[NCKH#21] Tiến bộ trong chẩn đoán bệnh lý huyết sắc tố và bệnh thalassemia

Giới thiệu

Bệnh hemoglobin (hemoglobinopathies) và thalassemia là những rối loạn di truyền phổ biến nhất trên toàn cầu, với biểu hiện lâm sàng đa dạng từ không triệu chứng đến nghiêm trọng, như bệnh bạch cầu hoặc thiếu máu phụ thuộc truyền máu. Hemoglobin (Hb) là một protein tetramer gồm bốn tiểu đơn vị globin, đóng vai trò quan trọng trong vận chuyển oxy. Thalassemia là kết quả của giảm định lượng chuỗi globin (ví dụ: do giảm biểu hiện gen), trong khi bệnh hemoglobin là do thay đổi cấu trúc chuỗi globin. Việc chẩn đoán các rối loạn này phụ thuộc vào các xét nghiệm lâm sàng, sử dụng kết hợp các phương pháp vật lý, hóa sinh, và phân tử. Bài viết này trình bày các tiến bộ trong chẩn đoán bệnh hemoglobin và thalassemia, nhấn mạnh vai trò của các công nghệ hiện đại như điện di mao quản, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), và giải trình tự thế hệ mới (NGS), cùng với những thách thức và triển vọng tương lai.

Cấu trúc và sinh lý bệnh của hemoglobin

Molecule hemoglobin bao gồm bốn tiểu đơn vị globin, được hình thành từ sự kết hợp của chuỗi globin alpha (hoặc giống alpha) với chuỗi globin beta (hoặc giống beta). Ở người trưởng thành, hemoglobin A (Hb A) chiếm ưu thế, gồm hai chuỗi alpha và hai chuỗi beta. Cụm gen globin alpha nằm trên nhiễm sắc thể 16, với hai bản sao gen HBA1 và HBA2, trong khi cụm gen globin beta nằm trên nhiễm sắc thể 11, bao gồm gen HBB và các gen giống beta khác. Trong suốt quá trình phát triển, thành phần hemoglobin thay đổi do sự chuyển đổi biểu hiện gen, từ hemoglobin phôi thai (Hb F) sang Hb A sau khi sinh.

Rối loạn hemoglobin xảy ra khi có đột biến trong gen mã hóa chuỗi globin hoặc gen điều hòa biểu hiện của chúng. Thalassemia alpha xảy ra khi giảm hoặc mất sản xuất chuỗi alpha, trong khi thalassemia beta liên quan đến chuỗi beta. Các biến thể hemoglobin, như Hb S (gây bệnh hồng cầu liềm) hoặc Hb C, xuất hiện do đột biến điểm thay đổi trình tự axit amin, dẫn đến các thay đổi chức năng như kết tụ hemoglobin, kết tinh, hoặc giảm độ ổn định. Ví dụ, Hb S có thể gây ra bệnh hồng cầu liềm nghiêm trọng, đặc biệt khi kết hợp với các biến thể khác như Hb C hoặc thalassemia beta.

Tầm quan trọng của chẩn đoán chính xác và kịp thời

Bệnh hemoglobin và thalassemia gây ra gánh nặng bệnh tật đáng kể trên toàn cầu. Mặc dù nhiều dạng bệnh không có triệu chứng lâm sàng, việc phát hiện sớm là cần thiết vì các lý do sau:

• Ngăn ngừa bệnh nặng: Chẩn đoán sớm giúp quản lý và giảm thiểu các biến chứng nghiêm trọng, đặc biệt ở những bệnh nhân cần truyền máu suốt đời, như trong thalassemia beta nặng (Cooley’s anemia).
• Tư vấn di truyền: Phát hiện các cá nhân mang gen bệnh hoặc các cặp đôi có nguy cơ sinh con mắc bệnh nặng, từ đó cung cấp các biện pháp trước hoặc sau thụ thai.
• Phân biệt với thiếu máu do thiếu sắt (IDA): Cả thalassemia và IDA đều gây thiếu máu vi bào giảm sắc, nhưng điều trị khác nhau. Bổ sung sắt có thể gây quá tải sắt ở bệnh nhân thalassemia, dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
• Quản lý biến chứng: Chẩn đoán kịp thời giúp ngăn ngừa hoặc giảm thiểu các vấn đề như chậm phát triển, loãng xương, và rối loạn nội tiết.

Quy trình chẩn đoán hiện tại

Chẩn đoán bệnh hemoglobin và thalassemia đòi hỏi kết hợp thông tin lâm sàng, tiền sử gia đình, và các xét nghiệm phòng thí nghiệm, được thực hiện theo từng bước:

1. Xét nghiệm thông thường

Công thức máu toàn bộ (CBC) là xét nghiệm cơ bản, cung cấp thông tin về thể tích hồng cầu trung bình (MCV) và hàm lượng hemoglobin trung bình (MCH). Thiếu máu vi bào giảm sắc (MCV và MCH thấp) thường gặp trong thalassemia alpha và beta, nhưng cũng có thể do thiếu sắt. Do đó, xét nghiệm sắt (iron studies) là cần thiết để phân biệt. Số lượng hồng cầu tăng và độ phân bố hồng cầu bình thường có thể gợi ý thalassemia hơn là IDA, nhưng không đặc hiệu.

Quan sát hình thái máu ngoại vi dưới kính hiển vi cũng cung cấp manh mối quan trọng. Ví dụ, hồng cầu liềm trong bệnh Hb S, tinh thể Hb C trong bệnh Hb SC, hoặc hồng cầu hình bia trong thalassemia và IDA. Những phát hiện này giúp định hướng xét nghiệm tiếp theo và mở rộng chẩn đoán phân biệt.

2. Xét nghiệm phân tách hemoglobin

Các xét nghiệm phân tách hemoglobin, như HPLC và điện di mao quản (CE), được sử dụng để định lượng hemoglobin bình thường (Hb A, Hb A2, Hb F) và phát hiện các biến thể hemoglobin. Tăng Hb A2 là dấu hiệu quan trọng của thalassemia beta, do dư thừa chuỗi globin alpha và tăng tổng hợp chuỗi delta. Tuy nhiên, HPLC có thể gặp vấn đề khi Hb A2 bị nhầm lẫn với Hb E hoặc Hb Lepore. CE khắc phục được hạn chế này và là phương pháp thay thế hiệu quả. Đối với thalassemia alpha, phân tách hemoglobin ít giá trị vì tất cả các loại hemoglobin bình thường đều chứa chuỗi alpha, dẫn đến giảm tỷ lệ đồng đều của các phân đoạn.

Các biến thể hemoglobin thường xuất hiện dưới dạng đỉnh hoặc dải bất thường trên HPLC/CE, giúp thu hẹp danh sách biến thể có thể có. Tuy nhiên, xác nhận phân tử là cần thiết để chẩn đoán chính xác, đặc biệt với Hb S.

3. Xét nghiệm phân tử

Xét nghiệm phân tử là bước cuối cùng và mang tính quyết định. Đột biến điểm và chèn/xóa nhỏ trong thalassemia beta hoặc các biến thể hemoglobin có thể được phát hiện bằng các phương pháp như dot blot, reverse dot blot, hoặc PCR đặc hiệu alen. Giải trình tự Sanger phù hợp để phát hiện đột biến trong gen globin alpha và beta, nhưng không hiệu quả cho các xóa đoạn lớn trong thalassemia alpha.

Công nghệ tiên tiến và triển vọng tương lai

1. Giải trình tự thế hệ mới (NGS)

NGS đã trở thành công cụ chẩn đoán mạnh mẽ cho các rối loạn di truyền, bao gồm thalassemia. Tuy nhiên, do chiều dài đọc ngắn và vùng đồng dạng dài trong cụm gen HBA, việc đánh giá gen globin alpha bằng NGS vẫn còn thách thức. NGS chủ yếu được sử dụng để phân tích các gen điều hòa (như KLF1, BCL11A) và thalassemia beta không xóa đoạn. Các nghiên cứu, như của Hassan và cộng sự, đã chứng minh hiệu quả của NGS trong chẩn đoán thalassemia ở các quần thể có tỷ lệ mắc cao.

2. Giải trình tự thế hệ thứ ba (TGS)

TGS, như giải trình tự thời gian thực đơn phân tử (SMRT) của Pacific Biosciences hoặc giải trình tự nanopore của Oxford, cho phép phân tích các đoạn DNA dài mà không cần khuếch đại. Những công nghệ này đặc biệt hữu ích trong chẩn đoán trước sinh không xâm lấn và phát hiện các biến thể cấu trúc phức tạp. Mặc dù tỷ lệ lỗi ban đầu cao (5-25%), các thuật toán sinh học tin học mới đã cải thiện đáng kể độ chính xác từ năm 2018.

3. Khối phổ (Mass Spectrometry – MS)

Khối phổ cung cấp khả năng phát hiện nhanh và chính xác các biến thể hemoglobin, nhưng yêu cầu thiết bị phức tạp và chuyên môn cao. Các phương pháp như MS/MS hoặc ion hóa giải hấp phụ laser hỗ trợ ma trận (MALDI) được sử dụng, nhưng hiện tại vẫn chưa phổ biến trong các phòng thí nghiệm do hạn chế về kỹ thuật và chi phí.

Kết luận

Chẩn đoán bệnh hemoglobin và thalassemia đang chuyển đổi nhờ các tiến bộ công nghệ và sự gia tăng nhận thức về các rối loạn này. Kết hợp xét nghiệm thông thường (CBC, phân tách hemoglobin) với các phương pháp phân tử tiên tiến (NGS, TGS, khối phổ) giúp cải thiện độ chính xác và hiệu quả chẩn đoán. Tuy nhiên, chi phí, độ phức tạp của gen globin, và yêu cầu về chuyên môn vẫn là những thách thức. Trong tương lai, việc phát triển các mô hình xét nghiệm hiệu quả chi phí và tăng cường đào tạo sẽ đảm bảo chẩn đoán kịp thời, giảm gánh nặng bệnh tật, và cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.

Nguồn: Agarwal & Rets. Advances in Hemoglobinopathies and Thalassemia Evaluation. Clin Lab Med, 2024.

Trên đây là phần tóm lược nội dung của bài báo do QLAB biên dịch. Để xem đầy đủ nội dung vui lòng tham khảo bài báo gốc.

Thông tin bài báo khoa học:

Nếu bạn đang quan tâm nghiên cứu này hoặc cần bản gốc của nghiên cứu, hãy liên hệ Zalo: 0913.334.212 để được hỗ trợ.

Nếu bạn thấy bài viết mang lại giá trị cho mình, hãy mời chúng tôi ly cà phê bằng cách quét mã phía dưới nhé!