Giải trình toàn bộ hệ gen là kỹ thuật có khả năng giải trình toàn bộ bộ gen người, phát hiện tất cả các biến thể chỉ trong 1 lần xét nghiệm. Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, hỗ trợ đắc lực trong lĩnh vực y học, chăm sóc sức khỏe, chẩn đoán, phòng và điều trị nhiều bệnh lý di truyền phức tạp.
1. Giới thiệu chung
Giải trình tự toàn bộ hệ gen (WGS) là kỹ thuật sinh học phân tử dựa trên công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới (NGS), cho phép phân tích toàn bộ hệ gen của cá thể trong một lần xét nghiệm, bao gồm cả DNA trong nhân và DNA ty thể.
2. Quy trình xét nghiệm
Bước 1: Giải trình tự gen
Quy trình giải trình tự WGS dựa trên nguyên lý của kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ mới NGS, gồm các bước cơ bản: Tách chiết DNA, lập thư viện DNA, và giải trình tự.
Bước 2: Phân tích dữ liệu
- Gọi biến thể: Kết quả giải trình tự được so sánh với hệ gen tham chiếu của người bình thường để phát hiện các biến thể.
- Lọc biến thể: Lượng biến thể có thể phát hiện trong WGS là rất lớn, đa số các biến thể này là lành tính/không liên quan đến tình trạng lâm sàng, do đó sau bước gọi biến thể, cần có quy trình lọc các biến thể có thể liên quan đến tình trạng lâm sàng của bệnh nhân. Quy trình lọc này dựa trên nhiều yếu tố, gồm: Mối liên quan kiểu gen – kiểu hình, tần số alen, loại biến thể, ….
Bước 3: Phiên giải và Báo cáo kết quả
Phiên giải và báo cáo kết quả: Biến thể được phân loại thành các mức độ khác nhau, gồm: gây bệnh, có thể gây bệnh, chưa rõ chức năng, có thể lành tính và lành tính, dựa trên các hướng dẫn phân loại (ACMG/AMP guideline) và cơ sở dữ liệu uy tín (Clinvar). Chỉ những biến thể có ý nghĩa lâm sàng mới được báo cáo để tránh tạo tâm lý lo lắng không cần thiết cho người bệnh.
3. Ưu điểm và giới hạn
- Ưu điểm của kỹ thuật WGS
Ưu điểm lớn nhất của WGS là có độ bao phủ rộng, cho phép khảo sát bộ gen người một cách toàn diện: WGS cho phép phát hiện tất cả các biến thể trong hệ gen, gồm biến thể đơn nucleotide (SNV), các indels, bất thường cấu trúc (SV), biến thể số lượng bản sao (CNV), lặp bộ ba và bất thường DNA ty thể (mtDNA) trong cùng một xét nghiệm. Một số nghiên cứu đánh giá hiệu quả chẩn đoán của WGS so với WES trong các bệnh lý di truyền đơn gen cho thấy, tỷ lệ chẩn đoán thêm của WGS đối với các trường hợp WES âm tính dao động từ 7% – 34%, các biến thể phát hiện được chủ yếu là CNV, các biến thể trên vùng khó giải trình tự, biến thể trên vùng không mã hóa và DNA ty thể.
- Hạn chế của kỹ thuật WGS
Phiên giải biến thể và báo cáo kết quả là một thách thức lớn trong WGS. Lượng dữ liệu ban đầu tạo ra trong xét nghiệm WGS là rất lớn, bao gồm cả biến thể trên vùng gen mã hóa và vùng gen không mã hóa. Cho đến nay hiểu biết của con người về vùng không mã hóa vẫn còn rất hạn chế, nhiều biến thể phát hiện bằng WGS không có đủ cơ sở và bằng chứng để phân loại khả năng gây bệnh, điều này gây ra khó khăn cho các bác sĩ di truyền lâm sàng, thậm chí có thể dẫn đến chẩn đoán quá mức. Do đó, WGS đòi hỏi quá trình phân tích, xem xét dữ liệu một cách cẩn thận, tránh bỏ sót biến thể gây bệnh và phân loại quá mức ảnh hưởng đến chẩn đoán và điều trị.
Chi phí và thời gian xét nghiệm lớn: Lượng dữ liệu ban đầu tạo ra trong WGS rất lớn, đòi hỏi lượng lớn nhân lực và tài nguyên để lưu trữ và phân tích dữ liệu, do đó chi phí và thời gian xét nghiệm WGS thường cao hơn nhiều so với các xét nghiệm khác, ước tính chi phí WGS cao gấp 2-3 lần WES (giải trình tự toàn bộ exome – whole exome sequencing).
4. Ứng dụng của WGS
WGS thường được áp dụng chủ yếu trong nghiên cứu, ở nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm cả nghiên cứu y học. Do phạm vi khảo sát rộng trên toàn bộ hệ gen, WGS rất hữu ích trong nghiên cứu các bệnh lý di truyền phức tạp, có sự đóng góp di truyền tiềm năng từ các vùng khác nhau của bộ gen, thậm chí cả những vùng không mã hóa, đồng thời giúp xác định trình tự gen của các vi sinh vật mới, góp phần ứng dụng vào chẩn đoán, phòng bệnh và điều trị.
Ngoài ra, nhờ những ưu điểm của WGS so với WES, WGS hiện đang ngày càng được quan tâm ứng dụng hơn trong chẩn đoán bệnh lý di truyền, đặc biệt là các bệnh hiếm, nằm ngoài phạm vi khảo sát của các xét nghiệm khác như CES, WES.
Tài liệu tham khảo
- Ng PC, Kirkness EF. Whole Genome Sequencing. In: Barnes MR, Breen G, eds. Genetic Variation: Methods and Protocols. Methods in Molecular Biology. Humana Press; 2010:215-226. doi:10.1007/978-1-60327-367-1_12
- Austin-Tse CA, Jobanputra V, Perry DL, et al. Best practices for the interpretation and reporting of clinical whole genome sequencing. NPJ Genomic Med. 2022;7:27. doi:10.1038/s41525-022-00295-z
- Hehir-Kwa JY, Pfundt R, Veltman JA. Exome sequencing and whole genome sequencing for the detection of copy number variation. Expert Rev Mol Diagn. 2015;15(8):1023-1032. doi:10.1586/14737159.2015.1053467
Trên đây là những thông tin tổng hợp về xét nghiệm giải trình tự toàn bộ hệ gen (whole genome squencing – WGS). Nếu có thắc mắc cần bác sĩ Phương Hoa tư vấn, hỗ trợ, vui lòng liên hệ tại đây.
Bác sĩ Phương Hoa
Chuyên gia di truyền y học
Liên hệ với bác sĩ
Website này được xây dựng với mong muốn lan tỏa những thông tin hữu ích trong lĩnh vực di truyền học, trở thành kênh kết nối chuyên môn giữa các bác sĩ, chuyên gia y tế nhằm mang lại sự hỗ trợ tốt nhất cho người bệnh.
