Bao Cao Tong Ket Parkinson_Ts Nguyen Dang Ton.pdf

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN NGHIÊN CỨU HỆ GEN CHƯƠNG TRÌNH “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN PHỤC VỤ BẢO VỆ VÀ CHĂM SÓC SỨC KHỎE CỘNG[.]

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN HÀN LÂM

KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN NGHIÊN CỨU HỆ GEN

CHƯƠNG TRÌNH: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN PHỤC VỤ BẢO VỆ VÀ CHĂM SÓC SỨC

KHỎE CỘNG ĐỒNG”- MÃ SỐ: KC.10/16-20

BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIẢI TRÌNH TỰ

GEN THẾ HỆ MỚI TRONG SÀNG LỌC BỆNH PARKINSON CÓ YẾU TỐ DI TRUYỀN

Mã số: KC.10.40/16-20

Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Đăng Tôn

Cơ quan chủ trì: Viện Nghiên cứu hệ gen

Viện Hàn lâm KH&CN VN

HÀ NỘI, 2021

i

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi xin trân trọng cám ơn Lãnh đạo Bộ Khoa học Bộ Khoa học và Công nghệ, Chương trình Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ tiên tiến phục vụ bảo vệ và chăm sóc sức khỏe cộng đồng (KC10/16-20) đã tài trợ kinh phí để thực hiện nhiệm vụ này Chúng tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo và các chuyên viên Vụ Khoa học các ngành Kinh tế Kỹ thuật, Lãnh đạo và chuyên viên Văn phòng Các chương trình trọng điểm quốc gia, Ban Chủ nhiệm Chương trình KC10/16-20 đã tạo điều kiện, hỗ trợ các thủ tục để đề tài được triển khai đúng tiến độ

Nhóm nghiên cứu xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Lãnh đạo Viện Nghiên cứu hệ gen và các chuyên viên Phòng QLTH đã giúp đỡ các thủ tục trong quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo các đơn vị hợp tác và các y bác sỹ (Học viện Quân y, bệnh viện Quân y 103, viện Lão khoa Trung ương, bệnh viên Trường đại học Y – Dược thành phố Hồ chí minh) đã triển khai điều tra, thu thập hồ sơ và mẫu của các bệnh nhân

Xin chân thành cảm ơn các thành viên tham gia thực hiện đề tài đã đồng hành cùng Chủ nhiệm đề tài trong suốt quá trình thực hiện

Hà Nội, tháng 03 năm 2021

TM Nhóm nghiên cứu Chủ nhiệm đề tài

TS Nguyễn Đăng Tôn

1.1 Đặc điểm của bệnh Parkinson 4

1.4 Định hướng liệu pháp điều trị PD 22 1.4.1 Liệu pháp tế bào và định hướng điều trị PD 22 1.4.2 Liệu pháp gen trong định hướng điều trị bệnh Parkinson 26 1.5 Những thách thức và kỳ vọng trong nghiên cứu bệnh Parkinson 30 1.6 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 32 PHẦN 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.2 Các thiết bị, dụng cụ được sử dụng trong nghiên cứu 37

2.3.1 Tách chiết DNA tổng số 39 2.3.2 Xác định nồng độ DNA tổng số 40 2.3.3 Thiết lập thư viện DNA 40 2.3.4 Giải trình tự thư viện DNA đã làm giàu trên máy NextSeq 500 41

3.1 THU THẬP MẪU BỆNH VÀ HỒ SƠ BỆNH NHÂN 53 3.2 XÁC ĐỊNH CÁC ĐỘT BIẾN ĐIỂM (SNV), INDEL CỦA CÁC GEN

3.2.1 Tách chiết DNA tổng số 58 3.2.2 Thiết lập thư viện, làm giàu và đánh giá thư viện, giải tình tự toàn bộ

3.2.2.1 Thiết lập thư viện, làm giàu và đánh giá thư viện 64 3.2.2.2 Kết quả đánh giá dữ liệu thô (Raw data) 65 3.2.3 Xác định các thay đổi/đột biến điểm (SNV) và các Indel 72

TỰ GEN THẾ HỆ MỚI TRONG SÀNG LỌC BỆNH PARKINSON TRÊN ĐỐI

3.3.1 Cơ sở khoa học để xây dựng quy trình 115 3.3.2 Mục đích và phạm vi áp dụng 125

3.3.3 Các thiết bị và nguyên vật liệu cần thiết 125

iv

3.3.3.1 Các trang thiết bị chính 125 3.3.3.2 Nguyên vật liệu và hóa chất 125

3.3.5 Thuyết minh các bước trong quy trình 128 3.3.5.1 Tách chiết DNA tổng số 128 3.3.5.2 Định lượng DNA tổng số 129 3.3.5.3 Giải trình tự toàn bộ hệ gen mã hóa (whole exome sequencing -

3.3.5.4 Xử lý dữ liệu thu được từ giải trình tự toàn bộ hệ gen mã hóa

155 3.3.5.4 Giải trình tự Sanger 163

3.4 ĐÁNH GIÁ QUY TRÌNH ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIẢI TRÌNH TỰ GEN THẾ HỆ MỚI TRONG SÀNG LỌC BỆNH PARKINSON TRÊN CÁC ĐỐI

3.4.1 Cơ sở của việc đánh giá quy trình 169 3.4.1.1 Giải trình tự Sanger 170 3.4.1.2 Phương pháp khuếch đại đa đầu dò phụ thuộc vào phản ứng nối (Multiplex ligation-dependent probe amplification-MLPA) 171

3.4.1.3 Giải trình tự thế hệ mới và giải trình tự toàn bộ exon (WES -

3.4.2 Các tiêu chí đánh giá quy trình 176 3.4.3 Xác định độ nhạy và độ đặc hiệu 177 3.4.4 Đánh giá dựa trên kết quả nghiên cứu 178 3.4.4.1 Về kết quả tách chiết và định tính DNA tổng số 178 3.4.4.2 Về kết quả định lượng DNA tổng số 179 3.4.4.3 Thiết lập thư viện, làm giàu và đánh giá thư viện, giải tình tự

3.4.4.4 Kết quả đánh giá dữ liệu thô (Raw data) 186 3.4.4.5 Xác định các thay đổi/đột biến điểm (SNV) 189 3.4.4.6 Xác định các indel 201 3.4.4.7 Xác định các biến thể với MLPA 203 3.4.5 Đánh giá quy trình trên nhóm mẫu mở rộng 205

v

3.4.5.1 Tách chiết DNA tổng số 207 3.4.5.2 Kết quả tách chiết và định tính DNA tổng số 207 3.4.5.3 Kết quả định lượng DNA tổng số 208 3.4.5.4 Thiết lập thư viện, làm giàu và đánh giá thư viện, giải tình tự

3.4.5.5 Kết quả đánh giá dữ liệu thô (Raw data) 211 3.4.5.6 Xác định các thay đổi/đột biến điểm (SNV) 214 3.4.5.7 Kiểm chứng các biến thể bằng phương pháp đọc trình tự Sanger

221 3.4.5.8 Xác định các biến thể CNV bằng phương pháp MLPA 223

4.2 Sàng lọc các biến thể liên quan đến bệnh Parkinson 227 4.3 Xây dựng và đánh giá quy trình 233

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Con đường sinh tổng hợp dopamine 27

Hình 2 Sơ đồ chi tiết thực hiện nghiên cứu sử dụng WES 39

Hình 3 Các triệu chứng không vận động ở bệnh nhân EOPD 54

Hình 4 Ảnh điện di đại diện các mẫu kiểm tra DNA trên gel agarose 0.8% 58

Hình 5 Ảnh điện di đồ của thư viện đại diện một số mẫu bệnh và mẫu đối chứng 65 Hình 6 Phân bố các loại SNV phát hiện được trên 66 bệnh nhân Parkinson 74

Hình 7 Phân bố các loại SNV phát hiện được trên 90 mẫu đối chứng 78

Hình 8 Kết quả thống kê các indel trên 66 mẫu EOPD 81

Hình 9 Kết quả thống kê các indel trên 90 mẫu đối chứng 84

Hình 10 Kết quả phân tích MLPA trên mẫu bệnh nhân Parkinson 85

Hình 11 Kết quả Real-time PCR kiểm tra mất số bản sao của PRKN 86

Hình 12 Các bước sàng lọc các biến thể liên quan đến bệnh Parkinson 89

Hình 13 Biểu đồ thể hiện các biến thể ở 2 nhóm bệnh nhân 93

Hình 14 Biểu đồ thể hiện các biến thể giữa nhóm bệnh nhân và nhóm chứng 94

Hình 15 Sự phân bố tần số các biến thể ở gen PRKN và PINK1 109

Hình 16 Ảnh hưởng của các đột biến của PRKN 110

Hình 17 Ảnh hưởng của các đột biến mới trên PINK1 111

Hình 18 Sơ đồ quy trình ứng dụng kỹ thuật NGS trong sàng lọc bệnh Parkinson 126 Hình 19 Lấy hộp nhựa đựng Flow cell khỏi túi giấy bạc 146

Hình 20 Lấy Flow cell ra khỏi khay nhựa 146

Hình 21 Hướng dẫn tra mẫu thư viện đã biến tính vào reagent cartridge 150

Hình 22 Quy trình phân tích dữ liệu WES 158

Hình 23 Các bước thực hiện phản ứng MLPA 167

Hình 24 Ảnh điện di đại diện các mẫu kiểm tra DNA trên gel agarose 0.8% 178

Hình 25 Ảnh điện di đồ của thư viện đại diện một số mẫu 186

Hình 26 Tỉ lệ các biến thể SNV xác định được trên 66 bệnh nhân EOPD 192

Hình 27 Tỉ lệ các biến thể dạng SNV xác định được ở 66 bệnh nhân EOPD 203

Hình 28 Kết quả phân tích MLPA trên mẫu bệnh nhân Parkinson 204

Hình 29 Ảnh điện di đại diện các mẫu kiểm tra DNA trên gel agarose 0.8% 208

vii

Hình 30 Ảnh điện di đồ của thư viện đại diện một số mẫu bệnh và mẫu chứng 211 Hình 31 Kết quả xác định một số biến thể bằng kỹ thuật đọc trình tự Sanger 223 Hình 32 Kết quả phân tích MLPA trên mẫu bệnh và mẫu đối chứng 224

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Các đặc điểm vận động và không vận động của PD 5

Bảng 2 Các gen và locus gen liên quan đến PD rải rác 22

Bảng 3 Trình tự mồi khuếch đại một số SNV có thể liên quan đến Parkinson khởi phát sớm 45

Bảng 4 Thành phần phản ứng PCR giải trình tự 47

Bảng 5 Thông số điện di mao quản trên máy 3500 50

Bảng 6 Mối liên hệ giữa giá trị DQ và số bản sao của mẫu nghiên cứu 51

Bảng 7 Trình tự mồi cho phản ứng real-time PCR 52

Bảng 8 Các thông tin cơ bản liên quan đến 156 mẫu nghiên cứu 53

Bảng 9 Danh sách 66 mẫu bệnh nhân Parkinson khởi phát sớm 54

Bảng 10 Danh sách mẫu đối chứng trong nghiên cứu 56

Bảng 11 Bảng đánh giá chất lượng DNA của các mẫu bệnh nhân EOPD 59

Bảng 12 Bảng đánh giá chất lượng DNA của các mẫu đối chứng 61

Bảng 13 Chất lượng của 20 thư viện đại diện 64

Bảng 14 Kết quả đánh giá dữ liệu thô của các mẫu bệnh nhân Parkinson 66

Bảng 15 Kết quả đánh giá dữ liệu thô của các mẫu đối chứng 69

Bảng 16 Số lượng các SNV được xác định trên nhóm mẫu bệnh nhân EOPD 72

Bảng 17 Số lượng các SNV được xác định trên 90 mẫu đối chứng 75

Bảng 18 Thống kê số lượng các Indel trên 66 mẫu EOPD 79

Bảng 19 Thống kê số lượng các Indel trên 90 mẫu đối chứng 81

Bảng 20 Các gen và locus có liên quan đến bệnh Parkinson di truyền 87

Bảng 21 Tổng hợp các loại biến thể trên 24 gen có liên quan đến Parkinson ở 28 bệnh nhân có yếu tố gia đình (tiền sử gia đình có người mắc Parkinson) 90

Bảng 22 Tổng hợp các loại biến thể trên 24 gen có liên quan đến Parkinson ở 38 bệnh nhân không có yếu tố gia đình 91

Bảng 23 Tổng hợp các loại biến thể trên 24 gen có liên quan đến Parkinson ở 90 mẫu đối chứng 92

Bảng 24 Một số SNV liên quan đến bệnh Parkinson 95

ix

Bảng 25 Các biến thể có tần số khác biệt giữa nhóm bệnh và nhóm chứng 103

Bảng 26 Các biến thể phổ biến trên gen PRKN và PINK1 105

Bảng 27 Các biến thể hiếm gặp trên gen PRKN và PINK1 107

Bảng 28 Các biến thể là nguyên nhân gây bệnh 112

Bảng 29 Một số biến thể của gen PRKN trên cơ sở dữ liệu HGMD 117

Bảng 30 Một số biến thể trên gen DJ-1 lưu trữ trên cơ sở dữ liệu LOVD 120

Bảng 31 Một số biến thể trên gen PINK1 trên cơ sở dữ liệu MDSGene 122

Bảng 32 Cách sử dụng hệ thống Covaris 130

Bảng 33 Chu trình ly tâm DNA adapter 135

Bảng 34 Danh mục hóa chất cần thiết để biến tính và pha loãng thư viện 147

Bảng 35 Hướng dẫn tạo dung dịch thư viện biến tính sử dụng NaOH dựa trên nồng độ đầu vào của thư viện 148

Bảng 36 Bảng hướng dẫn thể tích cần bổ sung của Tris-HCl, pH 7 tùy theo nồng độ đầu vào của thư viện 148

Bảng 37 Hướng dẫn pha loãng thư viện về 20 pM HT1-Hybridization Buffer 149

Bảng 38 Thành phần phản ứng PCR giải trình tự 164

Bảng 39 Chu trình nhiệt cho phản ứng giải trình tự 164

Bảng 40 Bảng đánh giá chất lượng DNA của các mẫu bệnh nhân EOPD 179

Bảng 41 Bảng đánh giá chất lượng DNA của các mẫu đối chứng 181

Bảng 42 Thông số về chất lượng của 20 thư viện đại diện 184

Bảng 43 Kết quả đánh giá dữ liệu thô của các mẫu bệnh nhân Parkinson 187

Bảng 44 Các SNV được xác định trên nhóm mẫu bệnh nhân EOPD 189

Bảng 45 Một số biến thể đã biết liên quan đến bệnh Parkinson 193

Bảng 46 Một số biến thể Indel xác định được ở 66 bệnh nhân EOPD 201

Bảng 47 Danh sách các mẫu bệnh nhân tham gia đánh giá 205

Bảng 48 Danh sách mẫu đối chứng tham gia đánh giá quy trình 206

Bảng 49 Đánh giá chất lượng DNA của các mẫu bệnh nhân EOPD và mẫu đối chứng 208

Bảng 50 Chất lượng của 20 thư viện đại diện 210

Bảng 51 Kết quả đánh giá dữ liệu thô của 34 mẫu EOPD 212

Bảng 52 Kết quả đánh giá dữ liệu thô của 34 mẫu đối chứng 213

Bảng 53 Các loại biến thể trên 24 gen liên quan đến Parkinson phát hiện được ở 34 mẫu bệnh nhân 215

x

Bảng 54 Các loại biến thể trên 24 gen liên quan đến Parkinson xác định được ở 34 mẫu đối chứng 216 Bảng 55 Các SNV liên quan đến Parkinson được phát hiện trên nhóm bệnh nhân 218 Bảng 56 Các biến thể có thể là nguyên nhân gây bệnh xác định được ở 12/34 bệnh nhân 220 Bảng 57 Trình tự mồi khuếch đại một số SNV có thể liên quan đến Parkinson khởi phát sớm 221

AAV Adeno-associated virus virutadeno-virut kết hợp

aCGH Array-based comparative genomic

hybridization

Lai ghép bộ gen so sánh array

ADH1C Alcohol Dehydrogenase 1C (Class I),

Gamma Polypeptide

Alcohol Dehydrogenase 1C (Class I), Gamma Polypeptide

ANNOVAR ANNOtate VARiation Chú giải các biến thể

ATP13A2 ATPase Cation Transporting 13A2 ATPase Cation Transporting 13A3

BCKDK Branched Chain Keto Acid

CNO Clozapine clozapine-N-oxide Clozapine clozapine-N-oxide

CNV Copy number variation Biến thể số lượng bản sao

CRISPR Clusters of regularly interspaced

short palindromic repeats

Parkinsonism Associated Deglycase Parkinsonism Associated Deglycase

DNA Deoxyribonucleic Acid Deoxyribonucleic Acid

DREADDs Designer Receptors Exclusively

Activated by Designer Drugs

Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs

EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid Ethylenediaminetetraacetic acid

EIF4G1 Eukaryotic Translation Initiation

Factor 4 Gamma 1

Eukaryotic Translation Initiation Factor

4 Gamma 2 EOPD Early Onset Parkinson Disease Bệnh nhân Parkinson khởi phát sớm

FDA Food and Drug Administration Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm

Hoa Kỳ

GATK Genome Analysis Toolkit Bộ công cụ phân tích hệ gen

GBA Glucosylceramidase Beta Glucosylceramidase Beta

GIGYF2 GRB10 Interacting GYF Protein 2 Protein GYF tương tác GRB10 2

GLUD2 Glutamate Dehydrogenase 2 Glutamate Dehydrogenase 3

GMP Good Manufacturing Practices Thực hành sản xuất tốt

GPCR G protein-coupled receptors Các thụ thể kết hợp G-protein

GWAS Genome-wide association study Nghiên cứu tương quan toàn bộ hệ gen HapMap 3.3 Haplotype map version 3 Haplotype map version 3

hESCs Human embryonic stem cells Tế bào gốc phôi người

HGMD The Human Gene Mutation Database Cơ sở dữ liệu đột biến của người

hiPSC Human induced pluripotent stem cell Tế bào gốc vạn năng cảm ứng của người HLA Human Leucocyte Antigen Kháng nguyên bạch cầu người

HSP Hereditary spastic paraplegia Liệt cứng di truyền

HTRA2 HtrA Serine Peptidase 2 HtrA Serine Peptidase 3

INAD Infantile Neuroaxonal Dystrophy Chứng loạn dưỡng thần kinh

xiii

Indel Insertions and deletions Thêm và mất đoạn

INPP5F Inositol

Polyphosphate-5-Phosphatase F

Inositol Polyphosphate-5-Phosphatase F

iPSCs Induced pluripotent stem cells Tế bào gốc vạn năng cảm ứng

Lmx1a LIM Homeobox Transcription Factor

1 Alpha

LIM Homeobox Transcription Factor 1 Alpha

LOVD Leiden Open Variation Database Cơ sở dữ liệu biến thể mở Leiden

LRRK2 Leucine Rich Repeat Kinase 2 Leucine Rich Repeat Kinase 3

MAPT Microtubule Associated Protein Tau Microtubule Associated Protein Tau MDS Movement Disorder Society Rối loạn Vận động Quốc tế

MDSGene Movement Disorder Society Genetic

mutation database

Cơ sở dữ liệu đột biến gen của Hiệp hội Rối loạn vận động

MHC Major Histocompatibility Complex Phức hệ phù hợp tổ chức chính

MLPA Multiplex ligation-dependent probe

1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-MRI Magnetic resonance imaging Chụp cộng hưởng từ

MS Motor Symptom - vận động Motor Symptom - vận động

NBIA Neurodegeneration with brain iron

NGS Next Generation Sequencing Giải trình tự thế hệ mới

NRSF The Neuron Restrictive Silencer

Factor

Yếu tố im lặng hạn chế tế bào thần kinh

PARK2

(PRKN)

Parkin RBR E3 Ubiquitin Protein Ligase

Parkin RBR E3 Ubiquitin Protein Ligase

PCR Polymerase chain reaction Chuỗi phản ứng khuếch đại

xiv

PET Positron emission tomography Ghi hình cắt lớp phát positron

PFBC Primary familial brain calcification Vôi hóa não gia đình nguyên phát PINK1 PTEN Induced Kinase 1 PTEN Induced Kinase 2

PLA2G6 Phospholipase A2 Group VI Phospholipase A2 Group VI

PRINSEQ Preprocessing and information of

sequence data

Tiền xử lý và thông tin của dữ liệu trình

tự PxMD Paroxysmal Movement Disorders Rối loạn vận động kịch phát

RBD REM Sleep Behavior Disorder Rối loạn hành vi giấc ngủ REM

RIT2 Ras Like Without CAAX 2 Ras Like Without CAAX 3

ROS Reactive Oxygen Species Các dạng oxi hoạt động

RPE Retinal Pigment Epithelium Tế bào biểu mô võng mạc

SIFT Sorting Intolerant From Tolerant

SIPA1L2 Signal Induced Proliferation

Associated 1 Like 2

Signal Induced Proliferation Associated

1 Like 3

SNP Single Nucleotide Polymorphism Đa hình đơn nucleotide

SNV Single nucleotide variant Biến thể đơn nucleotide

SPECT Single-Photon emission CT kỹ thuật phát xạ photon đơn lẻ 123

I-ioflupane CT STK39 Serine/Threonine Kinase 39 Serine/Threonine Kinase 40

TBM Tandem Base Mutations Sự thay thế các nucleotide liền kề

TFEB Transcription factor EB Yếu tố phiên mã EB

TMEM175 Transmembrane Protein 175 Transmembrane Protein 176

TMEM229

B

Transmembrane Protein 229B Transmembrane Protein 229B

TMPRSS9 Transmembrane Serine Protease 9 Transmembrane Serine Protease 10 TTB TATA-Box Binding Protein TATA-Box Binding Protein

Ubiquitin Conjugating Enzyme E2 L4

UCHL1 Ubiquitin C-Terminal Hydrolase L1 Ubiquitin C-Terminal Hydrolase L2 UKPDSBB UK Parkinson’s Disease Society

Brain Bank

VPS13C Vacuolar protein sorting 13C Vacuolar protein sorting 13C

Component

VPS35 Retromer Complex Component

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

Y2R Neuropeptide Y receptor type 2 Thụ thể Y2

1

MỞ ĐẦU

Parkinson (PD) là một trong hai bệnh rối loạn thoái hóa thần kinh phổ biến và phức tạp nhất ở người được đặc trưng bởi các triệu trứng vận động như run, đơ cứng, di chuyển chậm chạp và cả các triệu chứng không vận động như mất ngủ, táo bón, lo lắng, trầm cảm và mệt mỏi Cho đến nay, việc chẩn đoán

PD vẫn chủ yếu dựa trên các triệu chứng lâm sàng với các đặc điểm vận động

là chính và điều này hạn chế khả năng phát hiện sớm bệnh Đã hơn 200 năm kể

từ khi được mô tả lần đầu tiên bởi bác sĩ người Anh James Parkinson (Parkinson, 1817), đến nay chúng ta vẫn chưa có một phương thuốc hay liệu pháp hiệu quả

để điều trị căn bệnh này Theo ước tính, hiện có khoảng 1 triệu người Mỹ và hơn 10 triệu người trên toàn thế giới đang phải sống chung với PD PD thường xảy ra ở những người trên 60 tuổi, tuy nhiên có khoảng 5-10% số bệnh nhân phát bệnh khi chưa đến 50 tuổi gọi là PD khởi phát sớm

Việc áp dụng kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ mới (Next Generation Sequencing-NGS) trong các nghiên cứu cũng như chẩn đoán các bệnh di truyền ngày càng phổ biến Tùy vào mục tiêu, NGS được sử dụng trong các nghiên cứu

về bệnh di truyền có thể áp dụng việc giải trình tự toàn bộ hệ gen (Whole Genome Sequencing-WGS), giải trình tự toàn bộ hệ gen biểu hiện (Whole Exome Sequencing-WES), giải trình tự gen đích, hay giải trình tự RNA và ChIP-Seq) Các kỹ thuật NGS có nhiều ưu điểm so với giải trình tự bằng phương pháp Sanger truyền thống Trong một lần chạy, NGS có thể cho ra một lượng cực lớn thông tin trình tự DNA, cho phép xác định rõ ràng được các biến thể di truyền trên nhiều vùng khác nhau của hệ gen Trên thực tế, có bằng chứng chỉ

ra rằng việc áp dụng WES hoặc WGS trong y học giúp cải thiện việc chẩn đoán

và (trong một số trường hợp) điều trị bệnh di truyền, có thể cải thiện kết quả sức

ít có yếu tố di truyền từ gia đình Dạng PD có yếu tố di truyền là do các đột biến hiếm gặp, trong khi đó PD dạng rải rác bị ảnh hưởng của các yếu tố môi trường

và mang các allele nhạy cảm với bệnh PD Các gen liên quan mạnh mẽ nhất đến các dạng PD của Mendel bao gồm: SNCA, LRRK2, PARK2, ATP13A2, PINK1, DJ-1, VPS35, DNAJC13, và GBA Trước kia, các biến thể trên các gen chủ yếu được xác định thông qua những nghiên cứu liên kết toàn bộ gen, xác định các kiểu gen đích, thì ngày nay thường được thực hiện bằng các nghiên cứu NGS như WGS và WES Thực tế, các nghiên cứu di truyền thế hệ mới trong những năm gần đây đã giúp gia tăng nhanh chóng dữ liệu biến thể liên quan đến bệnh bao gồm cả những đa hình phổ biến cũng như các đột biến hiếm gặp Như vậy, vấn đề thiếu dữ liệu di truyền đã được giải quyết thông qua các phương pháp tiếp cận khác nhau trong những năm qua, bao gồm việc quét toàn bộ hệ gen (GWAS) để xác định các biến thể phổ biến với mức độ trung bình/ yếu lên tính nhạy cảm của PD và NGS (chủ yếu là WES) để xác định các đột biến gây bệnh hiếm gặp Hơn nữa, kiến trúc di truyền và phổ đột biến của PD có thể khác nhau dựa trên đặc trưng của từng nhóm người và di truyền của từng quần thể, do đó các nghiên cứu di truyền cụ thể trên các quần thể khác nhau là cần thiết

Ở Việt Nam, tuy có nhiều bệnh nhân Parkinson nhưng các nghiên cứu cho đến nay chủ yếu là về các khía cạnh bệnh học lâm sàng như: tiền sử gia đình, đánh giá trí nhớ, đánh giá chức năng trí tuệ, kiểm tra tình trạng tâm thần rút gọn, chụp cắt lớp sọ não và khám thần kinh để đánh giá chi tiết các hoạt

3

động vận động cùng với khả năng đáp ứng với L-DOPA Những nghiên cứu như vậy là cần thiết ở khía cạnh y học lâm sàng Tuy nhiên, để đi sâu hơn đến căn nguyên của bệnh, tìm những hướng đi mới, cụ thể để giúp chẩn đoán và sàng lọc bệnh, các nghiên cứu về sinh học phân từ và di truyền là rất cần thiết Ứng dụng thành quả lớn của khoa học thể giới trong công nghệ di truyền phân

tử, chúng tôi tiến hành nghiên cứu việc ứng dụng kỹ thuật giải trình tự gen thế

hệ mới, cụ thể là kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen biểu hiện (WES) và kỹ thuật xác định biến thể số lượng bản sao MLPA trong sàng lọc bệnh Parkinson

có yếu tố di truyền với mục đích chính như sau:

Mục tiêu của đề tài

- Xác định được các đột biến điểm, indel của các gen liên quan đến bệnh

Parkinson có yếu tố di truyền

- Xây dựng được quy trình ứng dụng kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ

mới trong sàng lọc bệnh Parkinson trên các đối tượng có nguy cơ

4

PHẦN 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Đặc điểm của bệnh Parkinson

Bệnh thoái hoá thần kinh chỉ sự suy thoái về cấu trúc và/hoặc chức năng của các tế bào thần kinh, dẫn đến việc chết tế bào, bao gồm nhiều dạng như Alzheimer, Huntington, Parkinson, … Trong đó Parkinson là bệnh thoái hóa thần kinh phổ biến thứ hai sau Alzheimer Bệnh biểu hiện các triệu chứng như run khi nghỉ ngơi, cứng khớp và chậm chạp Cơ chế bệnh Parkinson đã và đang

được nghiên cứu ở mức độ phân tử

Bệnh Parkinson (PD) lần đầu tiên được mô tả bởi James Parkinson, một bác sĩ người Anh, năm 1817 (Parkinson, 1817) Hiện nay, tỷ lệ mắc PD được xác định vào khoảng 1% ở những người độ tuổi 65 và tăng lên gần 5% với

những người trên 85 tuổi (de Lau & Breteler, 2006; Van Den Eeden et al., 2003)

Độ tuổi trung bình được chẩn đoán của bệnh nhân Parkinson là khoảng từ

60-70 tuổi, nhưng do bản chất phát triển chậm và che dấu triệu chứng, PD thực tế

có thể đã bắt đầu từ nhiều năm trước khi được chính thức phát hiện (Hawkes, 2008) PD có thể được phát hiện ở bất kỳ tuổi nào, ước tính có khoảng 5-10%

số trường hợp được phát hiện ở những người dưới 50 tuổi (Van Den Eeden et al., 2003) Bên cạnh tuổi tác, một số nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng về ảnh

hưởng của giới đến tỷ lệ mắc PD Tỷ lệ mắc bệnh ở nam giới cao hơn ở phụ nữ đến 3 lần, có thể là do ảnh hưởng của estrogen đối với các tế bào thần kinh

truyền dẫn và các con đường tín hiệu trong não (Schrag et al., 2000)

Trước đây, PD được phát hiện dựa vào sự biểu hiện suy giảm chức năng vận động, ban đầu là bất đối xứng (một bên), sau đó các biểu hiện lan tỏa ra cả hai bên (Jankovic, 2008) Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã xác nhận rằng

PD là một rối loạn phức tạp gồm hàng loạt các đặc điểm liên quan đến vận động

thể (Rodriguez-Oroz et al., 2009) Điều này đã được chứng minh trên thực tế

khi các bệnh nhân được điều trị bằng phương pháp thay thế dopamine có sự đáp ứng tốt cũng như thuyên giảm các triệu chứng vận động Từ khi phương pháp này được giới thiệu vào cuối những năm 1960 (Fahn, 2003), nó đã trở thành liệu pháp trụ cột trong điều trị PD Với những trường hợp bệnh nặng, vệc tác động trực tiếp vào hoạt động của hạch nền thông qua việc cấy ghép tác nhân kích hoạt sâu trong não cũng có thể có hiệu quả Tuy các phương pháp trị liệu PD sẵn có cho hiệu quả cả trong trì hoãn khuyết tật và kéo dài tuổi thọ, chưa có phương thức nào được chứng minh là làm thay đổi đáng kể quá trình thoái hóa thần kinh của bệnh

Bảng 1 Các đặc điểm vận động và không vận động của PD

Đơ cứng Rối loạn cảm giác

6

Rối loạn dáng đi Táo bón

Rối loạn vận động mắt Rối loạn hoạt động dạ dày, khó tiêu

Rối loạn biểu cảm mặt Rối loạn giấc ngủ

Rối loạn chữ viết Bất thường về huyết áp và tim mạch

1.2 Chẩn đoán bệnh PD

Cho đến nay, PD thường được chẩn đoán dựa trên các triệu chứng lâm sàng, các bác sĩ sẽ tìm hiểu xem liệu bệnh nhân có biểu hiện các đặc điểm của bệnh hay không dựa trên việc quan sát, lấy thông tin từ người bệnh và tiến hành một số kiểm tra thần kinh Trong những trường hợp cụ thể, các bác sĩ có thể sử dụng thêm một số chẩn đoán hình ảnh, xét nghiệm di truyền hay làm các xét

nghiệm máu và dịch não tủy (David et al., 2019) Theo tiêu chuẩn chẩn đoán

được chấp nhận hiện nay, để xác định một người bị mắc PD đòi hỏi có biểu hiện của sự vận động chậm chạp (bradykinesia) kết hợp với ít nhất một trong các triệu chứng vận động chính khác của PD (như đơ cứng hoặc run khi nghỉ) có tác dụng bổ sung cũng như giảm sai sót trong việc chẩn đoán (Gibb & Lees, 1988; Kalia & Lang, 2015; Postuma et al., 2015; Tolosa, Wenning, & Poewe, 2006) Tuy vậy, khi các triệu chứng vận động xuất hiện thì khoảng 60-80% tế

bào truyền dẫn thần kinh đã bị mất (Greffard et al., 2006) Do đó, sự thoái hóa

thần kinh và bệnh lý liên quan xuất hiện khá lâu trước khi khởi phát các triệu chứng vận động giúp chúng ta có thể chẩn đoán PD Thật vậy, giả thuyết Braak

(Braak et al., 2003) cho thấy sự lắng đọng alpha-synuclein bắt đầu trong bóng

khứu giác và nhân dây sọ của thần kinh phế vị ở hành tủy trước khi lan truyền caudal-rostral vào não, não giữa /chất đen (do đó phát sinh triệu chứng vận động của bệnh Parkinson) và sau cùng đến vỏ não Do đó, việc xem xét biểu hiện của các triệu chứng không vận động cũng có khả năng giúp các bác sĩ dự đoán sớm hơn khả năng bệnh nhân bị PD Theo kết quả của một nghiên cứu theo dõi bệnh nhân trong thời gian dài cho thấy, có sự xuất hiện của chứng mất trí nhớ 83%,

7

ảo giác 74%, hạ huyết áp 48%, táo bón 40% và không tự chủ tiết liệu 74% ở các

bệnh nhân PD sống sót trên 20 năm kể từ khi được chẩn đoán (Hely et al., 2008)

Như vậy, khi các triệu chứng vận động xuất hiện, tình trạng bệnh lý đã nặng và không thể phục hồi được Do đó, việc tìm kiếm các công cụ chẩn đoán tiền lâm sàng để xác định sớm các cá nhân có nguy cơ là vấn đề quan trọng và rất cần thiết Chu kỳ thoái hóa thần kinh kéo dài có thể được chia thành nhiều giai đoạn, từ thực sự tiền lâm sàng (hoàn toàn không có triệu chứng và không

có dấu hiệu lâm sàng) đến prodromal (bằng chứng về rối loạn chức năng vận động không vận động hoặc tinh tế) để biểu hiện PD thể vận động Xác định sớm khi mới chớm bị PD sẽ cho phép không chỉ tư vấn tiên lượng tốt hơn mà còn bắt đầu bất kỳ liệu pháp bảo vệ thần kinh nào có thể ở giai đoạn mà chúng có thể hiệu quả nhất

Triệu chứng báo trước PD (L Liu et al., 2015) đề cập đến những cá nhân

không có đầy đủ các triệu chứng của PD nhưng xuất hiện các dấu hiệu và triệu chứng có thể phát triển thành bệnh trong tương lai Cho đến khi xuất hiện các triệu chứng vận động bệnh lý rõ ràng, hầu hết công việc nhằm xác định các triệu chứng tiền lâm sàng của PD tập trung vào các triệu chứng không vận động, các triệu chứng này thường có trước hàng năm thậm chí đến chục năm và ảnh hưởng

lớn đến chất lượng cuộc sống cũng như liên quan đến sức khỏe (Song et al.,

2014) Hơn nữa, việc xác định sớm các bệnh nhân có triệu chứng tiền lâm sàng cung cấp lượng bệnh nhân phong phú cho các nghiên cứu phát triển các công

cụ chẩn đoán sinh hoá hoặc hình ảnh, cũng như các nghiên cứu về chiến lược bảo vệ Các dấu hiệu tốt nhất báo trước bệnh Parkinson bao gồm các hội chứng suy giảm khứu giác, táo bón, rối loại giấc ngủ và rối loạn tâm thần

Chứng suy giảm khứu giác: Suy giảm khứu giác xuất hiện với tỷ lệ khoảng 20% trong cộng đồng (Mullol et al., 2012) và tối đa là 50% ở những người trưởng thành trên 65 tuổi (Doty et al., 1984), trong khi đó xuất hiện với

tỷ lệ hơn 90% ở các bệnh nhân bị PD thể vận động tại thời điểm chẩn đoán

8

(Haehner et al., 2009) Bằng chứng ngày càng tăng cho thấy chứng suy giảm

khứu giác bắt đầu xuất hiện vài năm trước khi xuất hiện các triệu chứng vận động Trong một nghiên cứu về lão hoá ở nhóm người Honolulu châu Á, các cá nhân trong nhóm nhận biết mùi thấp nhất có nguy cơ phát triển thành bệnh PD cao hơn 5,2 lần so với những người còn lại ở trong khoảng thời gian là bốn năm

(Ross et al., 2008) Tương tự như vậy, trong một nghiên cứu trên nhóm đối

tượng là những người có quan hệ huyết thống gần gũi với những bệnh nhân PD phát hiện thấy khoảng 10% số đối tượng có chức năng khứu giác thấp nhất phát triển thành bệnh PD trong vòng hai năm, trong khi đó ở nhóm đối chứng không

có đối tượng nào bị mắc bệnh (Ponsen et al., 2004)

Chứng táo bón: Một đặc điểm khác thường xuất hiện trước ở các bệnh

nhân PD là chứng táo bón, chúng có thể liên quan đến sự lắng đọng của thể Lewy trong nhân vận động ở lưng của dây thần kinh phế dị và trong hệ thần kinh ruột non (Cersosimo & Benarroch, 2012) Sau khi điều chỉnh chế độ ăn uống, tập thể dục và hút thuốc lá, tỷ lệ phát triển PD (chỉ số odds) của những người đi đại tiện ít hơn một lần mỗi ngày so với nhóm thường xuyên hơn là từ 2,3 – 4,5 (Stocchi & Torti, 2017) Táo bón có thể xuất hiện từ rất sớm, đến 25

năm trước khi triệu chứng vận động của PD xuất hiện (Savica et al., 2009), trở

thành một trong những đặc điểm sớm nhất có thể nhận ra ở bệnh PD

Rối loạn giấc ngủ: Rối loạn hành vi giấc ngủ REM (RBD) là một trong

những đặc điểm được nghiên cứu tốt nhất liên quan đến các triệu chứng sớm của bệnh PD và là hội chứng có nguy cơ chuyển thành bệnh PD cao nhất các nghiên cứu trên nhiều đối tượng bằng phương pháp theo rõi giấc ngủ đã chỉ ra rằng khoảng 50-70% số người bị RBD sẽ tiến triển thành các rối loại vận động

theo thời gian và tăng lên theo độ tuổi (Fereshtehnejad et al., 2017)

Chứng rối loạn tâm thần: Thay đổi tâm trạng thường được ghi nhận trước

khi khởi phát PD thể vận động, có lẽ do sự tham gia của nhân raphe serotonergic

và locus coeruleus adrenergic trong giai đoạn 2 của Braak (Braak et al., 2003)

9

Nghiên cứu hồi cứu chỉ ra rằng các đối tượng được điều trị bằng thuốc chống trầm cảm có nguy cơ phát triển thành bệnh cao hơn các đối tượng khác (Alonso, Rodriguez, Logroscino, & Hernan, 2009)

Ở những bệnh nhân có sự biểu hiện đầy đủ của các đặc điểm vận động chính của PD thì việc chẩn đoán dựa trên các đặc điểm lâm sàng có thể là một công việc đơn giản Tuy nhiên, ở giai đoạn sớm của bệnh, tỷ lệ sai sót trong các chẩn đoán lâm sàng có thể lên tới 24% ngay cả ở các trung tâm chuyên biệt Việc chẩn đoán PD trong giai đoạn này dễ nhầm lẫn nhất với một số bệnh bao gồm bệnh thoái hóa đa hệ thống (multiple system atrophy) và bệnh bại liệt trên nhân tiến triển (progressive supranuclear palsy), bên cạnh đó có những nhầm lẫn ít gặp hơn với bệnh thoái hóa hạch nền vỏ não (corticobasal degeneration), chứng run cơ bản (essential tremor), hội chứng Parkinson do cảm ứng với thuốc (drug-induced Parkinsonism) và hội chứng Parkinson mạch máu (vascular

Parkinsonism) (Tolosa et al., 2006) Độ chính xác của chẩn đoán lâm sàng với

PD có thể được cải thiên bằng cách áp dụng nghiêm ngặt các tiêu chuẩn lâm sàng, như tiêu chí của UKPDSBB (UK Parkinson’s Disease Society Brain Bank), nhưng ngay cả khi áp dụng các tiêu chí nghiêm ngặt như vậy, độ chính

xác của những chẩn đoán ban đầu cũng chỉ ở mức 80% (Rizzo et al., 2016)

Chẩn đoán hình ảnh: Việc hiển thị hóa sự suy giảm dopamine ở bệnh

nhân PD giai đoạn đầu bằng cách đánh dấu 18F L-DOPA và PET (Positron emission tomography) là một bước đột phá trong kỹ thuật hiển thị hình ảnh thần

kinh phân tử vào đầu những năm 1980 (Garnett et al., 1983) Kể từ đó, lĩnh vực

hình ảnh hóa thần kinh đã chứng kiến những tiến bộ mạnh mẽ và ngày càng phù hợp hơn với PD (Stoessl, Lehericy, & Strafella, 2014) Ví dụ, kỹ thuật phát xạ photon đơn lẻ 123I-ioflupane CT (Single-Photon emission CT - SPECT) (hay DaTscan (GE Healthcare)) đã được chấp thuận để áp dụng trên lâm sàng và có thể dùng để phân biệt giữa PD và các bệnh biểu hiện lâm sàng gần giống nhưng

không có sự rối loạn chức năng chất tối (Politis, 2014; Stoessl et al., 2014) MRI

10

(Magnetic resonance imaging) cấu trúc giúp nhận diện các đặc điểm của hội chứng Parkinson và nhiều kỹ thuật MRI khác có thể xác định những thay đổi cấu trúc cụ thể trong hạch cơ bản và các cấu trúc khác nhau liên quan đến những

hội chứng Parkinson không điển hình (Mahlknecht et al., 2010) Các kỹ thuật

MRI nâng cao và các quy trình hậu xử lý, bao gồm khuếch tán hình ảnh khối lượng, hình ảnh thể tích, tự động phân đoạn âm lượng và hình ảnh đa chiều đang được nghiên cứu để tăng cường độ chính xác trong chẩn đoán PD và các dạng

hội chứng Parkinson thoái hóa khác nhau (Mahlknecht et al., 2010; Scherfler et al., 2016; Tuite, 2016) Việc đánh giá PD bằng PET hoặc SPECT cũng có thể

dựa trên việc theo dõi noradrenergic một dẫn xuất thường gặp ở bệnh Parkinson nhưng không thấy ở những bệnh nhân mắc các hội chứng Parkinson không điển

hình hoặc các dạng bệnh tương tự Parkinson (Treglia et al., 2012)

Chẩn đoán di truyền: Danh sách các đột biến liên quan đến PD vẫn tiếp

tục gia tăng cùng với số lượng các gen liên quan đến các kiểu hình phức tạp bao gồm cả hội chứng Parkinson và các gen đã được xác định trong locus PARK

(bảng 2) Một số gen khác (bao gồm GBA, GCH1, ADH1C, TBP, ATXN2, MAPT và GLUD2) đã được xác định là nguyên nhân góp phần làm tăng nguy

cơ ở những trường hợp bệnh riêng lẻ, trong đó, phổ biến và quan trọng nhất là

các đột biến dị hợp tử trên gen GBA Các phân tích tổng thể với các tập hợp dữ

liệu lớn từ GWAS (Genome-Wide Association Studies) cũng đã nhận diện và khẳng định nhiều biến thể nhạy cảm có nguy cơ thấp ở các locus khác của PD Những biến dị di truyền này có khả năng là để bổ sung di truyền, chúng có tác

dụng nhỏ nhưng hoạt động như những chất xúc tác cần thiết (Lill, 2016; Marras

et al., 2016; Nalls et al., 2014)

Các dạng di truyền chỉ chiếm một phần nhỏ trong các trường hợp PD và các xét nghiệm di truyền đến nay vẫn chưa được áp dụng phổ biến trong quá trình chẩn đoán thông thường của bệnh Việc chẩn đoán di truyền chỉ được thực hiện ở những bệnh nhân cụ thể, có nguy cơ di truyền cao (ví dụ như có tiền sử

di truyền đối với những quyết định điều trị trên thực tế Điều này cũng có thể thay đổi trong tương lại khi dữ liệu từ các nghiên cứu thể hiện tính hiệu quả hơn trong việc tiên lượng vai trò của các đột biến gen liên quan đến PD Ví dụ cho điều này là báo cáo gần đây về sự gia tăng nguy cơ mất trí ở những bệnh nhân

PD có mang đột biến GBA (Cilia et al., 2016; G Liu et al., 2016), hay các trương trình phát triển các chất ức chế với LRRK2 (Brundin et al., 2015)

Các xét nghiệm máu và dịch não tủy: Mặc dù đã có những nghiên cứu

đánh giá về các mức độ biểu hiện khác biệt của nhiều protein khác nhau, nổi bật nhất là mức độ biểu hiện của α-synuclein trong dịch não tủy (cerebrospinal fluid-CSF) của bệnh nhân PD so với nhóm đối chứng, tuy nhiên độ nhạy cảm

và độ đặc hiệu của phương pháp này vẫn chưa đạt được mức tối ưu và hiện không có xét nghiệm chẩn đoán nào dựa trên CSF hữu ích về mặt lâm sàng cho

PD (Chen-Plotkin, 2014) Điều này cũng đúng đối với các marker trong máu dù

đã có những mô tả về mối liên hệ của các thông số huyết thanh hoặc huyết tương

khác nhau với sự tiến triển của PD (Swanson et al., 2015)

1.3 Các gen liên quan đến PD

Các nghiên cứu về PD đã báo cáo rằng khoảng 10% bệnh nhân PD là do

di truyền theo định luật Mendel và có nguy cơ tái diễn PD cao (Hardy et al.,

2009) Trong những thập kỷ qua, thông qua các nghiên cứu di truyền trong các gia đình bị PD, người ta đã xác định được ít nhất 23 gen hoặc locus liên quan đến dạng PD đơn gen (Bảng 20) Các kiến thức có được từ những sản phẩm protein của các gen liên quan chỉ ra rằng các rối loạn chức năng ty thể và các

12

con đường phân hủy protein hoặc các cơ quan phân rã tự động bị suy giảm đều đóng vai trò quan trọng trong quá trình thoái hóa thần kinh trong não và sinh bệnh học của PD (Ryan, Hoek, Fon, & Wade-Martins, 2015)

Synuclein-Alpha (SNCA): là gen đầu tiên được xác định liên quan đến PD

và là dạng di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường (Polymeropoulos et al., 1996)

Các bệnh nhân bị đột biến trên gen SNCA xuất hiện các triệu chứng đặc trưng của PD khởi phát muộn Mặc dù vậy, một số đột biến cũng được tìm thấy ở bệnh nhân khởi phát sớm với một số đặc điểm bổ sung, gồm đẩy nhanh tiến trình của triệu chứng vận động chậm, cứng cơ và run, tăng tỷ lệ các triệu chứng tâm thần, chứng mất trí thường xuyên, suy giảm nhận thức, suy giảm chức năng

tự chủ (autonomic dysfunction) và đáp ứng trung bình với levodopa (1-3,4-

dihydroxyphenylalanine; l-DOPA), một chất chủ vận chuyển dopamine (Lesage

et al., 2013) SNCA mã hóa một protein trước synap (α-synuclein) và đóng một vai trò quan trọng trong dẫn truyền giữa các khớp thần kinh (S Liu et al., 2004) Một số phân tích biểu hiện gen in vivo đã cung cấp bằng chứng cho các tác động

tích cực của SNCA đối với việc tái tạo khớp thần kinh và vận động ở gần thiết

bị đầu cuối trục bằng cách tham gia vào hoạt động phospholipase D2 và cảm ứng tích tụ giọt lipid (Lotharius & Brundin, 2002) Phù hợp với những phân tích này, một số thí nghiệm liên quan trên mô hình động vật đã chứng minh rằng SNCA liên quan đến độ dẻo dai của khớp thần kinh bằng cách tăng cường giải

phóng chất dẫn truyền thần kinh từ thiết bị đầu cuối sợi trục (Nemani et al.,

2010) Ngoài ra, một số nghiên cứu khác đã chỉ ra hiệu quả điều hòa có thể có của SNCA đối với hoạt động tyrosine hydroxylase, một enzyme giới hạn tốc độ

trong sinh tổng hợp dopamine (S Yu et al., 2004)

Như minh họa trong Bảng 2, cho đến nay, ba loại đột biến gây bệnh đã được xác định ở gen SNCA: (1) đột biến điểm missense trong vùng mã hóa của SNCA, (2) biến thể lặp lại dinucleotide trên vùng promoter của SNCA, và (3) đột biến lặp đoạn, bao gồm lặp hai và lặp ba Phân tích biểu hiện gen định lượng

13

đã chứng minh rằng đột biến lặp lại dinucleotide và đột biến lặp đoạn dẫn đến

sự biểu hiện quá mức gây bệnh của protein tự nhiên (Kojovic et al., 2012) Đột

biến SNCA có thể gây ảnh hưởng lên các tế bào thần kinh truyền dẫn Dường như đột biến trong SNCA làm giảm ái lực của α-synuclein đối với lipid, do đó làm tăng xu hướng của protein tạo thành oligomer thông qua trạng thái phụ thuộc vào nồng độ, do đó đẩy nhanh sự hình thành các sợi α-synuclein độc hại

(thành phần chính của thể Lewy) (Winner et al., 2011)

PARKIN: Nhóm thứ hai là do đột biến ở gen Parkin dẫn đến bệnh Parkinson khởi phát sớm (trước 45 tuổi) Tần số đột biến trên gen PARKIN càng cao thì thời điểm khởi phát bệnh càng sớm (Lucking et al., 2000) Đặc biệt, đối

với những trường hợp khởi phát trước 20 tuổi, có đến 80% số bệnh nhân bị đột biến đồng hợp tử lặn hoặc dạng dị hợp tử kết hợp (compound heterozygote) trên

gen PARKIN (Mata et al., 2004) Rõ ràng là đột biến ở PARKIN có liên quan

đến phát triển sớm các triệu chứng vận động, tăng phản xạ, vận động chậm (bradykinesia), loạn trương lực, run, đáp ứng tốt với liều thấp của L-DOPA lúc khởi phát, và sau đó là rối loạn vận động do l-DOPA, cũng như chậm tiến triển của các triệu chứng tâm thần, với bất kỳ bằng chứng lâm sàng của chứng mất

trí (Lohmann et al., 2003) Về mặt chức năng, PARKIN được coi là thành viên

của phức hợp E3 ubiquitin multiprotein ligase cần thiết cho sự gắn kết cộng hóa

trị của các phân tử ubiquitin hoạt hóa để gắn với cơ chất (Shimura et al., 2000)

Quá trình này được thực hiện bởi một chuỗi phản ứng gồm ba nhóm enzyme, bao gồm E1 ubiquitin-activating enzyme (UbA1), E2 ubiquitin-conjugating

enzymes (UbCH7), and PARKIN E3 ubiquitin ligase (Pao et al., 2016) Sự

ubiquitin hóa qua trung gian PARKIN có một số chức năng quan trọng, như sự phân hủy các protein protein bị hỏng hoặc hình thành cấu trúc không đúng

(misfolding) (Tanaka et al., 2004) Hiện nay, PARKIN cũng tham gia kiểm soát

chất lượng ty thể thông qua sự phân hủy phụ thuộc lysosome có chọn lọc

(autophagy hay mitophagy) các ty thể bị mất chức năng (Ryan et al., 2015)

14

Như đã trình bày ở Bảng 2, người ta đã xác định được các loại đột biến khác

nhau trên gen PARKIN Điều thú vị là, phần lớn các bệnh nhân mang đột biến trên gen PARKIN đều có dạng sắp xếp lại exon ở dạng dị hợp tử (Stenson et al., 2017) Các đột biến trên gen PARKIN có liên quan đáng kể đến sự thoái hóa của

các tế bào truyền dẫn thần kinh trong chất đen của não (substantia nigra) (Hristova, Beasley, Rylett, & Shaw, 2009) Sự có mặt của các thể vùi protein trong thể Lewy ở bệnh nhân Parkinson dẫn đến giải thuyết cho rằng các đột biến

trên gen PARKIN là nguyên nhân gây ra sự bất hoạt hoạt tính E3 ubiquitin ligase

của PARKIN, làm giảm quá trình loại bỏ các protein bị hỏng chức năng, các tế

bào thần kinh bị chết (Shimura et al., 2000) Các đột biến trên gen PARKIN

cũng làm giảm khả năng loại bỏ các ty thể không hoạt động (Pickrell & Youle,

2015)

PTEN – induced kinase (PINK1): các đột biến đồng hợp tử hoặc dị hợp tử

kép trên gen PINK1 được cho là nguyên nhân thứ hai gây PD khởi phát sớm

(Valente et al., 2004) Trên lâm sàng, bệnh nhân có đột biến ở PINK1 có khuynh

hướng xuất hiện các triệu chứng trước tuổi 40, đồng nghĩa với thời gian mang

bệnh sẽ lâu hơn (Ibanez et al., 2006) Tần số đột biến của gen này ở các quần thể khác nhau dao động từ 1-15% (Nuytemans et al., 2010) Ngoài ra, biểu hiện lâm sàng của bệnh nhân bị đột biến gen PINK1 và PARKIN là giống nhau, giả

thiết rằng hai gen này cùng tham gia vào một con đường liên quan đến sinh bệnh

học của Parkinson (Ibanez et al., 2006) Một số đột biến trên gen PINK1 có thể

làm giảm sự ổn định của protein, trong khi đó một số khác có thể làm giảm hoạt tính photphoryl hóa hoặc hoạt tính kinase, củng cố cho giả thuyết về rối loạn

chức năng ty thể và oxidative stress có thể liên quan đến bệnh Parkinson (Deas

et al., 2009)

DJ-1: Các đột biến trên gen DJ-1 được biết là có liên quan đến bệnh

Parkinson di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường hiếm gặp (1% của PD khởi

phát sớm) (Bonifati et al., 2003) Về mặt lâm sàng, bệnh nhân bị đột biến DJ-1

15

được phát hiện có rối loạn vận động chậm, rối loạn tâm thần, rối loạn vận động,

và các triệu chứng tâm thần muộn, rối loạn tâm thần, suy giảm nhận thức (không phổ biến), lo lắng và đáp ứng tốt với l-DOPA (tương tự như triệu chứng lâm

sàng của bệnh nhân bị đột biến PARKIN và PINK1) (Ibanez et al., 2006) DJ-1

mã hóa một protein tham gia vào điều hòa phiên mã và phản ứng chống oxy hóa trong các tế bào thần kinh (Ottolini, Cali, Negro, & Brini, 2013) Ở điều kiện bình thường, trong các tế bào thần kinh, DJ-1 phân bố chủ yếu nằm trong tế bào chất, có một lượng nhỏ trong nhân và ty thể (Junn, Jang, Zhao, Jeong, & Mouradian, 2009) Tuy vậy, Junn và các cộng sự đã quan sát sự thấy sự chuyển dịch DJ-1 vào trong nhân được tăng cường khi có sự mất cân bằng oxi hóa DJ-

1 được cho là tham gia vào các con đường chống lại sự mất cân bằng oxy hóa

Do đó, các đột biến ở gen DJ-1 có thể dẫn đến sự chết tế bào thần kinh theo chương trình, dẫn đến các triệu chứng PD khởi phát sớm

LRRK2: Đột biến trên gen Leucine-rich repeat kinase2 (LRRK2) là nguyên nhân phổ biến dẫn đến bệnh Parkinson (Healy et al., 2008), chiếm ít nhất 4%

trong số các bệnh nhân PD di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường khởi phát muộn, và xuất hiện khoảng 1% trong tổng số bệnh nhân PD không di truyền (Di

Fonzo et al., 2005) Bệnh nhân bị đột biến trên gen LRRK2 biểu hiện phổ rộng

các đặc điểm lâm sàng và kiểu hình bao gồm bradykinesia, cứng cơ, run, suy giảm nhận thức, mất trí nhớ vừa phải, thâm hụt khứu giác, ảo giác, rối loạn giấc

ngủ, hạ huyết áp thế đứng và phản ứng đáng kể với l-DOPA (Alcalay et al.,

2009) Tuy vậy, một số nghiên cứu chỉ ra rằng thể Lewy không có mặt ở bệnh

nhân Parkinson mang các đột biến LRRK2 (Funayama et al., 2005)

HTRA2/OMI: High-temperature requirement A2 (HTRA2/OMI) mã hóa

cho một serine protease khu trú ở giữa hai thành tế bào của ty thể cũng là một ứng cử viên của bệnh Parkinson Đột biến đầu tiên G399S đã được tìm thấy trên

gen này ở 4 bệnh nhân người Đức (Strauss et al., 2005) Bằng chứng về sự phát

sinh bệnh của gen HTRA2/OMI ở bệnh nhân Parkinson được củng cố thêm nhờ

16

các phân tích exome ở những người bệnh ở Đài Loai, Pakistan, Mexico và những đứa trẻ của các cặp bố mẹ giao phối cận huyết người Druze và Ashkenazi

(Olahova et al., 2017)

CHCHD2: Những năm gần đây, giả thuyết về vai trò của rối loại chức năng

ty thể trong sự phát sinh bệnh Parkinson được khẳng định dựa trên sự xác định đột biến dị hợp tử ở gen mã hóa CHCHD2 (coiled-coil-helix-coiled-coil-helix domain 2) bằng việc phân tích toàn bộ genome ở gia đình bệnh nhân Nhật bản

bị Parkinson dạng di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường (Funayama et al., 2015) Gen CHCHD2 mã hóa cho một protein hoạt động trong 2 bào quan là ty

thể và nhân và tham gia vào quá trình điều hòa trao đổi chất của ty thể trong các

điều kiện thiếu oxy (Aras et al., 2015) Trong điều kiện bình thường, CHCHD2

tồn tại chủ yếu trong khoảng gian màng ty thể và gắn với tiểu phần 4 của cytochrome C oxidase, giúp tối ưu hóa hoạt động của cytochrome Oxidase (COX) COX là enzyme nằm ở vị trí cuối cùng trong chuỗi chuyền điện tử và đóng vai trò quan trọng trong quá trình hô hấp của màng trong ty thể Trong thực tế, sự tương tác giữa COX và CHCHD2 đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng năng lượng bên trong các tế bào neuron dưới điều kiện oxy bị giảm bằng cách tăng hiệu quả của COX4 và sản sinh năng lượng dưới dạng ATP

thông qua quá trình phosphoryl hóa oxy hóa (Aras et al., 2013)

GBA: Một số nghiên cứu báo cáo về triệu chứng Parkinson ở bệnh nhân

mắc bệnh Gaucher (GD), một rối loạn dự trữ lysosome do đột biến trên gen

Glucocerebrosidase (GBA) (Grabowski, 2008) Hơn nữa, trong một số gia đình

bị bệnh GD, một số người thân đã phát triển bệnh Parkinson, nhiều người trong

số họ là những người mang các alen đột biến dị hợp tử của gen GBA Các bệnh

nhân có triệu chứng khởi phát không điển hình của PD, bao gồm bất thường về nhận thức và ảo giác Các rối loạn này tiến triển dần dần, sau đó có biểu hiện run bất đối xứng, cứng cơ bắp, bradykinesia, và bất ổn tư thế Điều này đã gợi

ý rằng một số đột biến trên gen GBA có thể là một yếu tố nguy cơ cho sự phát

17

triển của bệnh Parkinson trong những gia đình bị bệnh Gaucher (Goker-Alpan

et al., 2004) Mối liên hệ giữa GBA và PD cũng được hỗ trợ bởi các nghiên cứu

bệnh học thần kinh, cho thấy rối loạn chức năng truyền dẫn thần kinh với bệnh

lý rộng rãi của α-synuclein và thể Lewy ở bệnh nhân mang đột biến đồng hợp

tử và dị hợp tử của gen GBA (Kono et al., 2007) Ngoài ra, các nghiên cứu sinh

hóa cho thấy sự suy giảm đáng kể hoạt tính enzym glucocerebrosidase (GCase)

và tăng tích lũy α-synuclein trong não PD, với với những bệnh nhân mang đột biến gen GBA GCase xúc tác sự phân hủy của glucosylceramide sphingolipid thành ceramide và glucose trong lysosome và làm giảm hoạt động của enzyme, protein đột biến có thể dẫn đến suy giảm protein lysosome và tăng sự giải phóng exosome của α-synuclein và hình thành các chất độc liên quan (Lin & Farrer, 2014)

ATP13A2: Ban đầu, ATPase loại 13A2 (ATP13A2) đã được báo cáo liên

quan đến hội chứng Kufor-Rakeb (KRS), là một dạng PD khởi phát sớm nghiêm trọng, di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường Trên lâm sàng, bệnh nhân bị KRS có xu hướng teo não, run, cứng nhắc, bradykinesia, dystonia, mất trí nhớ, suy giảm nhận thức, trầm cảm, supranuclear gaze palsy, và phản ứng tốt hơn

với l-DOPA (Crosiers et al., 2011) Gen ATP13A2 thuộc phân họ 5P của

ATPase và mã hóa một lysosome protein xuyên màng được biểu hiện chủ yếu trong não (Murphy, Cottle, Gysbers, Cooper, & Halliday, 2013) Một số nghiên cứu khác nhau về các tế bào nguyên bào sợi nuôi cấy của bệnh nhân KRS-bệnh nhân và các loại tế bào thiếu ATP13A2 khác như tế bào u nguyên bào thần kinh của người xác định rằng thiếu ATP13A2 dẫn đến sự bất ổn của màng lysosome

và sau đó làm suy giảm chức năng phân giải lysosome, đây là một thành phần

cơ bản của con đường kiểm soát chất lượng và số lượng ty thể trong tế bào thần kinh (Tofaris, 2012) (Hình 1d) Những khiếm khuyết này gắn liền với sự tích tụ của α-synuclein gây bệnh và rối loạn chức năng ty thể, dẫn đến giảm sản xuất

ATP và tăng mức độ ROS nội bào, góp phần làm chết tế bào thần kinh (Kong

18

et al., 2014) Ngoài ra, một số nghiên cứu khác đã xác định tích lũy bất thường

của mangan (Mn2+) và kẽm (Zn2+) trong não và dịch não tủy của bệnh nhân PD

bị ảnh hưởng với đột biến ATP13A2 (Hozumi et al., 2011) Tan và các đồng

tác giả (2011) thấy rằng biểu hiện quá mức ATP13A2 trong tế bào thần kinh nuôi cấy bị phơi nhiễm với Mn2+ làm giảm nồng độ Mn2+ nội bào và tế bào được bảo vệ khỏi quá trình gây chết tế bào theo chương trình Người ta tin rằng ATP13A2 bảo vệ tế bào khỏi độc tính kim loại bằng cách cung cấp cân bằng nội môi của Mn2+ và Zn2+ (các yếu tố môi trường nguy cơ đáng kể cho PD)

trong tế bào thần kinh (Guilarte, 2010; Rentschler et al., 2012)

PLA2G6: Phospholipase A2 group 6 (PKA2G6) đã được xác định là gen

gây bệnh cho các bệnh thoái hóa thần kinh khác nhau, bao gồm cả chứng loạn dưỡng thần kinh (INAD), thoái hóa thần kinh với sự tích tụ sắt trong não (NBIA)

và hội chứng Karak Tuy nhiên, phân tích di truyền gần đây của các gia đình bệnh nhân từ Ấn Độ, Iran và Pakistan đã cho thấy đột biến trong gen PLA2G6 liên quan đến Parkinson khởi phát sớm dạng dystonia di truyền lặn trên nhiễm

sắc thể thường (Paisan-Ruiz et al., 2010) Gen PLA2G6 mã hóa nhóm 6

phospholipase A2 không phụ thuộc canxi, enzyme thủy phân liên kết este sn-2 của màng glycerophospholipid để tạo ra các axit béo tự do và lysophospholipid (Balsinde & Balboa, 2005) Chức năng này có tác động sâu sắc đến việc sửa chữa tổn thương oxy hóa cho màng tế bào và màng tế bào phospholipid, tính lưu động của màng tế bào, và duy trì tính thấm màng hoặc cân bằng sắt Ngoài

ra, Beck và đồng tác giả (Beck et al., 2016) đã chứng minh rằng việc loại bỏ

gen PLA2G6 ở chuột dẫn đến các khuyết tật trong việc tái tạo màng bên trong

ty thể và màng trước khớp thần kinh sau đó gây ra rối loạn chức năng ty thể, thoái hóa phụ thuộc vào tuổi của các đầu dây dẫn truyền thần kinh, rối loạn chức năng khớp và tích tụ sắt đáng kể trong não bộ của chuột loại trực tiếp PLA2G6 Những phát hiện này cho thấy sự suy giảm của hệ dẫn truyền thần kinh và tích

tụ sắt trong não gây ra bởi đột biến ở gen PLA2G6 có thể được coi là một cơ

19

chế gây bệnh ở bệnh nhân Parkinson rời rạc và có yếu tố gia đình (Kauther et al., 2011)

VPS13C: Các nghiên cứu giải trình tự toàn bộ hệ gen của bệnh nhân PD

đã chứng minh sự liên quan giữa VPS13C (Vacuolar protein sorting 13C) với

PD dạng di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường khởi phát sớm (Lesage et al.,

2016) VPS13C mã hóa cho phân tử protein là thành viên của họ VPS13 Hiện nay, người ta vẫn chưa biết làm thế nào mà các đột biến trên gen VPS13C có thể gây ra PD Tuy nhiên, các thí nghiệm in vitro trên các mô hình tế bào người cho thấy VPS13C khu trú trên màng ngoài ty thể Ngoài ra, ở các mô hình tế bào động vật đã loại bỏ VPS13C cho thấy có liên quan rõ rệt đến thế năng màng

ty thể thấp, tăng ROS, phân mảnh ty thể, bất thường hình thái ty thể và điều chỉnh lại biểu hiện của gen PARKIN và PINK1 để đáp ứng với rối loạn chức năng của ty thể Người ta tin rằng VPS13C hợp tác với PARKIN / PINK1 pathway và tham gia vào vận chuyển chọn lọc ty thể bị hư hỏng đến lysosome (Schreglmann & Houlden, 2016) Trên thực tế, người ta đề xuất rằng đột biến gen VPS13C có thể dẫn đến tăng lượng ROS và ty thể bị rối loạn chức năng và cuối cùng gây ra cái chết tế bào thần kinh

VPS35: Năm 2011, sử dụng giải trình tự toàn bộ exome với số lượng lớn

bệnh nhân Parkinson khởi phát muộn người Thụy Sĩ, người ta đã tìm được các đột biến gây bệnh mới trên gen mã hóa VPS35 (vacuolar protein sorting 35)

(Vilarino-Guell et al., 2011) Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng gen VPS35

mã hóa một thành phần chính của phức hợp nhận dạng-hàng hóa retromer và đóng một vai trò quan trọng trong con đường “cargo retrieving” từ endosome

đến mạng lưới trans-Golgi (TGN) (Fuse et al., 2015)

FBXO7: Năm 2008, F-box protein 7 (FBXO7) được xác định là một gen

gây bệnh PD mới bằng một phân tích liên kết bộ gen trong một đại gia đình Iran

bị mắc PD khởi phát sớm di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường (Shojaee et al., 2008) Các đột biến dạng đồng hợp tử lặn và đột biến mất chức năng dạng

20

compound heterozygote trên gen FBXO7 cũng được tìm thấy trên các giai đình

bị PD người Hà Lan và người Ý

EIF4G1: Đột biến trên gen EIF4G1 đã được xác định ở một đại gia đình

người Pháp bị PD dạng di truyền trội trên nhiễm sắc thể thường Các đột biến này cũng được tìm thấy trên các gia đình bị bệnh người Mỹ, Canada, Ireland, Italia và Tunisia Về mặt lâm sàng, những người bệnh bị đột biến gen EIF4G1 thường khởi phát muộn với các triệu chứng chứng run không đối xứng, nhịp tim

chậm, cứng cơ và đáp ứng tốt với điều trị l-DOPA (Chartier-Harlin et al., 2011) DNAJC6: Các đột biến trên gen DNAJC6 đã được tìm thấy ở những bệnh

nhân PD khởi phát rất sớm (trước 20 tuổi) dạng không điển hình Sự tiến triển của bệnh ở những người bị PD rất nhanh chóng, chỉ 10 năm sau khởi phát, bệnh nhân đã phải phụ thuộc vào xe lăn Các biểu hiện lâm sàng đặc trưng của bệnh

là nghèo nàn hoặc thiếu vắng một số đẳm điểm như: ít hoặc không đáp ứng với l-DOPA và các biểu hiện không điển hình bổ sung như chậm phát triển tâm thần,

co giật, dystonia (Koroglu et al., 2013)

SYNJ1: Những đột biến trong gen SYNJ1 đã được báo cáo là gây ra bệnh

Parkinson (Park20) khởi phát rất sớm không điển hình dạng di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường Các đặc điểm đặc trưng xảy ra ở độ tuổi trẻ bao gồm bradykinesia, run, dystonia, và apraxia mở mí mắt cũng như suy giảm nhận thức

và co giật ở một số bệnh nhân (Olgiati et al., 2014)

Bệnh Parkinson dạng rải rác – không hoặc ít có yếu tố di truyền (sporadic PD)

Trong thập kỷ trước, điều tra các bệnh nhân bị ảnh hưởng với PD đã tiết lộ rằng một số lượng lớn bệnh nhân mắc các dạng PD rải rác, cho thấy mô hình di truyền không phải của người Mỹ và không có tiền sử gia đình rõ ràng không có

sự phân biệt rõ ràng trong các triệu chứng lâm sàng hoặc các dấu hiệu bệnh lý

từ các hình thức gia đình (Kalinderi et al., 2016) Các nghiên cứu về gen ứng

cử viên sớm đã tiết lộ rằng chỉ có một tỷ lệ nhỏ các trường hợp PD lẻ tẻ mang

21

đột biến ở một số gen PD Mendel đã biết trước đó bao gồm SNCA, PARKIN, LRRK2 và GBA1 (Satake et al., 2009) Tuy nhiên, nguyên nhân của một tỷ lệ

cao các trường hợp PD lẻ tẻ vẫn chưa được biết rõ Người ta cho rằng các dạng

PD lẻ tẻ là do tác động kết hợp của các biến thể phổ biến (đa hình với tần số> 1%) ở các cơ địa di truyền khác nhau với các tác động nhỏ đến trung bình đối

với nguy cơ PD (tỷ lệ chênh lệch trung bình (OR) ~ 1,2) (Simon-Sanchez et al.,

2011) Để khám phá kiến trúc di truyền ảnh hưởng đến tính nhạy cảm của bệnh trong các trường hợp lẻ tẻ, hơn 800 nghiên cứu kết hợp trên toàn bộ bộ gen (GWAS) đã được thực hiện trong lĩnh vực nghiên cứu về Parkinson trong hai thập kỷ qua, nhưng hầu hết các nghiên cứu đều cho kết quả không nhất quán

Để giảm bớt vấn đề này, phân tích tổng hợp GWAS gần đây đã được phát triển thành một cách tiếp cận có hệ thống để diễn giải các kết quả di truyền của bệnh phức tạp bao gồm các bệnh thoái hóa thần kinh (International Parkinson Disease

Genomics et al., 2011) Ngoài ra, phân tích tổng hợp của GWAS về 7.782.514

biến thể di truyền trong tối đa 137.708 trường hợp PD và 95.282 kiểm soát từ các nhóm người gốc châu Âu đã được cung cấp bởi một cơ sở dữ liệu trực tuyến

chuyên dụng và miễn phí, PDGene (http://www.pdgene.org) (Lill et al., 2012)

Như được minh họa trong Bảng 2, mười hai locus cho thấy mối liên hệ có ý nghĩa toàn bộ bộ gen (ORs ≥ 1.1; p <5 × 10−8) với rủi ro PD từ dữ liệu kiểu gen

kiểm soát trường hợp trong 4 mẫu độc lập trở lên: SNCA, TMEM175, STK39, TMEM229B, LRRK2, BCKDK, MIR4697, INPP5F, RIT2, GCH1, SIPA1L2, TMPRSS9 (Lill et al., 2012) Tuy nhiên, bất chấp tiến bộ này, nguyên nhân di

truyền của PD, xảy ra ở 40% trong tất cả các trường hợp vẫn không giải thích

được cho đến ngày nay (International Parkinson Disease Genomics et al., 2011)

22

Bảng 2 Các gen và locus gen liên quan đến PD rải rác

Gene Đa hình Vị trí trên NST Alleles

Số lượng mẫu bệnh – chứng

OR P-value

SNCA [− 19139 bp] rs356182 chr4:90626111 G -> A 21 1.34 1.85e-82 TMEM175 rs34311866 chr4:951947 C -> T 21 1.26 6.00e-41 STK39 [+ 24494 bp] rs1955337 chr2:169129145 T -> G 21 1.21 1.67e-20 TMEM229B rs1555399 chr14:67984370 T -> A 15 1.15 5.70e-16 LRRK2 rs76904798 chr12:40614434 T -> C 21 1.16 4.86e-14 BCKDK rs14235 chr16:31121793 A -> G 21 1.10 3.63e-12 MIR4697 [− 3032 bp] rs329648 chr11:133765367 T -> C 21 1.11 8.05e-12 INPP5F rs117896735 chr10:121536327 A -> G 13 1.77 1.21e-11 RIT2 rs12456492 chr18:40673380 G -> A 21 1.10 2.15e-11 GCH1 rs7155501 chr14:55347827 A -> G 15 1.12 1.25e-10 SIPA1L2 rs10797576 chr1:232664611 T -> C 21 1.13 1.76e-10 TMPRSS9

[− 26450 bp] rs62120679 chr19:2363319 T -> C 13 1.14 2.52e-09

1.4 Định hướng liệu pháp điều trị PD

1.4.1 Liệu pháp tế bào và định hướng điều trị PD

PD là một rối loạn vận động thoái hóa thần kinh suy nhược do sự mất dần các tế bào dẫn truyền thần kinh (DA) ở não giữa Sự thoái hóa tương đối tập trung làm cho nó trở thành một ứng cử viên tốt cho các liệu pháp dựa trên tế bào Kể từ những thử nghiệm lâm sàng đầu tiên sử dụng mô não giữa của thai nhi để thay thế các tế bào dẫn truyền thần kinh bị mất của bệnh nhân thực hiện vào cuối những năm 1980, hàng trăm bệnh nhân trên toàn thế giới đã ghép mô

có nguồn gốc từ thai nhi, và một số đã kéo dài được thời gian sống không có

biểu hiện lâm sàng của PD (Barker et al., 2015) Với nguồn gốc của tế bào gốc

23

phôi người (hESCs) (Thomson et al., 1998), một nguồn tế bào mới có khả năng

thay thế mô thai nhi đã trở nên sẵn sàng Tuy nhiên, con đường ứng dụng lâm sàng của các tế bào này vẫn còn dài và đòi hỏi một số bước quan trọng, liên quan đến việc kiểm soát sự biệt hóa thành các phân nhóm và đảm bảo rằng các

tế bào được sản xuất an toàn và hiệu quả, cũng như các mối quan tâm thực tế liên quan đến thực hành sản xuất tốt (GMP), mở rộng quy mô và được chấp thuận bởi các cơ quan liên quan

Các chiến lược ban đầu cho việc tạo ra các tế bào thần kinh DA từ hESC dựa trên kinh nghiệm trước đó với các ESC chuột, thường sử dụng các dấu hiệu

phát triển được biết đến (Kim et al., 2002) Một số phương pháp biệt hóa sớm

thực sự tạo ra số lượng lớn tế bào biểu hiện tyrosine hydroxylase (TH, enzyme giới hạn tốc độ trong tổng hợp dopamine và dấu hiệu phổ biến nhất được sử dụng cho các tế bào dẫn truyền thần kinh), nhưng các đặc tính của não giữa ở

các nơron này không rõ ràng và hiệu suất in vivo của các tế bào này sau khi ghép

trên động vật mô hình là khiêm tốn Bước đột phá để tối ưu hóa các phương thức biệt hóa đã trở thành hiện thực và thay đổi hoàn toàn khi chúng ta hiểu biết

về sự hình thành của các tế bào dẫn truyền thần kinh ở điều kiện sinh lý bình thường Trong năm 2007 và 2008, hai nghiên cứu đột phá đã được công bố, cả hai đều báo cáo rằng các tế bào dẫn truyền thần kinh của não giữa không có nguồn gốc từ các tế bào thần kinh (giống như tất cả các tế bào thần kinh khác)

mà nó có nguồn gốc từ các tế bào “floor-plate” biểu hiện các marker như Corin,

FoxA2 và Lmx1a (Bonilla et al., 2008) Từ những hiểu biết sâu sắc về nguồn

gốc của các tế bào dẫn truyền thần kinh trong não giữa đưa đến các phương pháp biệt hóa hESC thành các tế bào dẫn truyền thần kinh bằng cách tạo ra các

tế bào “floor-plate” và sau đó là quá trình biệt hóa thành các tế bào dẫn truyền

thần kinh não giữa (Kirkeby et al., 2012) Trái ngược với các tế bào dẫn truyền

thần kinh đã được tạo ra thông qua các chất trung gian thần kinh bị lỗi, các tế bào có nguồn gốc từ “floor – plate cell” biểu hiện các chỉ thị đặc hiệu của tế bào