NIPT là xét nghiệm gì?

DNA tự do (cell-free DNA hay cf-DNA) là những đoạn DNA nhỏ (khoảng 150 ~ 200 bp) lưu thông tự do trong máu. Người ta cho rằng cf-DNA được phóng thích vào máu thông qua quá trình chết theo chương trình (apoptosis) hoặc do hoại tử. Ở phụ nữ mang thai, thai nhi cũng sẽ phóng thích cf-DNA vào trong máu của người mẹ (gọi là cell-free fetal DNA hay cff-DNA). Lượng cff-DNA trong máu của người mẹ sẽ tăng dần theo tuổi thai và biến mất nhanh chóng sau khi sinh (do cf-DNA có thời gian tồn tại ngắn).

Nhờ có cff-DNA, người ta có thể sàng lọc các rối loạn di truyền ở thai nhi thông qua việc phân tích cf-DNA trong máu của người mẹ. Các xét nghiệm sàng lọc trước sinh dựa trên phân tích cff-DNA trong huyết tương của người mẹ được gọi là NIPT (Non-Invasive Prenatal Testing) hoặc NIPS (Non-Invasive Prenatal Screening), có nghĩa là xét nghiệm sàng lọc trước sinh không xâm lấn. Thuật ngữ NIPT (hoặc NIPS) nhẳm giúp phân biệt với các phương pháp chẩn đoán xâm lấn thai nhi để làm karyotype như chọc ối và sinh thiết gai nhau.

Xét nghiệm sàng lọc nghĩa là gì? NIPT có chính xác không?

Như đã đề cập ở trên thì NIPT là một xét nghiệm sàng lọc (screening test), điều này nghĩa là xét nghiệm NIPT không thể khẳng định thai nhi có bị lệch bội hay không mà cần phải có các xét nghiệm karyotype trước và sau sinh để khẳng định lại kết quả. Mặc dù chỉ được đưa vào lâm sàng từ năm 2011, NIPT đã phá vỡ mô hình sàng lọc truyền thống và chỉ trong vòng 5 năm đã có hơn 60 quốc gia sử dụng NIPT trên cả nhóm nguy cơ cao lẫn nhóm không có nguy cơ cao.

Dù là xét nghiệm sàng lọc, độ nhạy (sensitivity) và độ đặc hiệu (specificity) của NIPT thật sự rất cao. Nghiên cứu công bố năm 2016 chỉ ra ở các thể tam nhiễm (trisomy) phổ biến thì NIPT cho độ nhạy rất cao: 99.3% (Trisomy 21), 97.4% (Trisomy 18), 97.4% (Trisomy 13). Độ đặc hiệu của NIPT đặc biệt cao với trisomy 21 (99.9%), đây là cơ sở vững chắc để các bác sĩ có thể đưa ra quyết định xét nghiệm xâm lấn bổ sung để củng cố kết quả.

Tuy nhiên, do NIPT phân tích cf-DNA của cả người mẹ và thai nhi nên sẽ xảy ra tình trạng dương tính giả (false positive) trong một số trường hợp:

+ Thể khảm ở thai nhi hoặc người mẹ

+ Các bất thường chỉ xuất hiện trên nhau thai, thai nhi vẫn bình thường

+ Người mẹ có bất thường nhiễm sắc thể hoặc bị mắc ung thư

Vẫn còn thiếu hụt những quy trình để sàng lọc để kiểm soát tình trạng dương tính giả do nguyên nhân đến từ người mẹ, đặc biệt là trong những trường hợp nghi ngờ bệnh lý ác tính ở người mẹ.

Có bao nhiêu công nghệ xét nghiệm NIPT?

Có nhiều công nghệ NIPT khác nhau đã được phát triển để sàng lọc lệch bội, trong đó 3 công nghệ chủ chốt có thể kể đến là:

+ Massive parallel sequencing (MPS) hay random whole genome sequencing (Hình 2): Toàn bộ cf-DNA tách chiết từ huyết tương sẽ được đem giải trình tự mà không cần phân biệt nguồn gốc là từ thai hay từ người mẹ. Công nghệ NIPT dựa trên MPS sẽ tính toán độ lệch chuẩn (Std) và đưa ra giá trị Z (Z-score) trên từng nhiễm sắc thể, nếu số lượng đoạn DNA trên nhiễm sắc thể số 21 có độ lệch chuẩn cao hơn 3 lần so với độ lệch chuẩn dự kiến thì được xem là “có nguy cơ cao” mắc hội chứng Down (trisomy 21).

+ Chromosome-selective sequencing (CSS) hay targeted sequencing: Thay vì giải trình tự toàn bộ cf-DNA có trong huyết tương, công nghệ NIPT dựa trên CSS sẽ có một bước làm giàu các DNA mục tiêu bằng PCR rồi mới đem giải trình tự, do đó kết quả giải trình tự hầu như chỉ chứa các DNA mục tiêu (thường là nhiễm sắc thể 21, 18, 13, X và Y). Khác với NIPT dựa trên MPS, công nghệ NIPT dựa trên CSS sử dụng nguy cơ lệch bội thực tế (dựa trên tuổi mẹ, tuổi thai), số đoạn đếm được trên nhiễm sắc thể mục tiêu, và tỷ lệ DNA của thai nhi (fetal fraction) để tính toán tỉ số chênh (odd ratio), nếu giá trị odd ratio lớn hơn nguy cơ thực tế thì được xem là “có nguy cơ cao”.

+ Single nucleotide polymorphism (SNP)-based sequencing (Hình 3): Trong công nghệ NIPT dựa trên SNP, có 2 loại DNA sẽ được tách chiết: cf-DNA trong huyết tương (chứa cả cf-DNA của người mẹ lẫn cf-DNA của thai nhi) và DNA trong bạch cầu (chỉ chứa DNA của người mẹ). Nhiễm sắc thể mục tiêu (21, 18, 13, X và Y) sẽ khuếch đại bằng PCR, sau đó ~ 20,000 SNP sẽ được phân tích. Bằng cách so sánh giữa kết quả giải trình tự huyết tương với kết quả giải trình tự bạch cầu, có thể suy ra kiểu gene của thai nhi. Ngoài ra, bằng cách so sánh các SNP quan sát thực tế (trong huyết tương) với các SNP dự kiến (cũng trong huyết tương) sẽ có thể xác định kiểu karyotype gần nhất của thai nhi. NIPT dựa trên SNP cũng là xét nghiệm NIPT duy nhất có thể phát hiện được thể tam bội (triploidy) ở thai nhi.

Có bao nhiêu mô hình triển khai lâm sàng cho NIPT?

Nhìn chung, hiện tại có 3 mô hình kết hợp NIPT trong sàng lọc trước sinh:

+ Sử dụng NIPT như một xét nghiệm sàng lọc cấp 2 (second tier screening test): Tức là chỉ những ai nằm trong nhóm nguy cơ cao sau khi sàng lọc theo phương pháp thông thường thì mới được chỉ định làm NIPT, ưu điểm của mô hình này đó là chỉ khoảng 5% phụ nữ mang thai sẽ được chỉ định làm NIPT nên tiết kiệm chi phí.

+ Sử dụng NIPT như một xét nghiệm sàng lọc tiên quyết (universal primary screening test): Tất cả thai phụ sẽ được chỉ định làm NIPT rồi kết hợp với siêu âm ở tuần thứ 12, ưu điểm của mô hình này đó là tối đa khả năng phát hiện lệch bội, tuy nhiên chi phí sẽ rất cao.

+ Sử dụng NIPT như một xét nghiệm dự phòng (contingent model): Đây là phương pháp cân bằng giữa kinh tế và khả năng phát hiện, thai phụ sau khi được kiểm tra tổng quát 3 tháng đầu thai kỳ thì sẽ được đưa ra lựa chọn:

NIPT có thể thực hiện vào thời điểm nào?

NIPT có thể được thực hiện vào bất cứ thời điểm nào kể từ tuần thứ 10 của thai kỳ (hiện nay một số nơi đã tối ưu công nghệ cho phép thực hiện NIPT ở tuần thứ 9), sớm hơn hầu hết các xét nghiệm sàng lọc khác (như sàng lọc độ mờ da gáy) hay các xét nghiệm chẩn đoán (như chọc ối và sinh thiết gai nhau).

NIPT có thể phát hiện những bất thường nào?

Trisomy 21, 18, 13 chỉ đại diện cho 71% số trường hợp có nhiễm sắc thể bất thường. Khác với sàng lọc huyết thanh thông thường, NIPT có thể đánh giá bất kỳ nhiễm sắc thể nào trong bộ gene, kể cả nhiễm sắc thể X và Y. Tuy nhiên, NIPT vẫn chủ yếu được sử dụng để phát hiện 4 trường hợp lệch bội phổ biến nhất:

+ Trisomy 21: hội chứng Down

+ Trisomy 18: hội chứng Edward

+ Trisomy 13: hội chứng Patau

+ Các lệch bội liên quan đến nhiễm sắc thể giới tính

Ngoài 4 ứng dụng trên, thành công lớn nhất của NIPD (Non-Invasive Prenatal Diagnosis, ám chỉ xét nghiệm giống NIPT nhưng không cần các xét nghiệm bổ sung) đó là:

+ Xác định giới tính thai nhi

+ Xác định nhóm máu Rhesus thai nhi.

Tại Việt Nam và một số quốc gia thì việc xác định giới tính thai nhi bị cấm, vì vậy trừ trường hợp có bất thường lệch bội trên nhiễm sắc thể giới tính ra thì trên kết quả xét nghiệm NIPT sẽ không hiển thị cặp nhiễm sắc thể giới tính.

GeneSmart cung cấp những gì cho quy trình xét nghiệm NIPT?

GeneSmart hiện cung cấp nhiều dụng cụ, thiết bị cần thiết cho quy trình xét nghiệm NIPT, bao gồm:

+ Ống thu nhận và bảo quản cf-DNA/cf-RNA

+ Phong bì vận chuyển mẫu sinh học

+ Hệ thống tách chiết các phân đoạn máu tự động

+ Các bộ kit tách chiết DNA và cf-DNA

+ Các bộ kit chuẩn bị thư viện NGS

+ Hệ thống NIPT tự động dựa trên MPS

Sơn Phạm – Lược dịch và tổng hợp

Tài liệu tham khảo

1) Renga, B. (2018). Non invasive prenatal diagnosis of fetal aneuploidy using cell free fetal DNA. European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology, 225, 5-8.

2) Skrzypek, H., & Hui, L. (2017). Noninvasive prenatal testing for fetal aneuploidy and single gene disorders. Best Practice & Research Clinical Obstetrics & Gynaecology, 42, 26-38.