Xét nghiệm sinh học phân tử (molecular diagnosis) là một trong những phương pháp kỹ thuật xét nghiệm tân tiến đang được sử dụng phổ biến rộng rãi trong ngành y học ngày nay. Kỹ thuật này ra đời vào cuối thế kỷ XX dựa trên phương pháp khuếch đại chuỗi PCR tạo ra các phản ứng PCR để từ đó giúp nhận diện và định lượng các yếu tố nguyên nhân gây nên bệnh. Hiện phương pháp này được ứng dụng phổ biến trong chẩn đoán các bệnh lý như HIV, HBV,.. qua việc tiến hành làm HBV đo tải hệ thống tự động, HBV đo tải lượng Real-time PCR…
1. Xét nghiệm sinh học phân tử là gì?
Xét nghiệm sinh học phân tử là một thuật ngữ dùng để nói về các xét nghiệm nhằm phát hiện các chỉ thị sinh học ở mức độ phân tử như các đoạn acid nucleic, các gen hoàn chỉnh hay thậm chí là các bộ gen của vi sinh vật. Xét nghiệm sinh học phân tử là một phản ứng tổng hợp chuỗi gen PCR, là một bước tiến nhảy vọt từ thành công của kỹ thuật nhận dạng và giải trình gen. Kỹ thuật này nhằm giúp việc xác định nguyên nhân gây bệnh được nhanh chóng và chính xác hơn để phục vụ cho quá trình điều trị được hiệu quả hơn.
Trong xét nghiệm sinh học phân tử, người ta bắt buộc phải sử dụng chứng dương và chứng âm. Chứng dương là các mẫu chứng có chứa đoạn ADN/ARN mục tiêu đã được biết trước. Chứng âm là những mẫu chứng không có đoạn ADN/ARN mục tiêu để nhằm giúp kiểm soát được quá trình nhiễm chéo khi thực hiện các phản ứng.
Xét nghiệm sinh học phân tử sử dụng 2 kỹ thuật chính đó là kỹ thuật tổng hợp PCR và kỹ thuật Real-time PCR.
- Kỹ thuật tổng hợp PCR: Giúp nhận diện vi khuẩn một cách nhanh chóng dựa trên phản ứng PCR. Trong mỗi phản ứng tổng hợp PCR sẽ có khoảng 20-35 vòng, sau mỗi vòng thì DNA sẽ được khuếch đại lên theo hệ số mũ. Để có kết quả chính xác, trong kỹ thuật này cần lưu ý lấy bệnh phẩm tiến hành xét nghiệm trong nồng độ thích hợp, điều nhiệt đúng với từng giai đoạn. Trường hợp sai sót, phản ứng PCR xảy ra với hiệu suất thấp, thậm chí có thể không xảy ra dẫn đến phản ứng PCR âm tính mặc dù biểu hiện lâm sàng của bệnh nhân rất rõ. Đôi khi, vô tình để xảy ra phản ứng nhiễm chéo giữa các mẫu chứng thì sẽ có phản ứng PCR dương tính ngay cả khi biểu hiện trên lâm sàng của bệnh nhân rất mờ nhạt, không rõ ràng.
- Kỹ thuật Real-time PCR: kỹ thuật này gần tương tự như kỹ thuật PCR, tuy nhiên ở đây có thêm một thiết bị ghi tín hiệu khi xả ra phản ứng tổng hợp PCR. Dựa trên việc so sánh số vòng mẫu thử và số vòng của mẫu chuẩn đạt được trong cũng một khoảng thời gian xảy ra phản ứng, từ đó sẽ tính được số vòng mẫu thử gấp bao nhiêu lần số vòng mẫu chuẩn, rồi dựa vào đó người ta tính được nồng độ DNA của mẫu thử.
2. Ứng dụng xét nghiệm sinh học phân tử trong chẩn đoán HBV và HIV
2.1. Xét nghiệm sinh học phân tử ở HBV
Ứng dụng trong chẩn đoán HBV, người ta sử dụng các xét nghiệm sinh học phân tử để làm HBV đo tải lượng hệ thống tự động: Để giúp nhận diện vi khuẩn HBV, đồng thời xác định số lượng virus trước khi điều trị, do đó có thể theo dõi số lượng của virus trong suốt quá trình điều trị, đánh giá được sự biến động tăng giảm để có thể điều trị kịp thời. Bệnh phẩm sử dụng: 4ml máu có chống đông EDTA hoặc 1,2ml huyết tương của người bệnh. Kết quả xét nghiệm sẽ có sau 3 ngày. HBV đo tải lượng Real-time PCR: Như đã nói ở trên, kỹ thuật này tương tự như PCR nhưng có thêm thiết bị tính toán về mốc thời gian xảy ra phản ứng PCR để có thể xác định được số lượng và nồng độ của mẫu thử trong giai đoạn này. Điều này có thể giúp chẩn đoán chính xác hơn về tình trạng cũng như giai đoạn của bệnh và sự phát triển của các yếu tố gây bệnh. Điều này rất có ích cho việc điều trị.
Ngoài ra để hỗ trợ chẩn đoán được chính xác còn sử dụng các kỹ thuật:
- Định tính HBV bằng kỹ thuật PCR: phát hiện DNA của HBV trong máu hoặc trong tế bào gan ngay cả khi HBsAg đã biến mất.
- Phương pháp này có độ nhạy và có độ đặc hiệu cao.
- Xác định kiểu gen HBV bằng kỹ thuật giải trình tự hoặc RFLP. HBV có 8 kiểu gen khác nhau trong đó genotype là kiểu gen liên quan khá nhiều đến tiến triển của bệnh, sự kháng thuốc và đột biến. Nghiên cứu lâm sàng cho thấy genotype C đáp ứng kém với các thuốc kháng virus nhưng lại có nguy cơ đột biến và ung thư cao hơn so với genotype B. Do đó, việc xác định kiểu gen có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc chẩn đoán, điều trị cũng như tiên lượng bệnh.
- Xét nghiệm sinh học phân tử còn có thể tham gia vào việc xác định khả năng kháng thuốc của bệnh nhân viêm gan B mạn tính.
Tương tự như xét nghiệm sinh học phân tử ở HBV, đối với HCV người ta cũng tiến hành định tính bằng kỹ thuật PCR, đo tải lượng virus HCV, xác định kiểu gen HCV.
2.2. Xét nghiệm sinh học phân tử ở HIV
Cũng giống như chẩn đoán HBV, để chẩn đoán HIV, trong học sử dụng sinh học phân tử để làm HIV đo tải lượng hệ thống tự động để qua đó giúp chẩn đoán định lượng số lượng virus đang có trong cơ thể rồi từ đó đưa ra chẩn đoán chính xác để có phương án điều trị tối ưu nhất đồng thời giúp tiên lượng bệnh.
- Bệnh phẩm để làm xét nghiệm sinh học phân tử chẩn đoán HIV: 4ml máu chống đông EDTA hoặc 1,5ml huyết thương.
- Kết quả xét nghiệm sẽ có sau 1 tuần kể từ ngày làm xét nghiệm.
Thực tế trên lâm sàng có rất nhiều các vi sinh gây bệnh khác nhau đặc biệt là các chủng mới như HIV, HCV, HCV, SARS… hay đơn giản là các chủng nấm mà nếu như chỉ dùng các phương pháp xét nghiệm vi sinh thông thường cổ điển sẽ không thể xác định hay đáp ứng chậm để có thể đưa ra một chẩn đoán chính xác kịp thời, khi đó, phương pháp xét nghiệm sinh học sẽ đưa đáp ứng được những yếu tố này, giúp chẩn đoán nhanh, chính xác và hiệu quả cho việc điều trị.
Giống như trong chẩn đoán HBV, HIV, để chẩn đoán các bệnh lý khác như viêm gan virus C, bệnh lý do nấm chlamydia, do adenovirus, dengue virus hay mycoplasma…người ta cũng sử dụng xét nghiệm sinh học phân tử với kỹ thuật tổng hợp PCR và Real-time PCR để chẩn đoán.
Xét nghiệm sinh học phân tử là một kỹ thuật xét nghiệm cao, đòi hỏi người thực hiện phải có chuyên môn nghiệp vụ cao, có kinh nghiệm , đồng thời chi phí thực hiện cũng khá tốn kém. Do đó, chỉ định xét nghiệm sinh học phân tử chỉ được đưa ra khi các phương pháp kỹ thuật xét nghiệm cổ điển không có đáp ứng, không thể đưa ra được chẩn đoán chính xác cho phía điều trị.