Tiến Sĩ Xác định đột biến gen COL1A1, COL1A2 gây bệnh tạo xương bất toàn (Osteogenesis Imperfecta)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC
NĂM 2015
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 . 372.3. Phương pháp nghiên cứu . 40
2.3.1. Thiết kế nghiên cứu 402.3.2. Nội dung nghiên cứu 412.3.3. Địa điểm nghiên cứu . 412.3.4. 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 . 503.2. Kết quả xác định đột biến gen COL1A1, COL1A2 trên nhóm bệnh nhân
tạo xương bất toàn . 523.2.1. Kết quả xác định đột biến gen COL1A1 523.2.2. Kết quả xác định đột biến gen COL1A2 613.2.3. Kết quả đột biến trên gen COL1A1, COL1A2 . 633.2.4. Kết quả các điểm đột biến tại vùng exon, intron trên gen COL1A1,
COL1A2 . 643.3. 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 80Kết quả xác định đột biến gen COL1A1, COL1A2 trên nhóm bệnh nhân tạo
xương bất toàn . 81Kết quả xác định đột biến của bố mẹ bệnh nhân tạo xương bất toàn đã phát
hiện đột biến gen COL1A1 hoặc COL1A2 96KẾT LUẬN 108C
ÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CÓ LIÊNQUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ
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 1/15.000ư1/25.000
[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.