện nhất định, sợi đôi ADN tách thành hai sợi đơn. Trong điều kiện khác mỗi sợi đơn có thể làm khuôn để tổng hợp sợi đôi đặc thù với sự có mặt của men polymerase, và một đoạn mồi (một đoạn sợi đơn ADN nghĩa là đoạn olygonucleotid có trình tự nucleotid tương đồng với ADN trên gen), năng lượng và nucleotid.
Người ta chiết tách ADN, dùng các đoạn mồi đặc thù cho hai đầu đoạn gen cần thu nhận để tổng hợp một khối lượng lớn ADN cần phân tách, từ đó dùng các kỹ thuật phát hiện khác.
Hanya blogger biasa yang suka berkelana di dunia maya mencari seonggok informasi yang kiranya dapat berguna untuk dirinya. Terimakasih telah membacanya.
