Luận án tiến sĩ sinh học nghiên cứu phát hiện các biến thể ở một số bệnh nhân tự kỷ việt nam bằng phương pháp giải trình tự toàn bộ vùng mã hóa (exome)

VIỆN HÀN LÂM VÀ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGUYỄN THU HIỀN NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN CÁC BIẾN THỂ Ở MỘT SỐ BỆNH NHÂN TỰ KỶ VIỆT NAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TRÌNH TỰ

VIỆN HÀN LÂM VÀ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGUYỄN THU HIỀN

NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN CÁC BIẾN THỂ

Ở MỘT SỐ BỆNH NHÂN TỰ KỶ VIỆT NAM

BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TRÌNH TỰ TOÀN BỘ

VÙNG MÃ HÓA (EXOME)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Hà Nội – 2019

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGUYỄN THU HIỀN

NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN CÁC BIẾN THỂ

Ở MỘT SỐ BỆNH NHÂN TỰ KỶ VIỆT NAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TRÌNH TỰ TOÀN BỘ

VÙNG MÃ HÓA (EXOME)

Chuyên ngành: Hóa sinh học

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TS Nguyễn Huy Hoàng

Viện Nghiên cứu hệ gen

2 GS.TS Phan Văn Chi

Viện Công nghệ sinh học

Hà Nội - 2019

i

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Huy Hoàng và GS.TS Phan Văn Chi đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu cũng như thực hiện luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu hệ gen đã giúp đỡ

và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện luận án

Tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ, ủng hộ và tham gia nhiệt tình của các cán bộ, đồng nghiệp của phòng Hệ gen học chức năng, Viện Nghiên cứu hệ gen, các bác sĩ tại khoa Tâm bệnh, Bệnh viện Nhi Trung Ương,

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo, phòng Quản lý tổng hợp, ThS Bùi Hải Hà, Viện Công nghệ sinh học đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt, hỗ trợ tôi thực hiện các thủ tục cần thiết để tôi có thể hoàn thành chương trình học tập và nghiên cứu của nghiên cứu sinh

Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và người thân đã ở bên tôi chăm sóc, động viên, giúp tôi yên tâm học tập và nghiên cứu

Luận án được thực hiện trong khuôn khổ đề tài thuộc các hướng KHCN ưu

tiên cấp Viện Hàn lâm KHCNVN “Giải trình tự toàn bộ vùng mã hóa (exome) ở

bệnh nhân tự kỷ Việt Nam” VAST02.02/15-16 Tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ quý báu của Viện Hàn lâm KHCNVN

Tác giả luận án

Nguyễn Thu Hiền

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Đây là công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả cùng cộng tác với các cộng sự khác

Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực, một phần đã được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý và cho phép của các đồng tác giả

Phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Tác giả luận án

Nguyễn Thu Hiền

iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Bệnh tự kỷ 4

1.1.1 Giới thiệu bệnh tự kỷ 4

1.1.2 Thực trạng bệnh tự kỷ 5

1.2 Phân biệt, chẩn đoán hội chứng tự kỷ 9

1.2.1 Hội chứng Asperger 10

1.2.2 Hội chứng Rett 11

1.2.3 Rối loạn tan rã thời thơ ấu 12

1.2.4 Rối loạn phát triển lan toả không xác định 12

1.2.5 Phương pháp chẩn đoán và điều trị 12

1.3 Các yếu tố di truyền liên quan đến bệnh tự kỷ 15

1.3.1 Các hội chứng di truyền liên quan đến bệnh tự kỷ 15

1.3.2 Những yếu tố gây bệnh ở cấp độ di truyền học 17

1.4 Các tiến bộ nghiên cứu về di truyền của rối lo n phổ tự kỷ bằng giải tr nh tự gen thế hệ mới 23

1.4.1 Phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới 23

iv

1.4.2 Giải trình tự toàn bộ vùng gen mã hóa trong nghiên cứu di truyền bệnh tự

kỷ 26

1.4.3 Giải trình tự toàn bộ hệ gen trong nghiên cứu di truyền bệnh tự kỷ 32

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 Đối tượng nghiên cứu 33

2.2 Hóa chất và trang thiết bị 33

2.3 Phương pháp nghiên cứu 35

2.3.1 Tách chiết DNA tổng số 35

2.3.2 Tạo thư viện DNA 36

2.3.3 Giải trình tự gen bằng máy Illumina 38

2.3.4 Tiền xử lý số liệu và phân tích dữ liệu 38

2.3.5 Nhân gen bằng kĩ thuật PCR 43

2.3.6 Giải trình tự gen tự động trên máy Sanger 43

2.3.7 Phân tích các gen trong mối tương tác 44

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46

3.1 Tách chiết DNA tổng số 46

3.2 Giải tr nh tự toàn bộ vùng mã hóa 47

3.2.1 Kết quả tạo thư viện DNA 47

3.2.2 Kết quả giải trình tự gen trên máy Illumina 47

3.3 Xác định biến thể di truyền ở bệnh nhân tự kỷ 51

3.3.1 Xác định và chú giải biến thể 51

3.3.2 Biến thể di truyền ở bệnh nhân T01 53

3.3.3 Biến thể di truyền ở bệnh nhân T02 56

v

3.3.4 Biến thể di truyền ở bệnh nhân T03 62

3.3.5 Biến thể di truyền ở bệnh nhân T06 65

3.3.6 Biến thể di truyền ở bệnh nhân T07 73

3.3.7 Biến thể di truyền ở bệnh nhân T08 79

3.3.8 Biến thể di truyền ở bệnh nhân T09 83

3.4 Các gen nh y cảm với ASD có liên quan đến kênh ion 86

3.5 SNP RS7725785 trên gen HTR4 88

CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN KẾT QUẢ 89

4.1 Xác định và chú giải biến thể 89

4.2 Các gen liên quan đến biểu hiện bệnh đặc trưng của ASD 91

4.3 Các gen nh y cảm với ASD có liên quan đến kênh ion 97

4.4 Gen RYR2, RYR3 101

4.5 Gen MUC16 103

4.6 Đa h nh rs7725785 trên gen HTR4 106

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 112

TÓM TẮT LUẬN ÁN BẰNG TIẾNG ANH 113

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết

ADI-R: The Autism Diagnostic Interview -

BWA Burrows - Wheeler Alignment Tool Công cụ gióng hàng

CS Cowden syndrome Hội chứng Cowden

DBC-P Developmental Behavior Checklist for

GARS Gilliam Autism Rating Scale Thang đánh giá tự kỷ

Gilliam

vii

GATK Genome Analysis Toolkit Công cụ phân tích hệ gen HDAC1 Histone deacetylase 1 Dữ liệu đột biến gen người ICD International Classification of Diseases Phân loại quốc tế về bệnh tật

IGV Integrated Genomics Viewer Công cụ xem hệ gen hợp

nhất

ID Intellectual disability Khuyết tật trí tuệ

M-CHAT Modifier Check-list Autism in Toddlers Bảng sàng lọc tự kỷ ở trẻ nhỏ

chập chững biết đi có sửa đổi MECP2 Chromatin architecture genes Các gen cấu trúc chromatin

NCBI National Center for Biotechnology

TS Tuberous Sclerosis Bệnh xơ cứng não củ

WES Whole exome sequencing Giải trình tự toàn bộ hệ gen

mã hóa WGS Whole Genome Sequencing Giải trình tự toàn bộ hệ gen

viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thông tin các mẫu bệnh nhân và gia đình nghiên cứu 33

Bảng 2.2 Trình tự đoạn oligonuleotide 34

Bảng 3.1 Chất lượng DNA tổng số 46

Bảng 3.2 Bảng thông tin chất lượng đọc của các mẫu giải trình tự 49

Bảng 3.3 Kết quả gióng hàng của các mẫu giải trình tự với hệ gen tham chiếu 50

Bảng 3 4 Kết quả xác định và chú giải biến thể 51

Bảng 3.5 Số lượng biến thể sau các bước lọc của 07 bệnh nhân 52

Bảng 3.6 Các biến thể trên các gen có liên quan đến bệnh tự kỷ ở bệnh nhân T01 53

Bảng 3.7 Bảng thông kê biến thể trên các gen mới ở bệnh nhân T01 55

Bảng 3.8 Các biến thể trên các gen có liên quan đến bệnh tự kỷ ở bệnh nhân T02

56 Bảng 3.9 Thống kê biến thể trên các gen mới ở bệnh nhân T02 59

Bảng 3.10 Các biến thể trên các gen có liên quan đến bệnh tự kỷ ở bệnh nhân T03 62

Bảng 3.11 Bảng thông kê biến thể trên các gen mới ở bệnh nhân T03 64

Bảng 3.12 Các biến thể trên các gen có liên quan đến bệnh tự kỷ ở bệnh nhân T06

67 Bảng 3.13 Bảng thống kê biến thể của bệnh nhân T06 68

Bảng 3.14 Các biến thể trên các gen có liên quan đến bệnh tự kỷ ở bệnh nhân T07

74 Bảng 3.15 Bảng thông kê biến thể trên các gen mới ở bệnh nhân T07 76

x

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Tỷ lệ bệnh tự kỷ ở một số nước phát triển trên thế giới 6

Hình 1.2 Tỷ lệ tự kỷ ở Việt Nam so với các nước trong khu vực Châu Á 8

Hình 1.3 Tình hình bệnh tự kỷ ở Việt Nam 9

Hình 1.4 Lịch sử nghiên cứu di truyền bệnh tự kỷ từ năm 1975 đến năm 2015 25 Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu 36

Hình 2.2 Quy trình tạo thư viện DNA 37

Hình 2.3 Sơ đồ phân tích dữ liệu giải trình bằng các phần mềm tin sinh chuyên sâu 39

Hình 3.1 Kết quả tách DNA tổng số từ mẫu máu toàn phần 46

Hình 3.2 Kết quả kiểm tra chất lượng thư viện DNA 47

Hình 3.3 Hình ảnh minh họa file kiểm định chất lượng 48

Hình 3.4 Chất lượng dữ liệu của FastQ của các mẫu 49

Hình 3.5 Sự tương tác của các gen ở bệnh nhân T01 54

Hình 3.6 Sự tương tác của các gen ở bệnh nhân T02 57

Hình 3.7 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger phát hiện biến thể p.Ala2224Ser trên gen MUC16 ở bệnh nhân T02 61

Hình 3.8 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger phát hiện biến thể p.Trp13569Cys ở bệnh nhân T02 61

Hình 3.9 Sự tương tác của các gen ở bệnh nhân T03 63

Hình 3.10 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger phát hiện biến thể p.Val2430Ala trên gen MUC16 ở bệnh nhân T03 65

Hình 3.11 Sự tương tác của các gen ở bệnh nhân T06 67

xi

Hình 3.12 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger phát hiện

biến thể p.Leu13171Phe trên gen MUC16 ở bệnh nhân

T06 69

Hình 3.13 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger phát hiện biến thể p.Glu12869Lys trên gen MUC16 ở bệnh nhân T06 69

Hình 3.14 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger cho phát hiện biến thể p.Leu111Pro và p.Arg3048Cys trên gen RYR3 ở bệnh nhân T06 71

Hình 3.15 Mô hình mô phỏng cấu trúc 3D của đột biến p.L111P và p.R3048C ở bệnh nhân T06 71

Hình 3.16 Vị trí 5 domain đầu tiên của protein RYR3 72

Hình 3.17 Trình tự amino acid của RYR3 ở các loài khác nhau 73

Hình 3.18 Sự tương tác của các gen ở bệnh nhân T07 75

Hình 3.19 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger phát hiện biến thể p.Val13167Met trên gen MUC16 ở bệnh nhân T07 76

Hình 3.20 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger phát hiện biến thể p.Arg801Cys trên gen RYR2 ở bệnh nhân T07 77

Hình 3.21 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger phát hiện biến thể p.Tyr819Cys trên gen RYR2 ở bệnh nhân T07 77

Hình 3.22 Mô hình mô phỏng cấu trúc đột biến p.Arg801Cys và p.Tyr819Cys ở bệnh nhân T07 78

Hình 3.23 Trình tự amino acid của RYR2 ở các loài khác nhau 79

Hình 3.24 Sự tương tác của các gen ở bệnh nhân T08 81

Hình 3.25 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger phát hiện biến thể p.Trp13569Cys trên gen RYR2 ở bệnh nhân T08 82

Hình 3.26 Sự tương tác của các gen ở bệnh nhân T09 84

xii

Hình 3.27 Kết quả giải trình tự bằng phương pháp Sanger phát hiện

biến thể p.Ala2224Ser trên gen MUC16 ở bệnh nhân

T09 85

Hình 3.28 Các họ kênh ion và các gen liên quan 87

Hình 3.29 Đa hình c.507+53G>T trên gen HTR4 ở BN T01, T07, T08,

T09 88

Hình 4 1 Vai trò của gen HTR4 107

MỞ ĐẦU

Tự kỷ (ASD) thuộc một nhóm các rối loạn một rối loạn phát triển, không đồng nhất về mặt di truyền Bệnh nhân tự kỷ thường có biểu hiện khiếm khuyết về tương tác xã hội, khó khăn về giao tiếp ngôn ngữ và phi ngôn ngữ, hành vi, sở thích và hoạt động mang tính hạn hẹp, lặp đi lặp lại Một số bệnh thường thấy đi kèm với ASD bao gồm rối loạn lo âu, rối loạn giấc ngủ, rối loạn tiêu hóa và các phản ứng bất thường gây kích thích cảm giác Ước tính mới nhất cho thấy rằng ASD ảnh hưởng đến khoảng 1 trong 59 trẻ em dưới 8 tuổi và tỷ lệ mắc bệnh ở bé trai chiếm ưu thế

so với bé gái

Bệnh được cho là có nguy cơ di truyền do ảnh hưởng đồng thời bởi nhiều biến thể gen khác nhau Trong những nghiên cứu ở các cặp song sinh, sự đồng nhất kiểu hình của ASD ở những cặp song sinh cùng trứng chiếm 70-90%, trong khi tỉ lệ này

ở những cặp song sinh khác trứng chỉ 0-30% Các nghiên cứu cho thấy rằng, anh chị em trong cùng một gia đình có một bệnh nhân mắc bệnh thì nguy cơ mắc bệnh trong gia đình lên tới 25%, cao hơn nhiều so với nguy cơ mắc bệnh của dân số nói chung Trong số những rối loạn tâm thần và thần kinh có tính di truyền, tự kỷ chiếm

tỷ lệ cao lên tới 40-80% Sự tương tác yếu tố môi trường với yếu tố di truyền gây ra những thay đổi bất thường trong sự phát triển tế bào thần kinh, phát triển trí não Trong nghiên cứu di truyền bệnh tự kỷ, đã có nhiều phương pháp được áp dụng như FISH, Microarrya, aCGH Tuy nhiên, đối với con người, trí tuệ là một tính trạng cực kỳ phức tạp do nhiều gen quy định Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng của thay đổi các gen liên quan đến trí tuệ, dẫn đến thiểu năng trí tuệ cũng như tự kỷ cần được tiến hành ở toàn bộ hệ gen, nhất là vùng mã hóa (exome) Đây là hai phương pháp nghiên cứu đã và đang đạt được nhiều bước tiến nhảy vọt trong nghiên cứu di truyền bệnh này Giải trình tự vùng mã hóa - Whole exome sequencing (WES) là một ứng dụng của công nghệ giải trình tự thế hệ mới để xác định các biến thể trên tất cả các vùng mã hóa trong hệ gen Hàng chục nghìn biến thể gen có thể được xác định trên exome trong nhiều bệnh phức tạp như: tim mạch,

thần kinh, WES đã được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu lâm sàng vài năm gần đây Do đó, WES đang được coi là hướng đi đúng đắn để nghiên cứu di truyền bệnh tự kỷ

Tại Việt Nam, bệnh tự kỷ cũng có xu hướng tăng nhanh và cũng chưa có phương pháp chữa trị triệt để, mà chỉ có các phương pháp hỗ trợ, cải thiện tình hình bệnh Đặc biệt, tại Việt Nam, các nghiên cứu di truyền bệnh còn rất hạn chế Xuất

phát từ những thực tiễn đó, đề tài “Nghiên cứu phát hiện các biến thể ở một số

bệnh nhân tự kỷ Việt Nam bằng phương pháp giải tr nh tự toàn bộ vùng mã hóa (exome)” được thực hiện nhằm góp phần phát hiện và làm sáng tỏ nguyên nhân

gây bệnh tự kỷ ở người Việt Nam Nghiên cứu này sẽ giúp cho các nhà nghiên cứu

di truyền học giải thích được cơ chế gây bệnh và các bác sĩ lâm sàng có thêm hướng điều trị bệnh hiệu quả, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống

Mục tiêu của đề tài

1 Giải trình tự và phân tích toàn bộ vùng mã hóa (exome) ở một số bệnh nhân

tự kỷ Việt Nam

2 Xác định các biến thể di truyền trên các gen liên quan đến bệnh tự kỷ ở một

số bệnh nhân tự kỷ Việt Nam

Nội dung nghiên cứu:

1 Sàng lọc bệnh nhân tự kỷ

2 Thu thập mẫu máu và tách DNA tổng số từ mẫu máu bệnh nhân và gia đình

3 Giải trình tự toàn bộ exome của một số bệnh nhân tự kỷ tự Việt Nam

4 Phân tích số liệu tìm các biến thể di truyền liên quan đến bệnh tự kỷ ở một số người Việt Nam

Những đóng góp mới của luận án:

1 Đưa ra số liệu các biến thể mới ở 07 người bệnh tự kỷ Việt Nam

2 Xác định 02 biến thể mới (p.L111P và p.R3048C) trên gen RYR3 ở 01 bệnh

nhân

3 Xác định 02 biến thể mới (p.R801C và p.W819C) trên gen RYR2 ở 01 bệnh

nhân

4 Xác định 06 biến thể mới trên gen MUC16 (p.A2224S; p.W13569C;

p.Val13167Met; p.L13171F; p.E12869K; p.D13229E)ở 06 bệnh nhân

5 Xác định đa hình rs7725785c.507+53G>T trên gen HTR4 ở 04 bệnh nhân

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 BỆNH TỰ KỶ

1.1.1 Giới thiệu bệnh tự kỷ

Tự kỷ là một dạng rối loạn trong Rối Loạn Phát Triển Lan Toả (Rối Loạn Phổ

Tự Kỷ) Bệnh khởi phát sớm trong 3 năm đầu tiên của cuộc đời Tự kỷ tác động đến

sự phát triển của trẻ trong 3 lĩnh vực chính đó là: tương tác xã hội, ngôn ngữ và hành vi Tự kỷ hay rối loạn phổ tự kỷ là một nhóm các hội chứng không đồng nhất

về mặt di truyền

Bệnh nhân tự kỷ biểu hiện ra ngoài bằng những khiếm khuyết về tương tác xã hội, khó khăn về giao tiếp ngôn ngữ và phi ngôn ngữ, hành vi, sở thích và hoạt động mang tính hạn hẹp, lặp đi lặp lại Hiện tượng này bao gồm nhiều biểu hiện khác nhau, ví dụ như người bệnh hay có hành động quay cổ tay, quay đầu hay có những hành động có tính bắt buộc như xếp đồ chơi, búp bê, ô tô thành một hàng ngang hoặc dọc Nguy hiểm nhất chính là bệnh nhân hay tự làm mình bị thương như: lấy tay chọc lên mắt, cấu lên da, tự đánh vào tay và đầu Một dấu hiệu nữa là trẻ mắc bệnh thường có khả năng đi lại chậm hơn nhiều so với trẻ khác, phải mất 2-3 năm tuổi mới đi lại bình thường được Khả năng giao tiếp bằng mắt của trẻ không tốt và bệnh nhân thường có thái độ hờ hững với mọi thứ xung quanh

Ngoài những triệu chứng lâm sàng cổ điển cụ thể, khoảng 31% bệnh nhân bị khuyết tật trí tuệ, 20-25% có triệu chứng co giật (Canitano, 2007; Liu and Takumi , 2014; Srivastava and Schwartz, 2014) Một số bệnh thường thấy đi kèm với ASD

bao gồm rối loạn lo âu (White et al, 2009), rối loạn giấc ngủ, rối loạn tiêu hóa (Valicenti-McDermott et al, 2006) và các phản ứng bất thường gây kích thích cảm giác (Rogers et al, 2003) Các triệu chứng chính của ASD thường xuất hiện sớm,

khoảng 6 tháng tuổi và thể hiện rõ khoảng năm 2-3 tuổi Bệnh gặp phổ biến ở bé

trai nhiều hơn bé gái, với tỷ lệ khoảng 4:1 (Baio et al, 2018) Bệnh tự kỷ là bệnh có

cơ sở di truyền rất phức tạp do sự tương tác của nhiều gen Sự tương tác của gen với

môi trường hay những yếu tố ngoại cảnh khác không làm biến đổi DNA nhưng ảnh hưởng đến biểu hiện gen Cơ sở di truyền của bệnh được đề xuất có liên quan đến

sự ảnh hưởng kết hợp của các biến thể khác nhau (Inoue et al, 2015) Trong những

nghiên cứu ở những cặp song sinh, sự đồng nhất kiểu hình của ASD ở những cặp song sinh cùng trứng chiếm 70-90%, trong khi tỉ lệ này ở những cặp song sinh khác

trứng chỉ 0-30% (Rosenberg et al, 2009; Ronald and Hoekstra, 2014) Các nghiên

cứu cho thấy rằng, anh chị em trong cùng một gia đình có một bệnh nhân mắc bệnh thì các thành viên còn lại có nguy cơ mắc cao hơn so với dân số nói chung khoảng 25% Trong những rối loạn tâm thần và thần kinh có tính di truyền, tự kỷ chiếm tỷ

lệ cao lên tới 40-80% (Chahrour et al, 2012) Có nhiều cách giải thích khác nhau về

sự tăng tỷ lệ trẻ mắc bệnh tự kỷ trên thế giới hàng năm Gần đây, một số nhà khoa học cho rằng các bà mẹ mang thai đã tiếp xúc với ô nhiễm hóa chất, đặc biệt là kim loại và thuốc trừ sâu, sự tiếp xúc này làm biến đổi sự phát triển cấu trúc não của trẻ dẫn đến bị bệnh tự kỷ Yếu tố môi trường cũng có những tương tác với yếu tố di truyền và gây ra những thay đổi bất thường trong sự phát triển tế bào thần kinh và

phát triển trí não (Elif et al, 2016).

1.1.2 Thực tr ng bệnh tự kỷ

1.1.2.1.Thực trạng bệnh tự kỷ trên thế giới

Những nghiên cứu từ trước năm 1985 về tỷ lệ mắc bệnh tự kỷ cho thấy có khoảng 5 trường hợp trong số 1000 trẻ em Từ những năm 1980, số ca mắc bệnh được chẩn đoán tăng lên với tốc độ nhanh chóng Kết quả này một phần là do những tiến bộ của y học trong chẩn đoán và một phần là do chính phủ cũng đã đầu

tư nhiều hơn vào lĩnh vực y tế đặc biệt là những bệnh liên quan đến thần kinh (Blumberg, 2007)

Các đánh giá thống kê cho thấy tỉ lệ mắc ASD trên thế giới ở các nước khác nhau là khác nhau Năm 2006, theo thống kê của Williams và cộng sự, tỷ lệ ASD

trên toàn cầu là 20/10.000 (Williams et al, 2006) Đến năm 2012, Elsabbagh và

nhóm nghiên cứu của mình đã báo cáo tỷ lệ mắc ASD trên thế giới là 62/10.000, tức

là cứ 160 trẻ thì có 1 trẻ mắc bệnh (Elsabbagh et al, 2012)

Hình 1.1 Tỷ lệ bệnh tự kỷ ở một số nước phát triển trên thế giới

(Nguồn: Trung tâm kiểm soát và Phòng chống bệnh - CDC, 2015)

Tỷ lệ bệnh năm 2015 theo thống kê của Baxter và cộng sự đã có sự gia tăng đáng kể, ước tính khoảng 7,6/1000, tức là trong 132 người thí có 1 người mắc ASD

(Baxter et al, 2015) Trung tâm Kiểm soát và Phòng chống bệnh (CDC) ở Mỹ đã

đưa ra tỷ lệ trẻ mắc những rối loạn thần kinh trên toàn cầu năm 2014 là 1% (CDC, 2014) Hiện nay, có hơn 3,5 triệu người Mỹ mắc bệnh tự kỷ, ước tính 1/68 trẻ em được chẩn đoán mắc bệnh (CDC, 2014) Như vậy, tỷ lệ tự kỷ ở trẻ em ở Hoa Kỳ tăng 119,4% so với năm 2000 (1/150) đến năm 2010 (1/68) (CDC, 2014) (Hình 1.1) Vì thế, tự kỷ được đánh giá là chứng khuyết tật có tỷ lệ phát triển nhanh nhất (CDC, 2008) Điều này dễ dàng được giải thích bởi lối sống ngày càng thực dụng tại Mỹ Bên cạnh Mỹ, Anh cũng là một nước có tỷ lệ tự kỷ ở mức cao (xấp xỉ 1%)

(Brugha et al, 2011) Ngoài Anh và Mỹ có tỷ lệ mắc tự kỷ cao, bệnh cũng có mặt ở

nhiều quốc gia trên thế giới Do tỷ lệ trẻ tự kỷ gia tăng nhanh chóng đang đặt ra những vấn đề lớn đối với nhiều quốc gia trên thế giới Tại Mỹ, tự kỷ được xếp vào danh mục 13 dạng khuyết tật bẩm sinh và vấn đề trẻ tự kỷ đã được khẳng định là

một trong những ưu tiên hàng đầu trong chính sách y tế của nước này

Tại một số nước ở châu Á hiện nay như Hàn Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc, vấn đề tự kỷ cũng đã được các nhà khoa học và xã hội đặc biệt quan tâm

Trước năm 1980, bệnh tự kỷ không được công nhận tại Trung Quốc, ước tính tỷ lệ

tự kỷ là 11,8 / 10.000 người, trong khi tỷ lệ hiện mắc của bệnh tự kỷ là 26,6 / 10.000 người Ở Nhật Bản, gần đây ước tính tỷ lệ tự kỷ là 13/10.000 người Điều này cho thấy chứng tự kỷ là phổ biến ở châu Á hơn nhiều so với những thống kê

trên thế giới trước đây (Sun and Allison, 2010; Sun et al, 2013) Thang đo hành vi

tự kỷ Clancy (CABS), Danh mục kiểm tra hành vi tự kỷ (ABC) và Danh sách Kiểm tra cho Tự kỷ ở trẻ vị thành niên (CHAT) thường được sử dụng làm công cụ chẩn

đoán ở Trung Quốc (Sun et al, 2013) Tại châu Á, 2 tác giả Sun và Allison đã tiến

hành một cuộc khảo sát tại sáu nước, loại trừ các nước Nam Á, cho thấy tỷ lệ hiện mắc ASD từ năm 1980 đến nay là 14,8/10.000 (Sun and Allison, 2010) Tuy nhiên, nhận thức về ASD ở khu vực này còn thiếu đầy đủ, thậm chí không chính xác gây nên hệ lụy trong đời sống xã hội và các vấn đề hỗ trợ Nhìn chung, Mỹ là quốc gia duy nhất trên thế giới có sự đánh giá, thống kê và báo cáo tình hình tự kỷ ở trong nước Tuy vậy, với mức độ tăng nhanh của bệnh, các số liệu của Mỹ cũng cần được cập nhật thường xuyên hơn

Theo thống kê, tỷ lệ bệnh ở các nước phát triển có sự chênh lệch khá lớn Điều này có thể giải thích bởi các nguyên nhân sau: Thứ nhất, các quốc gia không tích cực theo dõi hoặc không công khai số liệu của họ Thứ hai, không có một tiêu chuẩn thống nhất để đánh giá chứng tự kỷ Hoặc nếu có, thì vấn đề nguồn lực để thực hiện việc này cũng là vấn đề đáng lo ngại

1.1.2.2 Thực trạng bệnh tự kỷ tại Việt Nam

Thuật ngữ ―Tự kỷ‖ được sử dụng ở Việt Nam vào cuối năm 1990 và đầu những năm 2000, ca bệnh đầu tiên được ghi nhận vào năm 1997-1998 Từ đó đến nay số trẻ được chẩn đoán và điều trị chứng tự kỷ tại các cơ sở y tế công lập và cả

tư lập ngày càng tăng, năm sau cao hơn năm trước Theo báo cáo của khoa tâm thần bệnh viện Nhi Trung ương, số trẻ mắc tự kỷ được chẩn đoán trong các năm 2008,

2010, 2011 lần lượt là 450, 1792, 1968 (Quách Thúy Minh, 2011; Khoa tâm thần,

2012; Vu SH et al, 2014; Vu SH et al, 2017)

Theo thống kê của một số tổ chức nước ngoài, tỷ lệ bệnh tự kỷ ở Việt Nam là 75,1 tính trên 100.000 người (http://global-disease-burden.healthgrove.com) (Hình 1.2) Tuy nhiên con số này còn chưa phản ánh chính xác thực tế vì số liệu bệnh nhân tự kỷ tại Việt Nam chưa được cập nhật đầy đủ và thường xuyên Và điều đáng nói là sự nhận thức về bệnh của người dân Việt Nam còn chưa cao, đặc biệt là ở những vùng nông thôn Do đó, số cha mẹ đưa con đến bệnh viện chẩn đoán bệnh còn chưa đầy đủ

Tại thành phố Hồ Chí Minh, năm 2000 chỉ có 2 trẻ đến Bệnh viện Nhi đồng 1 khám và điều trị chứng tự kỷ, thì năm 2008 số trẻ đến khám là 324, tăng hơn 160 lần Song những năm gần đây, số lượt trẻ đến khám tại Khoa Tâm thần (Bệnh viện Nhi Trung ương) được chẩn đoán rối loạn phổ tự kỷ hay có dấu hiệu tự kỷ ngày càng gia tăng (Đậu Tuấn Nam and Vũ Hải Vân, 2015)

Hình 1.2 Tỷ lệ tự kỷ ở Việt Nam so với các nước trong khu vực Châu Á

(Nguồn: http://global-disease-burden.healthgrove.com/)

Theo báo cáo của bệnh viện Nhi Trung ương, số trẻ đến khám muộn và được chẩn đoán mắc bệnh tự kỷ vẫn còn tỷ lệ rất cao (43,86% trên 36 tháng tuổi) Số liệu thống kê của Khoa Tâm bệnh (Bệnh viện Nhi Trung ương) cũng cho thấy, có sự chênh lệch đáng kể giữa tỷ lệ mắc bệnh ở bé trai và bé gái (bé trai nhiều hơn 4-6 lần

so với bé gái), ở thành thị mắc bệnh nhiều hơn ở nông thôn Thông tin này phần nào cho thấy, vấn đề nhận thức của người dân về bệnh rất quan trọng trong việc phát hiện, chẩn đoán và điều trị bệnh sớm

Theo thống kê của Bệnh viện Nhi trung ương ghi nhận năm 2007 có khoảng

405 trường hợp thì đến năm 2015 đã ghi nhận có khoảng 200.000 trường hợp (Hình 1.3) Điều này cho thấy, tình hình trẻ mắc bệnh tự kỷ ngày càng tăng gây gánh nặng

và thách thức không nhỏ cho gia đình và xã hội Đặc biệt, khi những người tự kỷ trưởng thành sẽ làm thế nào để hoà nhập xã hội và làm cách nào để hạn chế mức độ gia tăng cũng như có phương án điều trị cho những người đã mắc bệnh

Hình 1.3 T nh h nh bệnh tự kỷ ở Việt Nam

(Nguồn: Bệnh viện Nhi trung ương, 2015)

1.2 PHÂN BIỆT CHẨN ĐOÁN HỘI CHỨNG TỰ KỶ

Tự kỷ là một trong năm rối loạn phát triển lan tỏa (PDD) Hội chứng này là do

sự bất thường của não bộ, xuất hiện sớm trong những năm đầu đời của trẻ em Với những biểu hiện đặc trưng ở các lĩnh vực: kém tương tác xã hội, bất thường về ngôn ngữ, giao tiếp và hành vi

Có rất nhiều cách phân loại khác nhau, cũng như mức độ khác nhau của bệnh

tự kỷ:

- Tự kỷ mức độ nhẹ: là trẻ có thể giao tiếp bằng mắt tương đối bình thường, giao tiếp với người ngoài hạn chế, học được các hoạt động đơn giản, kỹ năng chơi

và nói được tương đối bình thường

- Tự kỷ mức độ trung bình: là trẻ có thể giao tiếp bằng mắt, giao tiếp với người ngoài hạn chế và nói được nhưng hạn chế

- Tự kỷ mức độ nặng: là trẻ không giao tiếp bằng mắt, không giao tiếp và không nói được

Trước đây thuật ngữ ―tự kỷ‖ không thấy xuất hiện trong y khoa, nhưng đến năm 1943 một nhà tâm thần học người Áo tên là Leo Kanner đã mô tả một nhóm 11 trẻ có những biểu hiện phát triển không bình thường như: có những khiếm khuyết

về tương tác xã hội, khiếm khuyết trong quá trình phát triển ngôn ngữ, có những hành vi kỳ lạ lặp đi lặp lại nhiều lần, khởi phát sớm trước 3 tuổi và khái niệm ―tự kỷ‖ được ra đời từ đó

Ngày nay, người ta dùng thuật ngữ ―Rối loạn phát triển lan tỏa‖ hoặc ―Rối loạn phổ tự kỷ‖ để mô tả các trẻ em có các rối loạn phát triển trên 3 lĩnh vực chính là: tương tác xã hội, rối loạn ngôn ngữ và hành vi Rối loạn phát triển lan tỏa gồm

có 5 rối loạn chính: hội chứng Asperger, hội chứng rối loạn tan rã tuổi ấu thơ, hội chứng Rett, hội chứng rối loạn lan tỏa không xác định và hội chứng tự kỷ

1.2.1 Hội chứng Asperger

Hội chứng Asperger được đặt theo tên của bác sĩ nhi khoa người Áo Hans Asperger vào năm 1944 khi ông mô tả nhóm trẻ em trong nghiên cứu của mình với những biểu hiện: thiếu giao tiếp, kém hiểu biết về những cảm xúc của người khác

và thể chất yếu Ngày nay, hội chứng Asperger được đặc trưng bởi sự tách biệt về mặt xã hội và các hành vi kỳ cục khi trẻ khi còn nhỏ Có những khiếm khuyết trong tương tác xã hội và giao tiếp không lời Thể hiện một số hành vi đơn điệu, định hình, lặp lại; Khó khăn trong tiếp thu và lĩnh hội hành vi phi ngôn ngữ như vẻ mặt,

tư thế, tiếp xúc mắt, điệu bộ; Yếu kém trong việc hiểu và thể hiện cảm xúc (Hamilton, 2000) Mặc dù tuân theo các qui tắc ngữ pháp, nhưng cách nói của trẻ nghe có vẻ lập dị do sự bất thường ở âm điệu và các khuôn mẫu lặp đi lặp lại Sự

vụng về có thể dễ nhận thấy ở cách phát âm rõ ràng và các hành vi vận động thô Mặc dù các dấu hiệu bất thường xuất hiện sớm từ trước năm 2 tuổi, nhưng lại kéo

dài đến hết cuộc đời (Baskin et al, 2006; McPartland, 2006) Trẻ bị Asperger

thường có trí nhớ rất tốt, có trí tuệ trung bình hoặc trên trung bình Trẻ có khả năng,

sở thích về kĩ thuật và toán học Hội chứng Asperger khác tự kỷ là không chậm hoặc trì trệ trong phát triển trí tuệ, ngôn ngữ và nhận thức Ước tính hiện năm 2015

số lượng bệnh nhân mắc Asperger lên đến 37,2 triệu người trên toàn cầu (Collaborators, 2016) và con số này vẫn đang ngày càng tăng lên

1.2.2 Hội chứng Rett

Hội chứng này được mô tả lần đầu tiên vào năm 1966 bởi một bác sĩ nhi ở Vienna, Andreas Rett Tuy nhiên, các bài viết của bác sĩ này bằng tiếng Đức nên bệnh không được công nhận rộng rãi (Percy, 2014) Đến năm năm 1983, Bengt Hagberg- một bác sĩ nhi khoa người Thụy Điển xuất bản một bài báo tiếng Anh mô

tả bệnh này và đặt tên bệnh là Rett Đột biến gây ra bệnh này được công bố lần đầu

tiên vào năm 1999 bởi bác sĩ người Mỹ Li-băng, Huda Zoghbi (Amir et al, 1999)

Hiện nay, bệnh này ảnh hưởng đến khoảng 1 trong 8.500 phụ nữ

Không như tự kỷ xuất hiện ở bé trai nhiều gấp bốn lần bé gái, rối loạn Rett chỉ ảnh hưởng đến bé gái Các bé trai mắc hội chứng này sẽ chết trước sinh Các dấu hiệu của bệnh thường thấy rõ rệt sau 6 đến 18 tháng Các triệu chứng bao gồm các vấn đề về ngôn ngữ, phối hợp và các chuyển động lặp đi lặp lại Các biến chứng có thể bao gồm động kinh, chứng vẹo cột sống, và các vấn đề về giấc ngủ Tuy nhiên, những người bị ảnh hưởng có thể bị ảnh hưởng ở mức độ khác nhau (Percy, 2014) Trẻ bị mất những kỹ năng tinh tế của bàn tay mà trước đây trẻ đã đạt được, thay vào

đó là những vận động định hình, lặp đi lặp lại; trẻ bị mất tương tác xã hội, các động tác phối hợp cơ thể đơn điệu và suy giảm nghiêm trọng tính mục đích, mất phối hợp trong đi đứng và cử động thân thể, ngôn ngữ tiếp thu và thể hiện giảm sút nghiêm trọng kết hợp với chậm phát triển tâm thần (Hamilton, 2000) Như vậy, điểm giống nhau giữa hội chứng tự kỷ và hội chứng Rett là đều có những suy giảm về giao tiếp, ngôn ngữ, quan hệ xã hội, hành vi và chậm phát triển tâm thần Tuy nhiên, sự khác

nhau liên quan đến tỉ lệ giới tính, thời điểm phát bệnh và chỉ số phát triển vòng đầu, đồng thời ở hội chứng Rett còn mất đi sự phối hợp các cử động cơ thể mà trước đây trẻ đã từng đạt được.

1.2.3 Rối lo n tan rã thời thơ ấu

Bệnh này được miêu tả lần đầu tiên vào năm 1908, trước cả bệnh Asperger bởi một nhà giáo dục người Áo là Theodor Heller (Mouridsen, 2003) Rối loạn tan rã thời thơ ấu là bệnh rất hiếm gặp và rất khác so với bệnh tự kỷ, ít nhất là hai năm đầu đời trẻ phát triển bình thường, sự thoái lùi phát triển xảy ra trước 10 tuổi (Rogers, 2004) Trẻ bị mất đáng kể khả năng hiểu và diễn đạt ngôn ngữ, kém trong kiểm soát

cơ vòng, bàng quang và hậu môn, giảm các kỹ năng vận động, chất lượng giao tiếp kém, xuất hiện hành vi giới hạn định hình lặp đi lặp lại (Hamilton, 2000) Điểm khác căn bản với hội chứng tự kỷ là thời gian phát bệnh và những yếu tố sinh học như mất kiểm soát cơ vòng, bàng quang, hậu môn,…

1.2.4 Rối lo n phát triển lan toả không xác định

Rối loạn phát triển lan toả không xác định là một thuật ngữ khá mơ hồ sử dụng cho những trẻ không hội đủ các tiêu chuẩn chẩn đoán chuyên biệt Theo những nhà tâm thần Mỹ rối loạn này chỉ những bệnh nhân có sự suy giảm trầm trọng và lan tỏa trong phát triển tương tác xã hội qua lại và những kỹ năng giao tiếp ngôn ngữ và phi ngôn ngữ (Hamilton, 2000) Khi được chẩn đoán rối loạn phát triển lan tỏa không xác định, trẻ có những triệu chứng đặc trưng như bệnh tự kỷ hoặc những rối loạn khác trong rối loạn phát triển lan tỏa Trẻ bị hội chứng này có một số biểu hiện giống như trẻ tự kỷ, nhưng không hội đủ các tiêu chí đặc trưng trong chẩn đoán tự

kỷ ví dụ như do tuổi dậy thì muộn, triệu chứng không điển hình, hoặc triệu chứng

dưới ngưỡng, hoặc tất cả những triệu chứng này (Smith et al, 2015)

1.2.5 Phương pháp chẩn đoán và điều trị

Chẩn đoán là một khâu quan trọng giúp xác định bệnh tự kỷ Kết quả chẩn đoán là cơ sở để đưa ra quyết định về hình thức can thiệp, chính sách hỗ trợ cho trẻ

và gia đình Nhà nghiên cứu Dennis Wall tại đại học Harvard (Mỹ) đã đưa ra quy trình chẩn đoán rất nhanh gọn và có thể thực hiện qua internet Quy trình này xây

dựng trên các thuật toán, kết hợp với một số công cụ chẩn đoán tự kỷ phổ biến

ADI-R, ADOS (Wall et al, 2012) và một đoạn video ngắn để người cần kiểm tra dễ dàng

được các chuyên giá đánh giá tình trạng qua mạng Quy trình này có nhiều ưu điểm, làm rút ngắn thời gian chẩn đoán, kết hợp được với hoạt động hàng ngày của trẻ Một nghiên cứu khác của các nhà khoa học tại Viện tâm thần học thuộc đại học Hoàng Gia Anh (Institute of Psychiatry, King’s College London) đưa ra một xét nghiệm sinh học đơn giản cho tự kỷ dựatrên cơ sở não người tự kỷ có một sự khác biệt tinh vi so với người bình thường, do vậy khi quét bộ não bằng máy quét trong

15 phút có thể phân biệt chính xác 90%

Trên thực tế, quy trình chẩn đoán rối loạn tự kỷ rất phức tạp, mang tính chủ quan và nhiều vấn đề khác liên quan đến trình độ khoa học kỹ thuật của cơ sở y tế nơi trẻ đến thăm khám Các nghiên cứu trên vẫn cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện trong tương lai Theo tiêu chuẩn của WHO, chẩn đoán cho các rối loạn phát triển của một trẻ cần năm chuyên gia, theo tiêu chuẩn của Mỹ là sáu chuyên gia, cùng theo dõi trẻ trong tối thiểu một tháng ở ba môi trường khác nhau (phòng khám hoặc trung tâm, gia đình và cộng đồng) Một số công cụ chẩn đoán được sử dụng phổ biến hiện nay như:

CHAT: Bảng câu hỏi kiểm tra sàng lọc tự kỷ ở trẻ nhỏ, được thiết kết bởi

Baron Cohen và cộng sự (1992) để sàng lọc trẻ tự kỷ từ 18 tháng tuổi CHAT gồm 9 câu hỏi dưới dạng có/không dành cho cha mẹ và 5 câu hỏi cho người quan sát kiểm tra Tuy công cụ này chỉ mất 5-10 phút để hoàn thiện và có độ tin cậy cao, nhưng lại

có độ nhạy thấp, trẻ bị tự kỷ nhẹ hoặc không điển hình có thể bị bỏ sót

M – CHAT 23: Bảng câu hỏi kiểm tra sàng lọc tự kỷ ở trẻ nhỏ có sửa đổi bởi

tác giả Robin, Fein, Baron và Green (Mỹ) năm 2001 M-CHAT 23 có thêm 14 câu hỏi thuộc các lĩnh vực rối loạn vận động, quan hệ xã hội, bắt chước và định hướng Công cụ này hiện được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới và được đánh giá cao về

độ tin cậy và độ nhạy

CARS: Thang chẩn đoán tự kỷ tuổi ấu thơ, công cụ này gồm các câu hỏi ở 15

lĩnh vực khác nhau, dùng để đánh giá trẻ từ 24 tháng tuổi CARS còn có nhiều mục

đích khác nhau như để xây dựng chương trình can thiệp sớm, theo dõi định kỳ, đánh giá hiệu quả can thiệp Đây là một công cụ kết hợp bởi báo cáo của cha mẹ và quan sát trực tiếp của các chuyên gia trong khoảng 30-45 phút

DBC-P: Được hai giáo sư người Úc là Stewart Einfeld và Bruce Tonge xây

dựng năm 1992 Năm 2010 chính tác giả Bruce Tonge đã sang tập huấn sử dụng cho Khoa Tâm bệnh Đây là công cụ đánh giá những rối loạn hành vi cảm xúc cho những trẻ em có vấn đề về trí tuệ và rối loạn phát triển Bảng này đã được dịch ra nhiều thứ tiếng và đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới

ADI – R: Bảng phỏng vấn chẩn đoán tự kỷ có điều chỉnh Đây là công cụ chẩn

đoán tự kỷ thông qua việc tìm hiểu các vấn đề về giao tiếp và ngôn ngữ, kĩ năng xã hội, chơi và hành vi với các thông tin do cha mẹ cung cấp, được xây dựng trên cơ

sở các tiêu chí của ICD-10 và DSM-IV

ADOS: Bảng quan sát chẩn đoán tự kỷ, đây là công cụ được thiết kế dưới dạng

các hoạt động, giúp đánh giá các vấn đề giao tiếp, kĩ năng chơi, tương tác xã hội, hành vi và sở thích của trẻ Công cụ này được xây dựng trên cơ sở các tiêu chí của ICD-10 và DSM-IV Công cụ này ban đầu chỉ dùng chẩn đoán cho trẻ hơn 3 tuổi nhưng phiên bản cải tiến là PL- ADOS bảng quan sát chẩn đoán tự kỷ dành cho trẻ chưa có ngôn ngữ nói, được sử dụng cho trẻ nhỏ hơn

GARS: Thang đánh giá tự kỷ Gilliam được công bố bởi Jam E Gilliam năm

1995 trên cơ sở nghiên cứu hơn 1107 trẻ tự kỷ tại 48 bang của Mỹ Công cụ này xây dựng dựa trên tiêu chí của DSM-IV, gồm 56 câu hỏi trắc nghiệm ngắn gọn, dành cho đối tượng từ 3 đến 22 tuổi trên các lĩnh vực hành vi, giao tiếp, tương tác xã hội

và các rối loạn phát triển khác

Tại Việt Nam, chưa có quy trình tiêu chuẩn về chẩn đoán tự kỷ cũng như các rối loạn phát triển khác Vì thế, vấn đề phát hiện sớm và điều trị, can thiệp bệnh còn nhiều thiếu sót Trên xu hướng gia tăng một cách nhanh chóng của bệnh tự kỷ, cần

có sự đầu tư nghiên cứu về bệnh trên diện rộng ở Việt Nam

1.3 CÁC YẾU TỐ DI TRUYỀN LIÊN QUAN ĐẾN BỆNH TỰ KỶ

Bệnh tự kỷ có bản chất di truyền mạnh mẽ, sự di truyền đóng góp lên đến khoảng 90% khả năng phát sinh bệnh tự kỷ ở trẻ em và được xác định bởi nhiều gen

(Hallmayer et al, 2011) Vì vậy, sự di truyền bệnh rất phức tạp và đến nay vẫn chưa

được nghiên cứu rõ ràng (Abrahams and Geschwind, 2008; Buxbaum, 2009) Thêm vào đó, cho đến nay những đột biến có nguy cơ gây tự kỷ và rối loạn thần kinh vẫn chưa được xác định rõ ràng Những đột biến này có thể là đột biến đơn gen (đột biến chỉ xảy ra trên một gen) hoặc là những biến đổi bất thường trên nhiễm sắc thể (NST) Những đột biến NST này gây ra những hội chứng bệnh khác nhau liên quan đến rối loạn thần kinh (Abrahams and Geschwind, 2008) Nguyên nhân gây bệnh là

do sự thay đổi số lượng bản sao của gen, những thay đổi này có thể là mất đoạn, lặp đoạn, thêm đoạn, đảo đoạn trên gen hoặc NST (Cook and Scherer, 2008) Con cái mắc bệnh tuy nhiên bố mẹ vẫn có thể hoàn toàn bình thường, khỏe mạnh được gọi

là người ―mang gen‖ (Beaudet, 2007)

1.3.1 Các hội chứng di truyền liên quan đến bệnh tự kỷ

Bệnh tự kỷ và thiểu năng trí tuệ thường được tìm thấy trong cả hai hội chứng

Fragile X và bệnh xơ cứng não củ (Curatolo et al, 2010; Krueger and Bear, 2011)

Cả hai hội chứng có cùng một số điểm chung, như cơ chế sinh lý bệnh cơ bản, sự bất thường của quá trình phiên mã mRNA dẫn đến sự tổng hợp protein tăng lên, các

quá trình này liên quan đến cả hai loại thiểu năng trí tuệ và tự kỷ (Curatolo et al, 2010; Santini et al, 2013) Thực vậy, các đột biến gen mã hóa các protein tham gia

trong cơ chế phân tử điều khiển sự tổng hợp protein khớp thần kinh (FMR1, TSC1 /

2, eIF4E và PTEN) có liên quan chặt chẽ với bệnh tự kỷ (Santiniet al, 2013) Sự

tăng bất thường nồng độ của protein dẻo liên quan đến cung cấp cho các khớp thần kinh hoạt động trong tế bào thần kinh, có thể ảnh hưởng đến kết nối khớp thần kinh, tổn hại đến hệ thống thần kinh và suy giảm nhận thức

1.3.1.1 Hội chứng Fragile X (FXS)

Hội chứng Fragile X (FXS) là do sự lặp lại không ổn định của CGG (> 200 lặp

lại) trong gen FMR1, nằm ở nhiễm sắc thể Xq27.3, tạo ra sự methyl hóa bất thường,

các sao chép câm FMR1 và làm giảm mức độ protein FMRP trong não (Bagni and

Greenough, 2005) FXS chiếm khoảng một nửa các trường hợp chậm phát triển trí tuệ liên kết với X và là nguyên nhân phổ biến thứ hai gây chậm phát triển tâm thần

sau Trisomy 21 (Rousseau et al, 1995) Tỷ lệ tự kỷ ở FXS là khoảng 30% và NOS xảy ra trong 30% các trường hợp (Hagerman et al, 2010) Sự lặp lại không ổn

PDD-định tiền đột biến (55-200 lặp lại của CGG) cũng có thể làm tăng bệnh tự kỷ (ASD), thông qua một cơ chế phân tử khác liên quan đến ảnh hưởng độc hại trực tiếp của

CGG lặp lại trên mRNA của FMR1 Độc tính RNA cũng có thể tác động ảnh hưởng

tới sự lão hóa muộn hơn, gọi là "hội chứng Fragile X", bao gồm run khi hoạt động,

mất điều hòa và suy giảm nhận thức (Hagerman et al, 2010)

1.3.1.2 Bệnh xơ cứng não củ (TS)

Bệnh xơ cứng não củ (TS) là một bệnh lý thần kinh - da đặc trưng bởi các thay đổi hamartoma trong não, thận, phổi, da, tim và các cơ quan khác Bệnh xơ cứng não củ cũng được biết là bệnh Bourneville, tên một bác sĩ người Pháp đã mô tả bệnh vào năm 1880 TS là bệnh di truyền bởi gen trội trên NST thường Biểu hiện lâm sàng bao gồm động kinh, khó khăn học tập, các vấn đề về hành vi và tổn thương da (Napolioni and Curatolo, 2008) TS có nguyên nhân là do đột biến bất

hoạt một trong hai gen TSC1 hoặc TSC2 nằm ở các vị trí tương ứng 9q34 và

16p13.3 Những đột biến này bao gồm một loạt các đột biến thay đổi amino acid, đột biến vô nghĩa, thêm mất nucleotide, liên quan đến gần như tất cả các exon của

gen TSC1 và TSC2 (Napolioni and Curatolo, 2008) Tự kỷ xảy ra thường xuyên hơn

ở những bệnh nhân TS (khoảng gần 30%) (Gutierrez et al, 1998) Các bệnh nhân mang đột biến TSC2 có mức độ biểu hiện bệnh nghiêm trọng hơn so với người bệnh mang đột biến TSC1 (Crino et al, 2006) Đột biến khác nhau trong gen TSC2 đã

được mô tả với biểu hiện lâm sàng như động kinh thể nặng, bao gồm sự co giật ở trẻ, hội chứng Lennox Gastaut, hội chứng West và u tim, bệnh tự kỷ và tâm trạng

rối loạn lo âu (Crino et al, 2006)

1.3.2 Những yếu tố gây bệnh ở cấp độ di truyền học

1.3.2.1 Các biến thể số lượng bản sao (CNVs)

Các biến thể số lượng bản sao (CNVs) là các đoạn DNA khác nhau với kích thước từ 50 bp tới vài Mb do xóa/thêm đoạn, đảo đoạn, sao chép hoặc tái tổ hợp

phức tạp (Redon et al, 2006) Nghiên cứu ban đầu (Sebat et al, 2007; Christian et al, 2008; Marshall et al, 2008) cho thấy sự gia tăng tần số của CNVs trong quần thể

người ASD so với đối chứng (trung bình 6-10% so với 1-3%, tương ứng) Gần đây, nhiều bằng chứng cho rằng vị trí CNV và sự phù hợp chức năng của nó có thể đóng một vai trò quan trọng hơn số lượng và kích cỡ của CNV Phân tích chức năng của những thể CNVs hiếm đã cho thấy sự tham gia của các locus trong phát triển khớp thần kinh, sợi trục và tế bào thần kinh vận động

Mặc dù hầu hết CNVs là riêng biệt, tuy nhiên hội chứng xóa bỏ đoạn nhỏ

thường gặp cũng đã được xác định (Rajcan-Separovic et al, 2007; Kumar et al, 2008; Liang et al, 2009; Fernandez et al, 2010) Nhìn chung, CNVs có liên quan

đến các đặc điểm lâm sàng, bao gồm dị tật lớn hay nhỏ, biến đổi trên mặt, triệu chứng thần kinh trầm trọng, tự kỷ thể nặng, rối loạn phổ tự kỷ thần kinh nhẹ, hoặc thậm chí rối loạn hành vi bên ngoài của phổ tự kỷ Trên thực tế, phần lớn các CNVs được di truyền từ bố mẹ, những người này có thể biểu hiện một số đặc điểm tự kỷ, nhưng không đáp ứng tiêu chí rối loạn tự kỷ Đáng chú ý, nhiều CNVs tìm thấy ở những bệnh nhân tự kỷ cũng tìm thấy trong bệnh nhân tâm thần, đặc biệt là thiểu năng trí tuệ và tâm thần phân liệt

1.3.2.2 Các gen “khớp thần kinh”- neuroligins, SHANK và neurexins

Một vài gen neurologin, SHANK và neurexin mã hóa cho các protein quan

trọng dẫn đến sự ổn định, trưởng thành và hình thành khớp thần kinh đã và đang được tìm thấy, đột biến trên các gen này gây ra các hành vi đặc trưng cho kiểu hình

của bệnh tự kỷ (Craig and Kang, 2007; Südhof, 2008; Betancur et al, 2009)

Neuroligins được mã hóa bởi các gen NLGN1, NLGN2, NLGN3, NLGN4X và

NLGN5 Trong số đó, chỉ có gen NLGN3, NLGN4 và NLGN4Y đã được tìm thấy

mang các đột biến có thể gây bệnh tự kỷ Tuy nhiên, tần suất đột biến gen NLGN ở

những bệnh nhân ASD là thấp, như khẳng định chung của nhiều nghiên cứu (Lintas

and Persico, 2009) Một đột biến khác trên gen NLGN3 (R704C), được ghi nhận đầu tiên bởi nhóm nghiên cứu của Yan và cộng sự (Etherton et al, 2011) là nguyên

nhân chính làm suy giảm lựa chọn AMPA (receptor-mediated synaptic

transmission) Cùng với các thể mang đột biến NLGN, kiểu hình bệnh có độ dị hợp

tử cao, được xếp từ tự kỷ thể nặng tới hội chứng Tourettes

Họ gen SHANK bao gồm 3 thành viên (SHANK1, SHANK2 và SHANK3) mã

hóa cho các protein khung cấu trúc, cần thiết cho sự hình thành cấu trúc và chức

năng thích hợp của các khớp thần kinh Gen SHANK3 mã hóa cho một loại protein

liên quan trực tiếp đến các khớp thần kinh giàu proline Gen này nằm trên cánh dài

NST 22q13 Về mặt chức năng, gen SHANK3 là một thành viên trong liên họ gen

SHANK Các protein SHANK đều bao gồm nhiều vùng (domain), là những protein

xoắn hình khăn, được sinh ra tại kì sau phân bào Chúng liên kết trực tiếp điểm thụ cảm hệ thống dẫn truyền thần kinh, các kênh ion và những protein màng khác đến actin cytoskeleton và G-protein Protein SHANK không những có chức năng kiểm soát tổ chức mật độ khớp thần kinh mà còn có khả năng tạo phức hệ thụ thể khớp thần kinh, phân tử tín hiệu và protein liên quan đến tế bào xương có trong cột sống

(Naisbitt et al, 1999; Boeckers et al, 2002) Trong đó, protein SHANK3 có thể tạo

liên kết với tế bào protein thần kinh Do vậy, trong số 3 gen chức năng ảnh hưởng

đến bệnh tự kỷ kể trên, gen SHANK3 được coi là nhân tố có ảnh hưởng mạnh mẽ nhất để gây ra bệnh tự kỷ Gen SHANK3 là một gen có kích thước rất lớn lên đến

khoảng 60 kb, bao gồm 23 exon Trong đó exon 23 có kích thước dài nhất và đóng vai trò quan trọng trong việc gây ra hội chứng xóa NST 22q13 - một hội chứng rất đặc trưng của tự kỷ Đối với neuroligins, một số nghiên cứu đã ghi nhận đột biến

hiếm hoặc xóa gen bao gồm cả các locus SHANK3 chiếm khoảng 0,85% tất cả các

cá thể ASD Các cá thể ASD có các đặc điểm suy giảm ngôn ngữ trầm trọng kết hợp với thiểu năng trí tuệ (ID) và sự trì hoãn phát triển của thần kinh (Lintas and Persico 2009) Đặc biệt, SHANK3 được đặt trong vùng tiêu chuẩn nhỏ nhất của hội chứng xóa 22q13, cũng được biết đến như hội chứng Phelan-McDemid, hội chứng

này cũng có các đặc tính ID trầm trọng, chậm trễ biểu cảm lời nói (Phelan and McDermid, 2011)

Neurexin là một trong 3 gen liên quan tới khớp thần kinh, được mã hóa bởi ba

gen (NRXN1, NRXN2 và NRXN3) có độ bảo thủ cao Mỗi gen có hai promoter độc

lập: α-neurexins được phiên mã từ một promoter phía trước exon 1, trong khi neurexins được phiên mã từ promoter phía sau, kết quả là tạo ra một dạng thức

β-neurexin ngắn hơn (Ichtchenko et al, 1995) Như mô tả ở trên, sự tương tác giữa

neuroligin và neurexin gây nên sự hình thành của khớp thần kinh chức năng cả

trong tế bào nơron thần kinh (Craig and Kang, 2007; Südhof, 2008; Betancur et al, 2009) và ngay cả trong tế bào không phải nơron (Scheiffele et al, 2000; Fabrichny

et al, 2007) Hơn nữa, neurexins là chất trung gian quan trọng cho dẫn truyền thần

kinh bằng cách liên kết canxi (Ca2+) tới sự dịch chuyển túi khớp thần kinh (Missler

et al, 2003; Zhang et al, 2005) Một số nghiên cứu đã ghi nhận các biến thể trình tự

hiếm hoặc CNVs ảnh hưởng đến các locus NRXN1 Gần đây, các mất đoạn hiếm tại locus NRXN3 cũng đã được tìm thấy trong 4 bệnh nhân rối loạn phổ tự kỷ; 3 trong các mất đoạn được di truyền từ bố mẹ bình thường (Vaags et al, 2012)

1.3.2.3 Các gen định hình chất nhiễm sắc - (MECP2)

Methyl hóa DNA là sự biến đổi chính của hệ gen bậc cao và có vai trò quan trọng trong sự phát triển của động vật MECP2, một thành viên của methyl-CpG gắn với domain của protein, gắn với 2 nucleotide đã methyl hóa CpG, bổ sung

histone deacetylase 1 (HDAC1) và protein khác liên quan tới đáp ứng nhiễm sắc thể tại các promoter đặc hiệu gen Vì vậy, gen MECP2 rất cần thiết cho sự phát triển và đảm bảo thực hiện đúng chức năng của não Mất MECP2 sẽ trì hoãn sự hoàn thiện

của tế bào nơron thần kinh và xinap thần kinh Các đột biến mất chức năng của MECP2 là nguyên nhân của hội chứng Rett (Chahrour M and Zoghbi HY, 2007)

Tuy nhiên, đột biến mới của MECP2 đôi khi có thể dẫn đến các kiểu hình như:

chậm phát triển, tâm thần nhẹ và các biến thể Rett bằng lời nói, phụ thuộc vào sự

biến đổi cụ thể (Lam et al, 2000) Đột biến MECP2 cũng được tìm thấy ở các bé gái

mắc chứng tự kỷ không điển hình Khi chẩn đoán sớm bé gái với bệnh tự kỷ mang

đột biến MECP2 thường biểu hiện không có đặc điểm lâm sàng đặc trưng của hội

chứng Rett (động kinh, đầu nhỏ, vắt tay và các vấn đề hô hấp) Các dấu hiệu và

triệu chứng sẽ phát triển khi chúng lớn lên, thường là 6-9 tuổi (Young et al, 2008)

1.3.2.4 Các gen điều khiển sự phát triển và hình thái - (HOXA1, PTEN, EIF4E)

Nhiều bệnh nhân hội chứng tự kỷ thường có biểu hiện hình thái mặt như có các dị tật nhỏ hoặc lớn, đầu nhỏ hoặc to Những đứa trẻ với biểu hiện tự kỷ thường

có hình thái khuôn mặt nhỏ (Tripi et al, 2008) và tỷ lệ phát triển đầu/cơ thể không bình thường (Sacco et al, 2007; Chawarska et al, 2011) Khoảng 20% trẻ tự kỷ có đầu to (Sacco et al, 2007), với sự phát triển đầu vượt trội trong những năm đầu khi mới sinh ra (Courchesne et al, 2007) Ngược lại một nhóm nhỏ các bệnh nhân mắc chứng tự kỷ nguyên phát có cơ thể nhỏ và đầu nhỏ (Sacco et al, 2007).Gen Hox có

vai trò quan trọng trong khuôn mẫu mô phôi và cơ quan cơ thể Trong số 39 gen

Hox, gen HOXA1 (nằm trên nhiễm sắc thể 7p15.3) đầu tiên được biểu hiện trong

quá trình tạo phôi và nó là cần thiết cho sự phát triển đúng của thân não, tiểu não,

một số dây thần kinh sọ, tai giữa và tai trong, xương chẩm (Chisaka et al, 1992; Makki et al, 2011) Lần đầu tiên, Ingram và cộng sự (Ingram et al, 2000) đã xác định được một đa hình của gen HOXA1, sự thay thế A bằng G tại vị trí codon 218,

sự thay đổi này dẫn đến sự thay đổi một histidine bằng một arginine ở vị trí 73 Đa hình này đã gây ảnh hưởng đến tỷ lệ phát triển đầu ở cả trẻ tự kỷ và trẻ em phát triển bình thường, với alen G kích cỡ tăng trưởng đầu nhanh hơn và thể tích tiểu não

nhỏ hơn (Conciatori et al, 2004; Muscarella et al, 2010; Raznahan et al, 2012) Hai đột biến hiếm trên gen HOXA1 đã được tìm thấy: một đột biến c.84C>G tạo ra stop

codon (Y28X) ở một bệnh nhân Thổ Nhĩ Kỳ bị tự kỷ; trong khi đột biến 176insG tạo ra sự thay đổi khung đọc dẫn đến cắt ngắn protein được tìm thấy trong

175-9 bệnh nhân Ả Rập Saudi (Tischfield et al, 2005; Bosley et al, 2007)

Gen Phosphatase và Tensinhomolog (PTEN) nằm trên nhiễm sắc thể 10q23,

các đột biến này liên quan đến một loạt các rối loạn bao gồm: hội chứng Cowden (CS), hội chứng Bannayan-Riley-Ruvalcaba, hội chứng Proteus, và bệnh Lhermitte-

Duclos (Blumenthal and Dennis, 2008) PTEN là một gen ức chế khối u ở chu kỳ tế

bào G1 và apoptosis, trong quá trình cân bằng kích thích sinh lý tác động lên tăng sinh tế bào và phát triển cơ thể bằng lượng dinh dưỡng, tiết insulin, và các cytokine tiền viêm thông qua con đường ERK/PI3K/mTOR (Ma and Blenis, 2009) Hội chứng di truyền liên quan đến dòng tế bào gốc PTEN thường kết hợp với bệnh tự kỷ

hoặc chậm phát triển tâm thần (Goffin et al, 2001) Đến nay đã có một số nghiên

cứu về các đột biến thay thế amino acid bảo thủ trên các bệnh nhân tự kỷ đầu to

nguyên phát Tỷ lệ đột biến trên gen PTEN ở những bệnh nhân ASD với đầu to ước

tính là 4,7% (6/126) (Lintas and Persico, 2009) Những bệnh nhân có nguy cơ cao

về nhiều loại ung thư liên quan tới gen PTEN trong giai đoạn trưởng thành

Gen E4 mã hóa cho yếu tố khởi đầu quá trình dịch mã ở tế bào nhân thật (EIF4E, nằm trên nhiễm sắc thể 4q21-q25) đóng một vai trò quan trọng trong dịch

mã phía cuối protein của mTOR Gần đây, một nghiên cứu về sự vận chuyển cân

bằng làm gián đoạn các locus EIF4E đã được phát hiện ở cậu bé 2 tuổi bị tự kỷ có

biểu hiện chậm về ngôn ngữ và tương tác xã hội (Neves-Pereira et al, 2009)

SCN2A)

Một nghiên cứu gần đây cho thấy trong một số trường hợp tự kỷ có thể là do

sự bất thường cân bằng nội môi Ca2+ trong quá trình phát triển thần kinh (Krey et al,

2007) Ngoài ra, một số nghiên cứu di truyền đã xác định được gen liên quan đến bệnh tự kỷ mã hóa protein hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp kiểm soát Ca2+ nội bào hoặc quy định cytosolic Ca2+ quá độ Các phân tử này bao gồm các kênh ion, các thụ thể

và các protein truyền tín hiệu điều khiển Ca2+

liên quan tới sự phát triển thần kinh trung ương Đột biến tăng chức năng protein (Gain-of-function mutations) trong kênh Cav1.2 (L- type voltaged-gated Ca2+) (CACNA1C) là nguyên nhân của hội

chứng Timothy, đây là một rối loạn đa hệ bao gồm chậm phát triển tâm thần và bệnh tự kỷ Tương tự như vậy, đột biến tăng chức năng protein trong kênh Cav1.4 (L- type voltaged-gated Ca2+) (CACNA1F) gây ra dạng không hoàn toàn của bệnh quáng gà liên kết với nhiễm sắc thể X (CSNB2): đột biến gây ra CSNB2 thường đi

kèm với suy giảm nhận thức và một trong hai bệnh tự kỷ hoặc động kinh, trong khi

đột biến bất hoạt do mất chức năng CSNB2 không kèm theo triệu chứng thần kinh (Hemara-Wahanui et al, 2005)

RYRs hoạt động ở vùng mạng lưới nội chất màng, có nhiệm vụ điều chỉnh

Ca2+ nội bào Một nghiên cứu gần đây cho thấy trong một số trường hợp tự kỷ có thể là do sự bất thường nội cân bằng Ca2+

trong quá trình phát triển thần kinh (Krey and Dolmetsch, 2007) RYRs được biết là các kênh ion lớn nhất đóng vai trò quan trọng trong việc giải phóng ion Ca2+ từ lưới nội chất RYRs có cấu trúc homotetramers dạng nấm xuyên màng tế bào Ngoài ra, một số nghiên cứu về di truyền đã xác định được gen liên quan đến protein mã hóa gây bệnh tự kỷ hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp kiểm soát Ca2+nội bào (Heyes et al, 2015) Những phân tử này

bao gồm các kênh ion, các thụ thể, và các protein truyền tín hiệu điều khiển Ca2+

trong sự phát triển của hệ thống thần kinh trung ương (Lu et al 2012) Rất nhiều

gen liên quan đến chức năng vận chuyển Ca2+, chẳng hạn như CACNA1C,

CACNA1F, KCNMA1 và SCN2A đã được chứng minh là có liên quan đến bệnh tự

kỷ (Splawski et al, 2004) RYR3 có mặt trong vùng đồi của tế bào thần kinh, đồi thị, các tế bào Purkinje (Hakamata et al, 1992; Lai et al, 1992), cơ xương, các tế

bào cơ trơn của mạch vành mạch máu, phổi, thận, hỗng tràng, dạ dày của chuột và

động mạch chủ, tử cung, niệu quản, bàng quang và thực quản của thỏ (Lanner et al, 2010) Trong nghiên cứu về mức độ ảnh hưởng chức năng của RYR3, chuột bị loại

bỏ gen RYR3 cho thấy sự suy giảm và rối loạn trong hành vi hoạt động, chúng cũng cho biểu hiện mức độ tăng động thái quá Những kết quả này chỉ ra rằng RYR3 có một vai trò quan trọng trong hoạt động vận động và hành vi (Naoki Matsuo et al,

2009)

1.3.2.6 Các dạng ti thể

Các chỉ số về hóa sinh bất thường trên bệnh nhân tự kỷ thường liên quan tới

chức năng của ty thể (Giulivi et al, 2010; Rossignol and RE., 2012) Tuy nhiên, rối

loạn chức năng ty thể xuất hiện thứ phát tới phát sinh lý bệnh cơ bản ASD trong phần lớn các trường hợp (Palmieri and Persico, 2010) Chỉ trong trường hợp hiếm

hoi các đột biến trong DNA ti thể (mtDNA) hoặc trong DNA nhân (nDNA) liên quan nhiều đến chức năng của ty thể giải thích căn bệnh tự kỷ

Các khiếm khuyết về hệ gen và gen ảnh hưởng tới mtDNA hoặc DNA nhân được phát hiện trong khoảng 20% trẻ em mắc chứng tự kỷ với các biểu hiện lâm sàng và hóa sinh của bệnh Từng đột biến của ty thể hoặc sự sắp xếp lại của nhiễm sắc thể được ghi nhận nhỏ hơn 0,1% của tất cả các trường hợp Sự sắp xếp lại nhiễm sắc thể trong nhân có thể ảnh hưởng tới chức năng của ty thể, bao gồm xóa 15q11–

q13 (cytochrome C oxidase subunit 5A, COX5A), 13q13–q14.1 (mitochondrial

ribosomal protein 31, MRPS31), 4q32–q34.68 (electron-transferring-flavoprotein dehydrogenase, ETFDH), 2q37.3 (NADH dehydrogenase ubiquinone 1 alpha

subcomplex 10, NDUFA10) (Smith et al, 2009)

Ngoài ra, một số gen mới cũng được phát hiện có liên quan đến bệnh tự kỷ

như gen MUC16, gen HTR4 Gen MUC16 cùng với IL-8, TIMP-1 là nhóm các gen

được coi như chỉ thị phân tử sinh học nhóm 3 trong việc sàng lọc tự kỷ ở trẻ sơ sinh

(Mizejewski et al, 2013) Gen HTR4 đóng vai trò quan trọng trong các con đường

về thần kin, ảnh hưởng đến một số bệnh như tâm thần phân liệ, bệnh Alzheimer

Vì thế, các đột biến trên gen này cũng có khả năng là nguyên nhân gây bệnh tự kỷ

(Hu et al, 2011)

1.4 CÁC TIẾN BỘ TRONG NGHIÊN CỨU VỀ DI TRU ỀN C R I O N PH

TỰ KỶ B NG GI I TR NH TỰ GEN THẾ HỆ ỚI

1.4.1 Phương pháp giải tr nh tự gen thế hệ mới

Thành công trong việc giải mã hệ gen người vào năm 2003 đã mở ra một thời

kỳ phát triển mới trong nghiên cứu về khoa học sự sống với rất nhiều kỹ thuật mới, hiện đại được phát triển và ứng dụng Một trong những công nghệ có sự phát triển mạnh mẽ và tạo ảnh hưởng ở quy mô toàn cầu là công nghệ giải trình tự DNA thế

hệ mới, cho phép giải mã hiệu quả và nhanh chóng toàn bộ hệ gen sinh vật Hiện nay, rất nhiều hệ thống máy giải trình tự thế hệ mới đã được phát triển bởi các hãng/công ty như Illumina/MiSeq, HiSeq; Pacific Biosciences/RS; Life

Technologies/Ion Torrent PGM, Ion Proton, …(Shendure and Ji, 2008; Lin et al,

2012) Về nguyên lý, các hệ thống giải trình tự gen thế hệ mới được thực hiện dựa trên việc giải trình tự bằng tổng hợp (sequencing by synthesis, SBS) (Các thế hệ máy Roche/ 454, Life Technologies/ Ion Torrent và Illumina sử dụng) hoặc giải trình tự gắn nối (sequencing by ligation, SBL) (Applied Biosystems/ SOLiD) Công nghệ NGS (Next Generation Sequencing) được tiến hành qua các bước chuẩn bị mẫu, giải trình tự, lắp ráp hệ gen, chú giải và so sánh hệ gen Trong đó, công đoạn giải trình tự bao gồm 3 bước chính: thiết lập thư viện DNA; giải trình tự toàn bộ hệ gen trên hệ thống máy giải trình tự thế hệ mới; xử lý và phân tích dữ liệu bằng các công cụ tin sinh học trên hệ thống máy tính hiệu năng cao (Schuster , 2008) Một số phần mềm được sử dụng trong phân tích tin sinh như BWA, Samtools, Picard,

GATK… (Korneliussen et al, 2014) BWA là một chương trình phần mềm để lập

bản đồ trình tự thấp khác nhau đối với một bộ gen tham chiếu lớn, chẳng hạn như

bộ gen người Phần mềm này bao gồm ba thuật toán: BWA-backtrack, BWA-SW

và BWA-MEM, sử dụng để so sánh dữ liệu thô với dữ liệu tham chiếu bwa.sourceforge.net/) Dữ liệu sau khi so sánh, có thể được phân tích, xử lý tạo chỉ mục (index) bằng phần mềm Samtool và Picard (http://broadinstitute.github.io/picard/) Hai phần mềm này thao tác dựa trên tập tin SAM (Sequence Alignment / Map) là một định dạng chung cho kho lưu trữ sắp xếp trình tự nucleotide lớn Phần mềm GATK sử dụng để xác định các đột biến Đây là một chương trình phần mềm để phân tích các chuỗi dữ liệu có thông lượng cao, phát triển bởi nhóm Khoa học dữ liệu và Kỹ thuật số liệu tại Viện Broad Bộ công

(http://bio-cụ này cung cấp một loạt các công (http://bio-cụ, trong đó tập trung chủ yếu vào phát hiện biến thể và kiểu gen cũng như nhấn mạnh vào việc đảm bảo chất lượng dữ liệu (https://www.broadinstitute.org/gatk/) Kết quả phân tích đột biến có thể xem bằng phầm mềm IGV (Integrated Genomics Viewer) IGV là phần mềm có giao diện đồ họa, nó trực quan hóa kết quả lắp ráp bằng BWA và kết quả xác định đột biến bằng GATK thành dạng hình ảnh

Với ưu thế thời gian đọc nhanh, dung lượng lớn (high-throughput), trình tự đọc được rất chính xác, các hệ thống giải trình tự gen thế hệ mới ngày càng được sử

dụng rộng rãi (Poehlmann et al, 2007; Schadt et al, 2010) Sự phát triển mạnh mẽ

của công nghệ NGS dẫn tới một cuộc cách mạng trong công nghệ sinh học phân tử nói chung và công nghệ giải trình tự DNA nói riêng NGS là một bước tiến vượt bậc

về công nghệ giải trình tự DNA, cho phép đọc một lượng dữ liệu khổng lồ, từ 8 Gb đến 600 Gb Nếu như trước đây, việc giải mã toàn bộ hệ gen rất phức tạp, khó khăn, chi phí lớn, thời gian dài thì ngày nay, với sự phát triển của công nghệ NGS, các chương trình, dự án giải mã 1.000 - 10.000 hệ gen người, 1.000 - 10.000 hệ gen động vật, 1.000 hệ gen thực vật có thể được thực hiện Việc giải trình tự toàn bộ hệ gen của một sinh vật có thể được thực hiện tại nhiều phòng thí nghiệm, trong một thời gian ngắn thay vì phải kéo dài nhiều năm Công nghệ NGS hiện được ứng dụng chủ yếu trong các dự án lớn nghiên cứu hệ gen người với mục đích phục vụ y học, metagenomics và các nghiên cứu đa hình hệ gen Công nghệ này đã và đang tiếp tục phát triển nhằm giải mã mới hệ gen của những loài chưa có hệ gen tham chiếu

(Loman et al, 2012) Trong lĩnh vực y học, NGS là một công cụ mạnh nhất cho

phép phát hiện được các tác nhân gây bệnh, các đột biến với tỷ lệ thấp Chính vì vậy, giải trình tự DNA thế hệ mới được ứng dụng trong phát hiện và định lượng các đột biến trong ung thư, nghiên cứu chẩn đoán bệnh di truyền

Hình 1.4 Lịch sử nghiên cứu di truyền bệnh tự kỷ

từ năm 1975 đến năm 2015

(Nguồn: Bourgeron, 2016)

Đối với bệnh tự kỷ, là một bệnh di truyền đa gen, phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới được coi là phương pháp tối ưu trong nghiên cứu di truyền bệnh Có thể nói, từ khi áp dụng phương pháp này, đã có nhiều bước tiến nhảy vọt trong nghiên cứu di truyền ASD, nhiều đột biến mới, nhiều gen mới được phát hiện trong khoảng thời gian ngắn, một ưu điểm vượt bậc so với các phương pháp khác (Hình 1.4)

Dựa vào thông tin các gen trong cơ sở dữ liệu về bệnh tự kỷ OMIM, hãng Illumina đã phát triển và ứng dụng phương pháp NGS trong nghiên cứu bệnh tự kỷ TruSight Autism của hãng Illumina là bộ kit đã được thương mại hóa, các gen đích trong bộ Kit gồm 101 gen đã được báo cáo có liên quan đến bệnh tự kỷ (Phụ lục 01) (http://www.illumina.com/products/trusight_autism.html) Bộ kit này đã được sử

dụng trong nhiều nghiên cứu, mang lại kết quả thực tiễn rất có ý nghĩa (Bock et al,

đã được xác định bằng exome trên nhiều bệnh phức tạp như: tim mạch, thần kinh,

Ở người, trí tuệ là một tính trạng cực kỳ phức tạp do nhiều gen quy định Vì vậy,