Tìm hiểu về các xét nghiệm di truyền để xác nhận nguyên nhân vô sinh

Tác giả: Bác sĩ Phạm Thì Thùy Dương, Bác sĩ Trưởng lâm sàng IVF Hồng Ngọc

sinh là vấn đề gặp ở khoảng 1/6 dân số thế giới trong suốt đời sống sinh sản, một trong những nguyên nhân chính là yếu tố di truyền. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hiện nay đã có nhiều xét nghiệm di truyền để truy tìm căn nguyên của bệnh lý vô sinh, hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Sức khỏe sinh sản của mỗi người bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường, lối sống không lành mạnh, tuổi người mẹ, các bất thường về giải phẫu hoặc bất thường về di truyền, các bệnh lý hệ thống hoặc bệnh lý hệ thần kinh, bệnh lý nhiễm trùng, chấn thương, sự xuất hiện các kháng thể…

Hàng trăm gen phải tương tác một cách chính xác trong việc xác định giới tính, sản sinh giao tử, hoạt động của các nội tiết, quá trình làm tổ, quá trình phát triển sớm của thai kỳ để có thể sản sinh một em bé khỏe mạnh. Việc mang thai là một cơ chế phức tạp dựa trên cơ sở hoạt động chính xác của cơ quan sinh sản của nam và nữ.

Do vậy việc đánh giá cả vợ và chồng là cần thiết ở các cặp vô sinh. Việc thăm khám vô sinh được được chỉ định ở các cặp vợ chồng không thể có thai sau 12 tháng quan hệ tình dục thường xuyên, không dùng biện pháp bảo vệ.

Các bất thường về di truyền cũng là một trong những nguyên nhân dẫn tới vô sinh.

Thứ tự của các phương pháp chẩn đoán nguyên nhân vô sinh bao gồm các xét nghiệm sinh hóa, các phương pháp chẩn đoán hình ảnh, các phương pháp này cho phép chẩn đoán khoảng 65% nguyên nhân ở các trường hợp. Trong khoảng 35% các trường hợp còn lại cần phải chỉ định thêm xét nghiệm di truyền. Trong các trường hợp sảy thai liên tiếp, các xét nghiệm di truyền cũng được chỉ định để tìm ra nguyên nhân và định hướng điều trị.

Với các xét nghiệm di truyền được chỉ định nhằm xác định các bệnh di truyền, từ bố mẹ di truyền sang con cái. Trứng hoặc tinh trùng mang các bất thường về di truyền ở mức độ nhiễm sắc thể cũng làm giảm khả năng sinh sản. Các phương pháp chuẩn đoán di truyền kết hợp với các phương pháp hỗ trợ sinh sản như các phương pháp chẩn đoán di truyền tiền làm tổ PGT hoặc các phương pháp chẩn đoán di truyền tiền sản PND có vai trò quan trọng trong nhóm bệnh này, kết quả của các xét nghiệm di truyền cũng định hướng cho việc sử dụng các phương pháp hỗ trợ sinh sản cho bệnh nhân.  

Các xét nghiệm di truyền để xác định nguyên nhân gây vô sinh

Vô sinh nam

Các yếu tố do di truyền được phát hiện trong tất cả các nhóm nguyên nhân gây vô sinh của nam giới, gồm có nhóm nguyên nhân phía trước tinh hoàn, tại tinh hoàn và sau tinh hoàn.

Sự thay đổi của tinh dịch đồ là chỉ định đầu tiên cho các xét nghiệm di truyền, đặc biệt là trong các trường hợp oligospermia nặng (mật độ tinh trùng < 5 triệu/ml), kèm theo đó là các chỉ định khác để kiểm soát những thay đổi của biểu hiện rối loạn nội tiết, dị tật, sảy thai liên tiếp, tiền sử gia đình có yếu tố nguy cơ, tinh trùng dị dạng.

Các rối loạn di truyền liên quan đến vô sinh nam bao gồm những biến đổi ở mức độ nhiễm sắc thể (đột biến cấu trúc hoặc đột biến số lượng nhiễm sắc thể), biến đổi ở một phần nhiễm sắc thể (vi mất đoạn trên nhiễm sắc thể Y), các bệnh đơn bội. Những bất thường tại nhiễm sắc thể giới tính có tác động trực tiếp tới tới sự sinh tinh trùng, còn những bất thường tại các nhiễm sắc thể khác thì mang tính liên quan nhiều hơn như gây suy sinh dục, teratozoospermia (tinh trùng dị dạng); asthenozoospermia (tinh trùng yếu) và các dạng azoospermia (vô tinh, không có tinh trùng).

Hiện nay, các xét nghiệm di truyền chính thường được sử dụng để chuẩn đoán vô sinh nam là karyotype (bộ nhiễm sắc thể), phát hiện vi mất đoạn trên nhiễm sắc thể Y (Microdelation Y chromosome)phân tích gen CFTR.

Xét nghiệm Bộ nhiễm sắc thể – Karyotype

Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể thường gặp nhiều hợp đột biến về số lượng nhiễm sắc thể. Tuy nhiên, cặp nhiễm sắc thể giới tính thường gặp đột biến về số lượng (84%) hơn là các đột biến về cấu trúc (16%).

Hội chứng Klinefelter (karyotype 47, XXY) là đột biến nhiễm sắc thể giới tính thường gặp nhất ở nhóm nam giới vô sinh. Bất thường thứ 2 là hội chứng Double Y hoặc hội chứng Jacobs.

Những người mang bất thường về nhiễm sắc thể ngoài biểu hiện là giảm khả năng sinh sản mà còn tăng nguy cơ sinh ra em bé có kiểu hình bất thường hoặc gặp phải tình trạng sảy thai liên tiếp.

Xét nghiệm Microdeletions Y chromosome.

Đột biến vi mất đoạn trên nhánh dài của nhiễm sắc thể Y (Yq), được đặt tên là vùng AZF (Azoospermia Factor), được tìm thấy ở 8-12% nam giới Azoospermia (Vô tinh) và 3-7% nam giới oligospermia (Tinh trùng ít) là nguyên nhân di truyền phổ biến nhất của vô sinh nam. Vùng AZF bao gồm ba nhóm gen (AZFa, AZFb và AZFc) chịu trách nhiệm lớn nhất cho sự sản sinh tinh trùng, việc bị xóa một phần hoặc toàn bộ khu vực này sẽ làm giảm khả năng sinh sản. Chỉ định xét nghiệm vi mất đoạn AZF khi người bệnh có số lượng tinh trùng ít (<5 triệu tinh trùng/ml), liên quan đến nguyên nhân vô sinh nam tại tinh hoàn, với những trường hợp có tinh trùng sẽ được dỉ định IVF-ICSI để giúp các cặp vợ chồng có con.

Với các trương hợp này con trai sẽ mang cùng đột biến vi mất đoạn giống cha hoặc tình trạng thậm chí xấu hơn cha; do đó người bệnh bắt buộc phải được tư vấn di truyền. Cha mẹ cần được tư vấn di truyền về nguy cơ sinh con bị ảnh hưởng bởi hội chứng Turner (45, X0) hoặc các kiểu hình bất thường khác liên quan đến khảm tại cặp nhiễm sắc thể giới tính.

Phân tích các đột biến đơn gen

Phân tích gen CFTR

Xơ nang là bệnh di truyền gen lặn. Nguyên nhân gây bệnh do sự hiện diện của các đột biến trong cả hai bản sao của gen đối với chất điều hòa protein dẫn truyền màng xơ nang (CFTR). Những người có một gen đột biến là người vận chuyển và chủ yếu là bình thường. Dấu hiệu và các triệu chứng có thể bao gồm nhiễm trùng xoangtăng trưởng kémphân béongón tay và ngón chân dùi trống, và vô sinh ở hầu hết nam giới.

Phân tích các đột biến gen khác

Thực tế có hàng ngàn gen liên quan đến vô sinh nam, tuy nhiên theo một số nghiên cứu thì việc xác định một gen gây bệnh duy nhất không thực sự có tác dụng khi có khoảng 2300 gen được biểu hiện trong tinh hoàn và hàng trăm trong số chúng ảnh hưởng đến khả năng sinh sản có thể góp phần gây vô sinh nam. Vấn đề là khoảng 50% các trường hợp vô sinh có liên quan đến một hoặc nhiều khiếm khuyết di truyền nhưng nguyên nhân di truyền vẫn không giải thích được cho khoảng 20% bệnh nhân. Hy vọng với công nghệ giải trình tự NGS các nhà khoa học sẽ giúp chúng ta mở rộng kiến thưc di truyền hơn nữa trong lĩnh vực này.

Vô sinh nữ

Ngược lại với vô sinh nam, hiện tại nguyên nhân di truyền của vô sinh nữ ít được biết đến. Các bất thường di truyền gây biểu hiện duy nhất là vô sinh là rất hiếm; phổ biến hơn là các bất thường di truyền gây ra các hội chứng góp phần gây vô sinh nữ.

Hiện tại các xét nghiệm di truyền chủ yếu chỉ định cho nhóm phụ nữ bị hội chứng suy buồng trứng sớm, hoặc có tình trạng sảy thai liên tiếp. Các xét nghiệm vẫn chỉ giới hạn ở karyotype (bộ nhiễm sắc thể) và các đột biến ở gen FMR1.

Xét nghiệm Karyotype (bộ nhiễm sắc thể)

Do các bất thường ở bộ nhiễm sắc thể đều có thể ảnh hưởng đáng kể đến khả năng thụ thai và nguy cơ sảy thai nên xét nghiệm phân tích bộ nhiễm sắc thể luôn dược khuyến cáo thực hiện. Các đột biến cấu trúc quan trọng nhất ở vô sinh nữ là các đột biến chuyển đoạn cân bằng nhiễm sắc thể, các đột biến này sẽ chịu trách nhiễm do sự dừng ở pha giảm phân hoặc các biến đổi cấu trúc của nhiễm sắc thể X.

Bệnh nhân có chuyển đoạn nhiễm sắc thể có nguy cơ vô sinh cao hơn, bao gồm suy sinh dục với vô kinh nguyên phát hoặc thứ phát hoặc kinh thưa. Với những người mang chuyển đoạn cân bằng nhiễm sắc thể thì sức khỏe của họ thường không có vấn đề gì, tuy nhiên trong quá trình phát sinh giao tử thông tin di truyền của các giao tử sẽ bị mất cân bằng, do đó những người này sẽ có biểu hiện vô sinh hoặc xảy thai lặp lại nhiều lần.

Phụ nữ có bộ nhiễm sắc thể bình thường khi tạo trứng sẽ có tỷ lệ nhất định trứng có bất thường về mặt nhiễm sắc thể do lỗi xảy ra trong quá trình trao đổi chéo trong quá trình giảm phân. Ba nhóm bất thường thường gặp là 45X, tam bội hoặc đa bội. Tỷ lệ sản sinh ra trứng bất thường về nhiễm sắc thể tăng theo tuổi của người mẹ. Những bất thường này có thể phát hiện được khi phân tích di truyền của giao tử hoặc của phôi trước khi chuyển phôi với những người được thực hiện hỗ trợ sinh sản, sàng lọc các phôi dị bội (có bộ nhiễm sắc thể bất thường) và chỉ chuyển các phôi chỉnh bội (có bộ nhiễm sắc thể bình thường).

Hội chứng Fragile X

Là một rối loạn do đột biến di truyền trội của gen FMR1. Nguyên nhân là do sự xuất hiện lặp lại của bộ ba CGG trên 200 lần trong gen FMR1 (Fragile X Mental Retardation 1) hoặc do vi mất đoạn của gen FMR2 (Fragile X Mental Retardation 2).

Người nữ mang gen FMR1 tiền đột biến (khi số lượng lặp lại CGG trong khoảng từ 55 đến 200) hoặc vi mất đoạn FMR2 có biểu hiện rối loạn kinh nguyệt, giảm dự trữ buồng trứng và suy buồng trứng sớm. Những người nữ có tiền sử gia đình có người có các biểu hiện lâm sàng này cũng nên được chỉ định xét nghiệm di truyền phân tử.

Phần lớn các trường hợp do nguyên nhân di truyền gây suy buồng trứng sớm có liên quan đến bất thường của nhiễm sắc thể X. Chỉ một số hiếm trường hợp là do các bất thường tại các nhiễm sắc thể khác. Xác định các đột biến một cách kịp thời là rất quan trọng trong quản lý sức khỏe sinh sản, trường hợp cần thiết, lựa chọn các chương trình chẩn đoán di truyền tiền làm tổ: mục đích là xác định các biểu hiện lâm sàng cụ thể- chỉ định các xét nghiệm di truyền cần thiết – đưa ra hướng quản lí, điều trị người bệnh theo hướng cá thể hóa.

Phương pháp di truyền phân tử trong việc xác định các bệnh di truyền có thể lây truyền sang con cái

xét nghiệm di truyền
PGT được thực hiện từ một lượng nhỏ mẫu sinh học, từ một đến mười tế bào từ phôi giai đoạn phôi dâu hoặc giai đoạn phôi nang.

Những biến đổi di truyền ở mức độ gen hoặc nhiễm sắc thể là nguyên nhân gây tử vong chu sinh ở khoảng 20-25%. Nhờ sự phát triển của y học và đặc biệt là di truyền y học, việc sàng lọc người mang đã trở lên rộng rãi. Việc xác định các cặp vợ chồng có nguy cơ di truyền một bệnh rối loạn di truyền cụ thể sang con của họ đưa đến khả năng lựa chọn phương pháp sinh sản sáng suốt cho họ trong tương lai. Nếu người vợ hoặc chồng là người mang gen bị đột biến gây ra một bệnh di truyền, thai nhi nguy cơ mắc bệnh lý đó.

Đã có các xét nghiệm di truyền cho khoảng 2000 rối loạn di truyền, bao gồm các bệnh phổ biến như: thiếu máu hồng cầu hình liềm, bệnh xơ nang, bệnh teo cơ cột sống hoặc các tình trạng phức tạp hơn nữa như chậm phát triển tâm thần và tim bẩm sinh.

Được khám và tư vấn di truyền trước khi mang thai là rất quan trọng để nhận ra nguy cơ di truyền, đưa ra các xét nghiệm xác định, tư vấn về nguy cơ cũng như hướng xử lý. Trên thực tế, sàng lọc người mang gen trước mang thai cung cấp thông tin di truyền cho nhiều bệnh lý; do vậy các cặp vợ chồng có thể đưa ra quyết định sinh sản dựa trên kết quả của họ.

Ở giai đoạn trước khi mang thai hoặc giai đoạn trước sinh, có các kĩ thuật để xác định một đột biến di truyền di truyền sang con từ các cặp vợ chồng mang gen bệnh. Mỗi kĩ thuật được áp dụng trong một giai đoạn nhất định của thai kỳ hoặc một giai đoạn nhất định của phôi trong một chu kỳ thụ tinh trong ống nghiệm

Kỹ thuật chẩn đoán trước sinh PND là kĩ thuật xâm lấn, thực hiện trên AND chiết xuất từ các tế bào của thai nhi được lấy bằng kĩ thuật sinh thiết gai rau (CVS) từ tuần thứ 11 đến tuần thứ 13 của thai kỳ hoặc kỹ thuật chọc ối (AMC) được thực hiện từ tuần thứ 15 đến tuần thứ 20 của thai kỳ, kết quả sẽ có sau 7- 15 ngày.

Hiện nay các nhà khoa học đang phát triển phương pháp chẩn đoán tiền sinh không xâm lấn (NIPD) của bệnh lý đơn gen, đây là phương pháp dựa trên sự phát hiện các gen bị đột biến của thai nhi trong máu mẹ ở giai đoạn tuổi thai sớm (khoảng 10 tuần tuổi). Tuy nhiên, việc sàng lọc di truyền tiền sinh không xâm lấn (NIPT) của các tế bào tự do nguồn gốc thai nhi (DNA) để sàng lọc các nhiễm sắc thể 21, 18, 13, X và Y đã được các bác sỹ lâm sàng chấp nhận thì NIPD vẫn còn gặp nhiều thách thức. Hiện nay NIPD được các nhà lâm sàng chấp nhận sử dụng trong các trường hợp bệnh lý liên quan đến các nhiễm sắc thể giới tính và RHD. Đã có các nghiên cứu về áp dụng NIPD trong các bệnh lý đơn gen như beta thalassemia, tăng sản tuyến thượng thận bẩm sinh, loạn dưỡng cơ Duchenne và Becker.

Chẩn đoán di truyền tiền làm tổ (PGT) có năng lực chẩn đoán khá tương tự chẩn đoán tiền sản PND truyền thống, lợi thế của PGT là việc chẩn đoán di truyền được tiền hành từ giai đoạn sớm, giai đoạn phôi thai. Chỉ có phôi không có mang bệnh lý được chuyển vào tử cung của người mẹ, tránh được việc bắt buộc phải phá thai điều trị. Ngay cả các cặp vợ chồng có thể có thai tự nhiên, PGT yêu cầu bắt buộc phải tiến hành một chu kỳ Thụ tinh trong ống nghiệm bao gồm các bước: thu nhận trứng từ người vợ, tinh trùng từ chồng; Tiến hành thụ tinh cho trứng bằng phương pháp bơm tinh trùng vào bào tương noãn, nuôi cấy phôi, sinh thiết phôi ngày 3 hoặc ngày 5, phân tích di truyền, chuyển phôi.

PGT được thực hiện từ một lượng nhỏ mẫu sinh học, từ một đến mười tế bào từ phôi giai đoạn phôi dâu hoặc giai đoạn phôi nang. Có một vài ý kiến đánh giá về sự bất lợi của việc sinh thiết phôi hoặc về kết quả khảm giữa giai đoạn phôi dâu và giai đoạn phôi nang. Tuy nhiên, năm 2018, Hội chẩn đoán di truyền tiền làm tổ cho thấy không có sự khác biệt về tác động không tốt nếu người thục hiện là người có nhiều kinh nghiệm về sinh thiết.

Xem thêm:

Xét nghiệm di truyền không xâm lấn cho sàng lọc phôi (Ni-PGT)

Tăng Prolactin trong máu và nguy cơ vô sinh

Tìm hiểu thủ thuật lấy tinh trùng ở nam giới