Di truyền học là gì 383

Kính hiển vi sinh học trong ứng dụng di truyền học tế bào

Giới thiệu chung

 Di truyền học tế bào (Cytogenetics) là một nhánh của di truyền học, chuyên nghiên cứu cấu trúc và chức năng của tế bào, đặc biệt là các nhiễm sắc thể. Di truyền học tế bào bao gồm cả phạm vi phân tích nhiễm sắc thể băng G (G-banded), các kỹ thuật băng di truyền tế bào khác hay di truyền học tế bào phân tử hoặc lai tại chỗ phát huỳnh quang (FISH) và lai tạo gen so sánh (CGH).

 

"/

 

 

 

 

 Phạm vi ứng dụng

 

 

 

Kính hiển vi sinh học được sử dụng cho nhiều mục đính nghiên cứu trong lĩnh vực di truyền học tế bào. Mục tiêu đầu tiên đó là tìm ra các pha giữa được quan tâm và có chất lượng tốt, kế tiếp là tạo dựng biểu nhân đồ của nhiễm sắc thể dựa trên khoảng 20 pha giữa chất lượng. Biểu nhân đồ có thể tạo dựng bằng kỹ thuật chụp ảnh, những thao tác này ngày càng được thực hiện nhiều hơn bởi hệ thống kỹ thuật số, ví dụ như hệ thống QCW của Leica tích hợp với phần mềm Chantal. Các pha giữa thường được quan sát trước với vật kính 10x và 40x. Quá trình đánh giá cuối cùng sẽ được thực hiện với vật kính ngâm dầu chất lượng cao 100x. Máy ảnh và phần mềm hiển vi là các tùy chọn cần thiết cho ứng dụng này. Phương pháp quan sát các pha giữa phổ thông nhất là kỹ thuật trường sáng. Các phương pháp quan sát khác như huỳnh quang (huỳnh quang FISH) đôi khi cũng được sử dụng.

 

 

"/

 

 

 

Giải pháp Leica: Kính hiển vi sinh học Leica DM 1000/2000/2500/3000

 

 

Kính hiển vi sinh học Leica DM 1000/2000/2500/3000 được thiết kế chuyên cho các các phòng thí nghiệm sinh học, y tế và lâm sàng mà ở đó trọng tâm là chuẩn đoán tế bào và bệnh lý.

 

 

 width=

 

 

Kính hiển vi sinh học Leica DM 1000 (LED)

 

 

 

Máy ảnh kỹ thuật số Leica

 

Dễ dàng. Tốc độ. Chất lượng.

 

Được lựa chọn để tối ưu hóa khả năng quan sát, dễ dùng và chụp ảnh tốc độ cao.

 

 

 width=

 

Máy ảnh CCD đã năng Leica DFC7000 T

 

 

 

Nền tảng phần mềm Leica Application Suite X (LAS X)

 

Leica LAS X là một nền tảng phần mềm sử dụng đơn giản, được thiết kế chuyên cho ứng dụng nghiên cứu khoa học sự sống, đặc biệt cho các ứng dụng huỳnh quang từ chụp ảnh hiển vi phổ thông đến nâng cao trong nghiên cứu y sinh.

 

 

 width=

 

 

Giao diện nền tảng phần mềm Leica LAS X

 

Ứng dụng di truyền học trong dùng thuốc

 

Vì vậy, thuật ngữ “pharmacogenomics” (hệ gene dược lý) đang ngày càng trở nên phổ biến hơn. Hệ gene dược lý bao gồm việc tìm hiểu sự khác biệt trong bộ gene mỗi người và ảnh hưởng của những biến đổi di truyền đến tác dụng của thuốc nhằm nâng cao an toàn và cải thiện hiệu quả điều trị trên từng cá nhân.

Hệ gene dược lý nâng cao hiệu quả và an toàn điều trị

Mỗi người đều sở hữu một bộ gene riêng biệt không giống bất kỳ ai. Bộ gene chính là “bản thiết kế” để xây dựng nên một con người. Bộ gene vẫn tương đối giống nhau ở mỗi người, chỉ khác ở một vài biến thể di truyền nhỏ, được gọi là đa hình. Trong khi nhiều đa hình không làm thay đổi đáng kể chức năng gene thì số khác lại ảnh hưởng đến biểu hiện hoặc cấu trúc gene và cuối cùng là hoạt động của protein mã hóa. Đây là những thông tin được quan tâm đặc biệt liên quan đến việc chẩn đoán và điều trị.

Hệ gene dược lý với mục đích nâng cao an toàn và hiệu quả điều trị bằng cách sử dụng thông tin di truyền để đưa ra quyết định sử dụng thuốc hợp lý. Các biến thể di truyền ảnh hưởng đến đáp ứng của thuốc được xác định. Dựa vào đặc điểm của những biến thể này để phân tầng bệnh nhân thành các nhóm phụ, rồi từ đó kê đơn thuốc cụ thể cho từng nhóm. Vì vậy, hệ gene dược lý sẽ là nền tảng của y học phân tầng hay cá nhân hóa việc chăm sóc sức khỏe cộng đồng trong tương lai.

Hệ gene dược lý nhằm mục đích hỗ trợ trong việc đưa ra quyết định lâm sàng khi cân nhắc giữa lợi ích – nguy cơ trong điều trị.

Gene có tác động tới tác dụng của thuốc.

Gene có tác động tới tác dụng của thuốc.

Xác định gene đột biến để thiết kế thuốc mới

Người ta ước tính rằng hơn 97% dân số thế giới mang ít nhất một biến thể trong một gene có thể ảnh hưởng đến phản ứng của thuốc bằng cách làm rối loạn các quá trình dược động học hoặc dược lực học trong cơ thể. Ví dụ, một số biến thể di truyền tác động đến dược động học của thuốc bằng cách ảnh hưởng đến các gene liên quan đến các quá trình hấp thụ, phân bố, chuyển hóa, thải trừ trong cơ thể, bao gồm cả enzym chuyển hóa và enzym vận chuyển thuốc. Các biến thể di truyền cũng có thể ảnh hưởng đến cả tác dụng dược lực của thuốc trên bệnh nhân.

 

 

Phần lớn các phản ứng bất lợi của thuốc (ADR) dẫn đến nhập viện là phản ứng loại A (trên 80%), đây là những phản ứng dự đoán được nhờ vào hiểu biết về tác dụng dược lý của thuốc. Nguyên nhân các phản ứng có hại này thường là do hoạt động quá mức của thuốc thông qua việc tăng tiếp nhận hoặc tăng độ nhạy cảm của cơ thể với thuốc.

Việc xác định đột biến cũng đang được dùng để thiết kế các loại thuốc mới, sử dụng ở những bệnh nhân mang các đột biến này, đặc biệt là trong điều trị ung thư.

Vai trò của enzym trong chuyển hóa thuốc

CYP450 là hệ thống enzym đóng vai trò quan trọng các hoạt động sinh lý của cơ thể, trong đó có chuyển hóa thuốc. Ảnh hưởng của môi trường đối với hoạt động chuyển hóa của enzym và phản ứng của thuốc đã được nhắc đến rất nhiều trong các chương trình dược phẩm (ví dụ như tương tác thuốc với thuốc, thuốc với thực phẩm). Tuy nhiên, một số lượng lớn các gene CYP có tính đa hình và do đó, xác định được ảnh hưởng của di truyền đối với sự thay đổi trong chuyển hoá thuốc là rất quan trọng.

Khi xác định được kiểu hình của enzym chuyển hóa, các nhà khoa học sẽ dự đoán được khả năng chuyển hóa từng loại thuốc ở từng bệnh nhân, qua 4 kiểu hình hoạt động khác nhau: Enzym chuyển hóa chậm, enzym chuyển hóa trung bình, enzym chuyển hóa nhanh (bình thường) và enzym chuyển hóa siêu nhanh. Từ đó sẽ hiểu được cơ chế tại sao một loại thuốc này được sử dụng trên các bệnh nhân cùng tuổi tác, cân nặng… nhưng ở người này lại gặp phản ứng thuốc (ADR) còn người kia lại không.

Chẳng hạn với kiểu hình enzym chuyển hóa siêu nhanh có liên quan đến các trường hợp tử vong do quá liều morphin ở bệnh nhân dùng codein. Do kiểu hình này đã làm tăng chuyển hóa codein thành morphin. Hoặc với enzym chuyển hóa chậm đối với thuốc clopidogrel sẽ có nguy cơ cao gặp phải những biến chứng nguy hiểm tính mạng, chẳng hạn như huyết khối stent.

Ngoài việc xác định chức năng các enzym, đa hình cũng ảnh hưởng đến protein vận chuyển thuốc. Gene mã hóa cho protein chịu trách nhiệm cho việc vận chuyển nhiều hợp chất trong cơ thể, bao gồm cả statin. Một số biến thể gene mã hóa có liên quan đến sự kém hấp thụ statin (đặc biệt là simvastatin) dẫn đến nguy cơ không dung nạp simvastatin, tăng thời gian tồn đọng thuốc trong cơ thể khiến tình trạng bệnh lý nặng hơn.

Hệ gene dược lý giúp chúng ta có được cái nhìn sâu sắc về cơ chế gây ra các ADR và có thể dự đoán được một số ADR đặc biệt. Việc cá nhân hóa trong điều trị sẽ giúp giảm ADR, cung cấp các dịch vụ chăm sóc sức khoẻ một cách hiệu quả hơn và tiết kiệm chi phí thuốc.

Những khó khăn khi thực hiện lâm sàng

Hiện nay, việc ứng dụng hệ gene dược lý vào thực hành lâm sàng tiêu chuẩn vẫn đang còn bị hạn chế. Đầu tiên phải kể đến đó là thuật ngữ “pharmacogenomics” còn khá mới mẻ và từ các nhà chuyên môn đến bệnh nhân vẫn chưa sẵn sàng đón nhận… Một trở ngại lớn khác – đó là chi phí cho các thử nghiệm. Để xác định được bộ gene người đầu tiên trên thế giới là hơn 3 tỷ USD. Với sự ra đời của công nghệ giải mã trình tự gene thế hệ mới thì chi phí này hiện tại là dưới 1.000USD. Tuy nhiên, việc thiếu hụt thiết bị, nhân viên được đào tạo và sự kiểm soát nghiêm ngặt về chất lượng vẫn đang tạo nên những rào cản khiến người dân khó có thể tiếp cận được với công nghệ mới này.

DS. Trần Ngọc Thịnh

((Theo pharmaceutical-journal))

 

Yếu tố di truyền quyết định trọng lượng cơ thể

 

Một nghiên cứu mới lần đầu tiên cho thấy có sự liên kết giữa đột biến gen trong một đoạn gen của hệ gen người với khả năng tăng nguy cơ thiếu cân.

 src=

Hình ảnh minh họa đoạn DNA ở vị trí gen 16p11.2 có liên quan tới sự rối loạn trọng lượng cơ thể người

trên bìa tạp chí Nature ( số 7367)

Tình trạng bị thiếu cân trầm trọng được xác định khi chỉ số khối cơ thể ở mức dưới 18,5. Đây là mức hiển thị tình trạng sức khỏe đáng báo động. Tình trạng này chiếm khoảng 3,6% dân số ở các nước công nghiệp phát triển và gây ra tỷ lệ tử vong cao gấp đôi so với các đối tượng khỏe mạnh khác.

Yếu tố di truyền quyết định 70% trọng lượng cơ thể, 30 % còn lại phụ thuộc vào các yếu tố môi trường (bao gồm chế độ ăn uống và vận động). Đoạn DNA liên quan đến yếu tố di truyền nằm ở vị trí gen 16p11.2, trên phần nhánh ngắn của nhiễm sắc thể số 16, tồn tại dưới dạng hai bản sao ở hầu hết các cá thể. Tuy nhiên, đoạn DNA này rất dễ xảy ra các biến dị di truyền, chủ yếu là thiếu hụt DNA (thiếu 1 bản sao) hoặc nhân đôi DNA (thành 3 bản sao). “Năm ngoái, chúng tôi đã phát hiện ra rằng sự thiếu hụt gen trên đoạn DNA được nghiên cứu có liên quan đến việc tăng nguy cơ béo phì ở người. Mục đích của cuộc nghiên cứu mới là nhằm đánh giá xem liệu biến dị trái ngược, tức là biến dị nhân đôi DNA –  ở vị trí gen 16p11.2 – có liên quan gì đến việc tăng nguy cơ thiếu cân”, Philippe Froguel, Trưởng nhóm nghiên cứu hợp tác quốc tế1,  Imperial College tại London (Anh) giải thích.

Nghiên cứu về yếu tố di truyền học này có sự tham gia của các nhà nghiên cứu ở cả hai nước Anh ( Imperial College London) và Pháp2, được thực nghiệm trên hơn 95000 người lớn và trẻ em đang sinh sống tại các nước Pháp, Anh, Thụy Sỹ và Mỹ.  Các nhà nghiên cứu đã phát hiện có tổng cộng 138 đối tượng có thêm một bản sao ở vị trí gen 16p11.2. Đối với những người này, nguy cơ bị thiếu cân cao hơn gấp 23 lần ở nam giới và gấp 5 lần ở nữ giới so với người bình thường có 2 bản sao. Froguel nhận xét: ” Theo xu hướng thông thường, người ta hay đổ lỗi cho cha mẹ vì những rối loạn cân nặng của trẻ. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng chỉ có rất ít hành vi của các bậc cha mẹ gây ảnh hưởng đến vấn đề này”.

Trong số 28 gen bao quanh vị trí gen 16p11.2, có một số gen được biểu hiện cao trong các tế bào thần kinh và đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện chức năng của bộ não. Những phát hiện mới cho thấy một số gen còn tham gia vào việc điều tiết cảm giác no ở người. Các gen này có thể là nguyên nhân gây ra bệnh béo phì hoặc thiếu cân ở các cá thể. Vì vậy, bước tiếp theo của các nhà nghiên cứu là tập chung vào các gen cá biệt nhằm xác định cơ chế hoạt động, theo đó xác định chính xác cơ chế nhân đôi hay thiếu hụt gen có thể làm tăng hoặc giảm cảm giác no.

Các nhà khoa học cũng đang cố gắng xác định thêm các yếu tố quyết định trọng lượng cơ thể theo di truyền bằng cách nghiên cứu các đoạn gen tiềm năng khác trong hệ gen người. “Cuối cùng, những nghiên cứu này sẽ giúp chúng tôi xây dựng chế độ ăn uống cụ thể đối với những người mang gen đột biến và làm rõ hơn rằng tình trạng thiếu cân hay béo phì không nhất thiết do các yếu tố môi trường quyết định”, Froguel kết luận.

(Theo CNRS)

Nguyễn Lý-Mai Lan

01.S.Jacquemont et al, “ Mirror extreme BMI phenotypes associated with gene dosage at the chromosome 16p11.2 locus,” Nature, 2011.478:97-102.

02.Laboratoire génomique et maladies métaboliques (CNRS / Université de Lille-II / Institut Pasteur de Lille).

Các bài viết khác:

Di truyền học – VOER

 

Di truyền học là một bộ môn sinh học, nghiên cứu về tính di truyền và biến dị ở các sinh vật. Kể từ thời tiền sử, thực tế về việc các sinh vật sống thừa hưởng những đặc tính từ bố mẹ đã được ứng dụng để tăng sản lượng cây trồng và vật nuôi, thông qua quá trình sinh sản chọn lọc hay chọn lọc nhân tạo. Tuy nhiên, di truyền học hiện đại, tìm hiểu về quá trình di truyền, chỉ được ra đời vào giữa thế kỷ 19 với những công trình của Gregor Mendel. Dù không hiểu về nền tảng vật chất của tính di truyền, Mendel vẫn nhận biết được rằng sinh vật thừa kế những tính trạng theo một cách riêng rẽ – mà trong đó những đơn vị cơ bản của di truyền được gọi là gen.

Các gen tương ứng với những vùng nằm trong ADN, một cao phân tử được cấu thành từ bốn loại đơn phân nucleotide; chuỗi những nucleotide này mang thông tin di truyền ở sinh vật. ADN trong điều kiện tự nhiên có dạng chuỗi xoắn kép, trong đó nucleotide ở mỗi chuỗi liên kết bổ sung với nhau. Mỗi chuỗi lại có thể hoạt động như một khuôn để tổng hợp một chuỗi bổ sung mới – đó là cách thức tự nhiên tạo nên những bản sao của gen mà có thể được di truyền lại.

Chuỗi nucleotide trong gen có thể được phiên mã và dịch mã trong tế bào để tạo nên chuỗi các axít amin, hình thành protein; trình tự của các axít amin trong protein cũng tương ứng với trình tự của các nucleotide trong gen. Trình tự này được biết với tên mã di truyền. Nó xác định cách thức gập xoắn trong cấu trúc ba chiều của phân tử protein; cấu trúc này tiếp đó quy định nên chức năng của protein. Những protein sẽ thực hiện hầu hết các chức năng cần thiết cho sự sống của tế bào. Một thay đổi nhỏ của gen trong phân tử ADN cũng sẽ dẫn đến thay đổi trình tự axít amin, thay đổi cấu trúc và chức năng của protein, và điều này có thể tác động không nhỏ lên tế bào cũng như toàn bộ cơ thể sống.

Dù di truyền đóng một vai trò to lớn trong sự hình thành và hoạt động của sinh vật, thì sự kết hợp giữa yếu tố di truyền và những gì sinh vật trải qua mới xác định được kết quả sau cùng. Một ví dụ, trong khi gen có thể quy định nên chiều cao của một người, thì dinh dưỡng và sức khỏe của người đó trong thời niên thiếu cũng có ảnh hưởng không nhỏ.

Gregor Mendel, “người cha của di truyền học”

Khoa học di truyền được khởi đầu với công trình ứng dụng và lý thuyết của Mendel từ giữa thế kỷ 19, tuy nhiên trước đó vẫn tồn tại những quan điểm khác nhau về di truyền. Từ thế kỷ V trước Công nguyên, Hippocrates và Aristotle đã lần lượt đưa ra những lý thuyết của riêng mình, mà đã có ảnh hưởng không nhỏ đến các học thuyết khác sau đó. Nếu Hippocrates cho rằng các vật liệu sinh sản (“humor”) được thu thập từ tất cả các phần của cơ thể và truyền cho thế hệ con, thì Aristotle lại phản bác lại ý kiến này, nêu ra rằng sự sinh sản bắt nguồn từ chất dinh dưỡng, trên con đường đi tới các bộ phận cơ thể thì bị chệch tới phần sinh sản, và bản chất các chất này vốn đã quy định cho cấu tạo các phần cơ thể khác nhau. Ở thời kỳ Mendel sống, một thuyết phổ biến là quan niệm về di truyền hòa hợp (blending): cho rằng các cá thể thừa kế từ bố mẹ một hỗn hợp pha trộn các tính trạng, ví dụ như lai cây hoa đỏ với hoa trắng sẽ cho ra hoa hồng[7]. Nghiên cứu của Mendel đã bác bỏ điều này, chỉ ra tính trạng là sự kết hợp các gen độc lập với nhau hơn là một hỗn hợp liên tục. Một thuyết khác cũng nhận sự ủng hộ thời đó là sự di truyền các tính trạng tập nhiễm: tin rằng sinh vật thừa kế những tính trạng đã được biến đổi do quá trình luyện tập và nhiễm ở bố mẹ. Học thuyết này, chủ yếu gắn với Jean-Baptiste Lamarck, hiện nay không được di truyền học hiện đại thừa nhận[8]; khi sự tập nhiễm của cá thể thực tế không ảnh hưởng đến các gen mà chúng truyền cho con cái[9]. Bên cạnh đó, Charles Darwin đề ra thuyết pangen (thuyết mầm, pangenesis), có sự tương đồng với quan niệm của Hippocrates, cho rằng có các gemmule (mầm), tập trung từ các tế bào trong cơ thể về cơ quan sinh dục để thụ tinh, và con cái sinh ra chịu ảnh hưởng từ cả di truyền lẫn tính trạng tập nhiễm. Thí nghiệm của Francis Galton kiểm chứng thuyết pangen của Darwon, cho thấy rằng các gemmule ít nhất không xuất hiện trong máu thỏ[10]. Đến tận cuối thế kỷ 19, ngay cả sau khi tác phẩm của Mendel đã công bố, hiểu biết của giới khoa học về tính di truyền vẫn còn ít ỏi và chưa thực sự đúng đắn

Quan sát của Morgan về sự di truyền liên kết giới tính của đột biến mắt trắng ở Drosophila cho phép ông đưa ra giả thuyết rằng gen nằm trên nhiễm sắc thể.

Gregor Johann Mendel, một linh mục người Áo sống tại Brünn (Séc), đã tiến hành thí nghiệm về tính di truyền ở 7 tính trạng trên cây đậu Hà Lan từ năm 1856 đến 1863. Các nghiên cứu của ông sau đó được công bố trong bài báo “Versuche über Pflanzenhybriden” (Các thí nghiệm lai ở thực vật) tại Hội Lịch sử Tự nhiên của Brünn năm 1865. Cách nghiên cứu của ông là cho nhân giống theo từng tính trạng, sử dụng toán học để đánh giá số lượng và từ đó rút ra quy luật di truyền. Dù các quy luật này chỉ quan sát được cho số ít tính trạng, nhưng Mendel vẫn tin rằng sự di truyền là riêng rẽ, không phải tập nhiễm, và tính di truyền của nhiều tính trạng có thể được diễn giải thông qua các quy luật và tỷ lệ đơn giản.

Tầm quan trọng của công trình Mendel không được nhận biết rộng rãi cho tới năm 1900, tức sau khi ông mất; trong năm đó, cả ba nhà khoa học Hugo de Vries (Hà Lan), Erich von Tschermak (Áo) và Carl Correns (Đức) đã nghiên cứu độc lập với nhau và cùng tái phát hiện các quy luật Mendel. Năm 1900 đánh dấu một mốc khởi đầu mới cho sự phát triển của di truyền học. Năm 1905, William Bateson, một người ủng hộ Mendel, đã đặt ra thuật ngữ genetics (di truyền học) (Tính từ genetic, xuất phát từ tiếng Hy Lạp, genesis – γένεσις, “nguồn gốc” và từ genno γεννώ, “sinh ra”, có trước danh từ này và được sử dụng lần đầu trong sinh học từ năm 1860). Bateson đã phổ biến cách dùng của từ genetics để miêu tả ngành khoa học nghiên cứu về di truyền trong bài phát biểu khai mạc Hội nghị Quốc tế lần thứ ba về lai giống cây trồng tại London, Anh năm 1906[18]. Riêng thuật ngữ gen, vốn đã được Hugo de Vries định nghĩa với tên gọi pangen từ năm 1889 là: “phần tử nhỏ nhất [đại diện cho] một đặc điểm di truyền”, được Wilhelm Johannsen giới thiệu lại trong các tác phẩm của ông vào hai thập niên sau đó – trong đó ông cũng nêu ra thuật ngữ kiểu gen (genotype) và kiểu hình (phenotype)

Sau sự tái phát hiện công trình của Mendel, các nhà khoa học đã cố gắng xác định những phân tử nào trong tế bào đảm nhận tính di truyền. Trước đó, nhiễm sắc thể đã được phát hiện, và những quan điểm đầu tiên về di truyền nhiễm sắc thể đã được đưa ra, phải kể đến là thuyết di truyền nhiễm sắc thể của August Weismann năm 1892 và giả thuyết gắn các nhân tố Mendel với nhiễm sắc thể của Walter Sutton năm 1903.Năm 1910, Thomas Hunt Morgan khẳng định rằng gen nằm trên nhiễm sắc thể, dựa trên sự quan sát về đột biến mắt trắng ở ruồi giấm. Năm 1913, một sinh viên của ông, Alfred Sturtevant đã sử dụng hiện tượng di truyền liên kết để chỉ ra rằng gen được sắp đặt theo đường thẳng (tuyến tính) trên nhiễm sắc thể, và xây dựng nên bản đồ liên kết gen đầu tiên.

Bệnh cơ tim di truyền – Bệnh học và chẩn đoán phân tử

 

Sơ lược lịch sử

Đột tử do tim đã được đề cập trong các báo cáo tình huống (case report) cách nay nhiều thế kỷ (1869). Cuối những năm 1950, nhiều trường hợp chết đột ngột được ghi nhận với tim to bất thường cùng với nhiều đặc điểm bất đối xứng và bất thường về cấu trúc cơ tim.

PGS TS Hồ Huỳnh Thùy Dương

Trưởng Bộ môn Di truyền học, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên (ĐHQG TP HCM)

 

Sự đa dạng triệu chứng gây ra nhiều bối rối trong việc tìm kiếm nguyên nhân gây bệnh. Tuy vậy, người ta ghi nhận được hai đặc điểm chung cho các trường hợp tử vong nêu trên là tâm thất trái phình to một cách tự phát mà không do nguyên nhân nào khác như tăng huyết áp hay hẹp van động mạch chủ, và các trường hợp này đều thuộc cùng gia đình. Từ giữa những năm 1980, sự phát triển của di truyền học người cùng với kỹ thuật siêu âm tim và các tiến bộ của chẩn đoán hình ảnh tim cho phép dần dần hiểu rõ cơ chế bệnh sinh và xây dựng được các chẩn đoán lâm sàng.1

Bệnh cơ tim – Định nghĩa và phân loại

Bệnh cơ tim (cardiomyopathies) là một nhóm bệnh rất phức tạp, với cách phân loại và đặt tên chưa thống nhất. Sự phức tạp đến từ nhiều nguyên nhân : (1) Kiểu phân nhóm cổ điển “cơ tim phì đại-dãn-hạn chế” (hypertrophic-dilated-restrictive) chưa thỏa đáng vì xếp chung hai đặc điểm về giải phẫu (phì đại và dãn) với một đặc điểm chức năng (hạn chế) ; khiến cho một bệnh đôi khi được xếp ở hai nhóm khác nhau ; (2) Biểu hiện lâm sàng của các bệnh cơ tim đa dạng và trùng lặp, ví dụ như sự trùng lặp triệu chứng giữa bệnh cơ tim phì đại giai đoạn cuối với cơ tim dãn, giữa cơ tim dãn với bệnh cơ tim thất phải sinh loạn nhịp; hay như đặc tính phì đại tâm thất trái có thể được tìm thấy ở cả bệnh cơ tim phì đại (hypertrophic cardiomyopathy – HCM) lẫn ở những bệnh cơ tim thuộc dạng tẩm nhuận (infiltrative) như Fabry ; (3) Nhiều bệnh cơ tim không thể hiện triệu chứng tĩnh mà thay đổi biểu hiện theo diễn tiến bệnh, ví dụ như trong bệnh cơ tim phì đại tình trạng không dãn kèm với cứng tâm thất sẽ diễn tiến sang tình trạng dãn với rối loạn chức năng tâm thu và suy tim ; (4) Kích thước tâm thất biến động tùy người nên khó phân biệt rõ ràng dạng dãn và không dãn ; (5) Cùng một bệnh có thể có nhiều nguyên nhân với cơ chế gây bệnh khác nhau, ví dụ bệnh cơ tim dãn (dilated cardiomyopathy DCM) có thể có nguyên nhân di truyền, tự miễn, do tác nhân truyền nhiễm hay do nhiễm độc chất.2

Theo định nghĩa do một nhóm chuyên gia về tim mạch đề xuất thì “Bệnh cơ tim là một nhóm không đồng nhất các bệnh của cơ tim có liên quan đến rối loạn chức năng về điện học và/hay cơ học. Các bệnh này thường (nhưng không phải luôn luôn) thể hiện dưới dạng phì đại hay dãn nở bất thường của tâm thất, và bắt nguồn từ nhiều nguyên nhân mà phần lớn có tính di truyền. Bệnh cơ tim có thể khu trú ở tim hoặc có thể là một phần của các bất thường có liên quan đến nhiều cơ quan khác của cơ thể, và thường dẫn đến chết do nguyên nhân tim mạch hoặc tàn phế do suy tim tiến triển”.2 Định nghĩa này bắt nguồn từ những thành tựu của di truyền phân tử trong bệnh học tim cùng với việc phát hiện các bệnh liên quan đến các kênh ion (ion channellopathies). Như vậy, bên cạnh nguyên nhân cơ học (rối loạn tâm trương hay tâm thu), nguyên nhân điện học do bất thường các thành phần của kênh vận chuyển ion qua màng tế bào dẫn đến loạn nhịp tim cũng được bao hàm trong định nghĩa trên.

Các bệnh cơ tim được phân thành hai nhóm lớn, dựa trên các cơ quan trong cơ thể bị ảnh hưởng.

Các bệnh cơ tim nguyên phát chủ yếu hoặc chỉ ảnh hưởng đến cơ tim. Trong số này, bệnh chỉ do nguyên nhân di truyền bao gồm bệnh cơ tim phì đại (HCM), bệnh cơ tim thất phải sinh loạn nhịp (arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy – ARVC), tâm thất trái không chặt (cơ tim xốp) (left ventricular noncompaction -LVN). Ngoài ra còn có một số bệnh liên quan đến bất thường các kênh ion trên màng tế bào  gây ra bệnh lý về điện tim như hội chứng “QT dài”, “QT ngắn”, nhịp nhanh thất đa dạng liên quan catecholamine (catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia – CPVT), Brugada. Brugada chính là hội chứng đột tử trong khi ngủ được ghi nhận phần lớn ở nam giới trẻ tuổi thuộc khu vực Đông Nam Á, và do đột biến trên gene SCN5A ở những người này. Bệnh có nguyên nhân hỗn hợp, di truyền và không di truyền như cơ tim dãn cũng thuộc nhóm bệnh cơ tim nguyên phát.2 Các bệnh cơ tim di truyền có đặc điểm chung: Chúng là kết quả của rất nhiều đột biến xuất hiện trên một số lượng lớn gene. Bệnh cơ tim phì đại có liên quan đến hơn 20 gene gây bệnh, còn bệnh cơ tim dãn được xem như có liên quan đến hơn 40 gene.3 Một đặc điểm đáng chú ý khác là nhiều bệnh cơ tim di truyền đều do đột biến trên cùng một số gene.3,4 Tuy nhiên, mỗi bệnh lại liên quan đến những thể đột biến khác nhau, nghĩa là đột biến xảy ra ở những vị trí khác nhau trên cùng một gene sẽ có tác động gây bệnh khác nhau.4,5

Nhóm thứ hai gồm các bệnh cơ tim thứ phát là bệnh ảnh hưởng đến nhiều cơ quan trong đó có tim, như Gaucher, Fabry, Noonan, ….

Bệnh học tế bào và phân tử

Phần này chỉ đề cập đến bệnh cơ tim nguyên phát có nguyên nhân di truyền. Đột biến đầu tiên liên quan đến bệnh cơ tim di truyền được nhận diện năm 1990 là một đột biến trên gene mã hóa cho chuỗi nặng của b-myosin, protein chủ chốt của cơ. Cho đến nay, hơn 90 gene gây bệnh với hàng ngàn đột biến đã được phát hiện.6

Tế bào cơ tim được hình thành từ nhiều sarcomere (đốt cơ). Mỗi sarcomere do khoảng 20 loại protein kết hợp thành, trong đó quan trọng nhất là actin và myosin, hình thành “bộ máy” co bóp của tim. Ngoài ra còn khoảng 20 protein khác kết nối tế bào cơ tim với giá thể ngoại bào và điều hòa sự co bóp của tim ; đây chính là phức hợp “cảm nhận cơ học” (mechanosensitive) của tim. Bất kỳ bất thường nào trong cấu trúc và chức năng của các protein thuộc hai phức hợp nêu trên đều có thể gây bệnh.5

Đối với “bộ máy” co bóp của tim, đột biến trên các gene mã hóa protein (chủ yếu là myosin và actin) của sarcomere có thể tạo ra protein bất thường và làm giảm khả năng co dãn của tế bào cơ tim. Để bù đắp cho sự giảm sút này, tế bào cơ tim đáp ứng theo nhiều cách. Về mặt giải phẫu, sự đáp ứng bao gồm : (1) tế bào cơ tim ở tâm thất tăng kích thước khiến cho thành tâm thất dày lên trong khi buồng tâm thất hẹp lại ; (2) số lượng sarcomere trong mỗi tế bào cơ tim tăng lên dẫn đến rối loạn cấu trúc (disarray) tế bào cơ tim thấy rõ trong bệnh cơ tim phì đại. Ở mức độ phân tử, sự đáp ứng thể hiện thông qua sự thay đổi biểu hiện của nhiều gene. Một số gene lẽ ra chỉ biểu hiện trong giai đoạn phôi đột nhiên tăng biểu hiện ở người trưởng thành, ví dụ như các gene ANF (atrial natriuretic factor), BNF (brain natriuretic factor) mã hóa cho nhân tố kích thích tiểu (diuresis) và làm dãn mạch, hoặc các gene liên quan đến sự sử dụng các loại năng lượng khác nhau của cơ tim. Các đáp ứng bù đắp (compensatory) vừa nêu xuất hiện ở thời kỳ đầu của bệnh nhằm kháng lại sự giảm hiệu quả co bóp, giảm áp lực máu ở tim do thành dày ra. Nhưng theo diễn tiến bệnh, các đáp ứng đó không đủ sức bù đắp và dần có tác dụng ngược. Ví dụ như sự thêm sarcomere sẽ làm tăng dần tỉ lệ chiều dài/đường kính, do đó làm giảm lực co dãn của tế bào cơ tim. Ví dụ thứ hai là sự tiết ANF, BNF ở người trưởng thành bình thường chỉ tăng khi áp lực máu tăng; còn ở nhiều bệnh cơ tim di truyền, sự tăng này là mạn tính và mang tính bệnh lý.5

Đối với phức hợp “cảm nhận cơ học” của tim, bất thường trong biểu hiện một số gene có vai trò trong tương tác giữa tế bào cơ tim với giá thể ngoại bào cũng có thể làm xuất hiện các đặc tính bệnh lý. Sự tăng biểu hiện gene mã hóa collagen của tế bào cơ tim làm tăng lượng collagen. Điều này kết hợp với sự chết của tế bào cơ tim do hoạt hóa các gene của con đường chết theo chương trình (apoptosis) sẽ làm xuất hiện các vùng xơ hóa ngày càng lan rộng, khiến cơ tim xơ cứng và giảm lực co dãn. Đột biến trên các gene của con đường điều hòa nồng độ Ca2+ nội bào cũng làm thay đổi lực co dãn của các tế bào cơ tim.

Một số công trình gần đây cho thấy ở người mắc bệnh cơ tim phì đại có mang nhiều hơn một đột biến, khả năng sống giảm, thời điểm khởi bệnh sớm hơn, xác suất đột tử cao hơn ở người chỉ mang một đột biến. Các nghiên cứu trên chuột bắt đầu xác định được nguyên nhân phân tử của hiện tượng này – sự phối hợp các bất thường trong biểu hiện các gene điều hòa nồng độ Ca2+ và vài gene khác trong tế bào cơ tim.7, 8

Nhìn chung, các đột biến gene trong “bộ máy” co bóp cũng như trong phức hợp “cảm nhận cơ học” cuối cùng đều dẫn đến sự giảm chức năng hoạt động của tim. Tim tìm cách bù đắp bằng cách thay đổi kích thước, một số đặc tính giải phẫu học và hoạt động chuyển hóa của tế bào cơ tim. Tuy nhiên các thay đổi này chỉ có ý nghĩa tích cực trong giai đoạn đầu của bệnh. Ở giai đoạn muộn, các thay đổi này sẽ có tác động tiên cực và làm trầm trọng thêm triệu chứng bệnh, dẫn đến tử vong5.

Chẩn đoán phân tử bệnh cơ tim

Theo khuyến cáo của Hội Suy Tim Hoa Kỳ (Heart Failure Society of America), xét nghiệm di truyền phân tử cần được xem xét tiến hành trên cá nhân có triệu chứng bệnh rõ nhất nhằm tạo thuận lợi cho việc tầm soát và xử lý đối với các thành viên khác trong gia đình. Cũng theo khuyến cáo này, các chứng cứ ủng hộ cho việc tiến hành xét nghiệm phân tử là rất mạnh đối với bệnh cơ tim phì đại, bệnh cơ tim thất phải sinh loạn nhịp và những bệnh tim di truyền khác có biểu hiện lâm sàng ngoài tim.9

Xét nghiệm di truyền phân tử đối với các bệnh cơ tim di truyền chính là việc phát hiện các đột biến gene gây bệnh. Có nhiều phương pháp phát hiện đột biến gene như dHPLC (high performance of liquid chromatography – sắc ký lỏng cao áp), high resolution melting, .. nhưng phương pháp phổ biến nhất là giải trình tự gene (gene sequencing).10 Phương pháp giải trình tự cho phép xác định thứ tự chuỗi các nucleotide trên mạch DNA tương ứng với một gene. Chuỗi nucleotide này sau đó được đem so sánh với chuỗi nucleotide “lành” (đã được xác định là tương ứng với gene “lành”) ; từ đó nhận diện các nucleotide bị đột biến trong trình tự gene của người bệnh. Trước đây, phương pháp giải trình tự tự động theo nguyên lý Sanger có thể giải được vài trăm ngàn nucleotide mỗi lần chạy. Tuy nhiên, phương pháp Sanger không thật sự hữu dụng đối với nhiều bệnh cơ tim di truyền, như trường hợp của cơ tim phì đại với gần 20 gene “bệnh” đã biết, tương ứng với hơn 1000 exon cùng vô số đột biến trên các exon này. Trong khoảng 8 năm trở lại đây, phương pháp “giải trình tự thế hệ tiếp theo” (next generation sequencing – NGS), có khả năng giải hàng trăm tỉ nucleotide mỗi lần chạy đã được phát triển với thời gian xét nghiệm nhanh và giá thành thấp hơn nhiều so với phương pháp giải trình tự tự động trước đây.6,10 Những công trình gần đây sử dụng NGS để nghiên cứu các bệnh cơ tim di truyền trên số lượng lớn bệnh nhân đã tìm lại được những đột biến đã công bố, đồng thời phát hiện nhiều đột biến mới, cho phép dự đoán khả năng gây bệnh của chúng. NGS được đánh giá là có thể áp dụng cho chẩn đoán các bệnh cơ tim di truyền và đã được sử dụng cho mục tiêu này ở nhiều bệnh viện trên thế giới. Hiện nay, các dịch vụ NGS với danh sách các gene liên quan chặt chẽ với các bệnh cơ tim di truyền đã xuất hiện nhằm đáp ứng yêu cầu về chẩn đoán của bác sĩ và người bệnh.

Việc phát triển NGS có ý nghĩa lớn trong chẩn đoán và điều trị các bệnh cơ tim di truyền, nhưng cách tiếp cận này có những hạn chế cần được hiểu rõ. Không phải đột biến gene nào cũng gây bệnh. Tùy vị trí xuất hiện trên gene, một đột biến có thể gây bệnh, nhưng cũng có thể hoàn toàn trung tính. Hạn chế lớn nhất của NGS là bên cạnh những đột biến gây bệnh đã biết, phương pháp này còn xác định cả những “thể đột biến có ý nghĩa không rõ” (Variants of Unknown Significance – VUS).4,10 Khi số ca bệnh được xét nghiệm tăng lên thì  số VUS cũng tăng theo, gây khó khăn cho việc phân tích kết quả và xác định ý nghĩa lâm sàng. Nhiều nghiên cứu in silico, cận lâm sàng và lâm sàng hiện nay tập trung vào việc xác định khả năng gây bệnh của các VUS.

Xét nghiệm di truyền có thật sự hữu ích cho bệnh nhân?

Hiện nay, việc phát hiện đột biến gene gây bệnh ở người có triệu chứng nghi ngờ thường có xác suất thành công khoảng 50 %.8,11 Xác suất này sẽ tăng dần trong tương lai khi ngày càng có thêm nhiều đột biến gây bệnh mới được xác định. Bệnh cơ tim phì đại là một ví dụ điển hình cho vai trò của xét nghiệm di truyền trong lâm sàng. Khi đã xác định được đột biến gene gây bệnh ở một bệnh nhân thì việc tầm soát bệnh ở thân nhân của người này là điều nên làm, và nên được thực hiện song song với xét nghiệm hình ảnh và điện tim.11 Thông thường, thân nhân cho kết quả xét nghiệm âm tính với đột biến đã biết sẽ được xem là không mang bệnh. Điều này sẽ cất được một gánh nặng tâm lý và kinh tế lớn. Tuy nhiên, cũng không thể hoàn toàn loại trừ những khả năng khác, tuy xác suất rất thấp, ví dụ như có một đột biến mới xuất hiện ở thân nhân, hoặc thân nhân được di truyền một đột biến thứ hai ngoài đột biến đã biết từ người bệnh. Do đó, các xét nghiệm hình ảnh là rất quan trọng để định bệnh chính xác. Đối với những thân nhân cho kết quả xét nghiệm dương tính, nhất là ở những người trẻ tuổi chưa có biểu hiện siêu âm tim bất thường, họ có thể được theo dõi định kỳ một cách chặt chẽ và can thiệp tiền lâm sàng nếu có thể.8

Chẩn đoán phân biệt giữa các bệnh cơ tim là điều cần thiết vì một số đột biến có thể đáp ứng chọn lọc với một số liệu pháp. Như vậy, cùng là triệu chứng phình tâm thất trái, nhưng bệnh nhân Danon do đột biến gene LAMP2 có diễn tiến nhanh và trầm trọng, thường cần được cân nhắc cho ghép tim. Trong khi đó, liệu pháp dành cho bệnh Fabry do đột biến trên gene GLA là liệu pháp enzyme thay thế với a-galactosidase A.8

Bên cạnh đó, xét nghiệm di truyền bệnh cơ tim còn được áp dụng vào một số lĩnh vực khác ; như tư vấn di truyền tiền hôn nhân, hay định hướng nghề nghiệp, đặc biệt là những nghề liên quan đến vận động thể lực như vận động viên các môn thể thao cường độ cao.8 Trong hỗ trợ sinh sản, việc xác định phôi lành trước khi cấy vào tử cung mẹ có thể thực hiện được, tuy với chi phí hiện nay còn rất cao. Trong tương lai, chi phí giảm cùng với sự phát triển công nghệ sẽ có thể biến điều này thành hiện thực.

Một triển vọng đặc biệt lý thú là khả năng ngăn chận diễn tiến bệnh, khi đã được nhận diện chính xác, ở giai đoạn sớm, lúc chưa biểu hiện triêu chứng. Nghiên cứu trên một mô hình chuột nhắt mắc bệnh cơ tim phì đại cho thấy bất thường chuyển hóa can-xi nội bào của cơ tim là một trong những biểu hiệm sớm nhất của bệnh. Việc xử lý tiền lâm sàng các chuột này bằng diltiazem, một thuốc chẹn kênh can-xi dạng L (L-type calcium blocker), khiến các triệu chứng phì đại, rối loạn và xơ hóa giảm hẳn so với lô chứng. Tương tự như vậy, chặn con đường truyền tín hiệu TGF-bbằng losartan, thuốc đối kháng thụ thể angiotensin II, cũng cho kết quả tương tự. Các kết quả này đã cho phép tiến hành nghiên cứu thử nghiệm trên người đầu tiên trên bệnh phì đại cơ tim.12

Kết luận

Hiểu biết về bệnh cơ tim di truyền ngày càng tăng nhờ các tiến bộ khoa học và kỹ thuật, đặc biệt là các kỹ thuật giải trình tự gene thế hệ mới và các nghiên cứu cơ chế bệnh sinh ở mức phân tử và tế bào. Tuy nhiên, hiện nay việc áp dụng các hiểu biết này vào lâm sàng còn nhiều khó khăn do tính chất phức tạp và chồng lắp của các bệnh này về mặt cơ chế bệnh sinh và sự tồn tại của nhiều thể đột biến chưa rõ ý nghĩa lâm sàng. Hợp tác chặt chẽ giữa các bác sĩ và người làm nghiên cứu cơ bản, giữa các cơ quan nghiên cứu hàn lâm và dịch vụ xét nghiệm nhằm chia sẻ thông tin là điều thiết yếu để lấp dần các lỗ hổng trong chẩn đoán và điều trị các bệnh cơ tim di truyền. Việc phát triển các công cụ chẩn đoán và tầm soát mạnh ở các nước đang phát triển như Việt Nam là khả thi và có ý nghĩa hữu ích nhất định đối với bác sĩ điều trị cũng như người bệnh và thân nhân. Bên cạnh đó, dữ liệu thu nhận được từ người bệnh sẽ góp phần làm rõ các vấn đề dịch tễ học phân tử của bệnh cơ tim di truyền ở Việt Nam.

Một số định nghĩa

Gene: một chuỗi DNA gồm hai mạch bắt cặp bổ sung. Mỗi mạch là một chuỗi gồm nhiều nucleotide thuộc 4 loại A, C, G, T sắp xếp theo một thứ tự xác định. Mỗi gene mã hóa cho một hoặc vài loại protein.

Exon: Ở sinh vật nhân thật (mọi sinh vật trừ vi khuẩn), mỗi gene gồm nhiều exon (chuỗi nucleotide sẽ được dịch mã thành protein) xen kẽ với intron (chuỗi nucleotide không được dịch mã thành protein).

Đột biến gene: có thể là đột biến điểm do thay thế nucleotide loại này bằng nucleotide loại khác trên chuỗi nucleotide cấu thành gene ; hoặc đột biến đoạn nghĩa là mất, thêm, lặp, hay đảo ngược một đoạn nucleotide trên gene.

in silico: nghiên cứu trên máy tính, thông qua mô hình hóa cấu trúc của các thể đột biến, từ đó dự đoán khả năng gây bệnh của chúng từ mô hình cấu trúc.

 

Tài liệu tham khảo

[1] Seidman CE, Seidman JG. Identifying sarcomere gene mutations in hypertrophic cardiomyopathy – a personal history. Circ Res. 2011;108:743-750.

[2] Baron BJ, Towbin JA, Thiene G, et al. Contemporary definitions and classifications of the cardiomyopathies: an American Heart Association Scientific statement from the Council on Clinical Cradiology, Heart failure and Transplantation Committee; quality of care and outcomes research and functional genomics and translational biology interdisciplinary working groups; and Coucil on Epidemiology and Prevention. Circulation. 2006; 113:1807-1816.

[3] McNally EM, Golbus JR, Puckelwatrz MJ. Genetic mutations and mechanisms in dilated cardiomyopathy. J Clin Invest. 2013;123:19-26.

[4] Teekakirikul P, Kelly MA, Rehm HL, Lakdawata NK, Funke BH. Inherited cardiomyopathies – Molecular genetics and clinical genetic testing in the postgenomic era. J Mol Diag. 2013;15:158-170.

[5] Harvey PA, Leinwand LA. Cellular mechanisms of cardiomyopathy. J Cell Biol. 2011;194:355-365.

[6] Haas J, Katus HA, Meder B. Next-generation sequencing for clinical diagnostics of cardiomyopathies. Nucleic acids as molecular diagnostics. 1st ed. Ed. Anderas Keller and Eckart Meese. Wiley-VCH Verlag GmbH& Co. KGaA. 2015. 1-9.

[7] Kelly M, Semsarian C. Multiple mutations in genetic cardiovascular disease: a marker of disease severity. Circulation. 2009; 2:182-190.

[8] Maron BJ, Maron MS, Semsarian C. Genetics of hypertrophic cardiomyopathy after 20 years. J Am Coll Cardiol. 2012;60:705-715.

[9] Lindenfeld J, Albert NM, Boehmer JP et al. Executive summary: HFSA 2010 comprehensive heart failure practice guideline. J Card Fail. 2010; 16:475-539.

[10] Roma-Rodriguez C, Fernabdes AR. Genetics of hypertrophic cardiomyopathy: advances and pitfalls in molecular diagnosis and therapy. Appl Clin Genet. 2014;7:195-298.

[11] Ackerman MJ, Priori SG, Willems S, et al. HRS/EHRA expert consensus statement on the state of genetic testing for the channelopathies and cardiomyopathies. Europace. 2011;13:1077-1109.

[12] Dunn KE, Caleshu C, Cirino A, Ho CY, Ashley EA. A clinical approach to inherited hypertrophy: the use of family history in diagnosis, risk assessment, and management. Circulation. 2013;6:118-131.

Khoa Xét nghiệm di truyền y học

 

18/12/2013

Trưởng khoa: TS. BS. Nguyễn Khắc Hân Hoan

Di truyền và sinh học tử là chuyên khoa mũi nhọn của bệnh viện Từ Dũ, là lĩnh vực tiên phong trong xu hướng phát triển y học của thế giới. Khoa Xét nghiệm Di truyền Y học tự hào là đơn vị đi đầu cả nước về di truyền người và chẩn đoán trước sinh. Khoa có đội ngũ cán bộ y tế trẻ giỏi, có đầy đủ các thiết bị xét nghiệm sàng lọc và chẩn đoán gen hiện đại.

Mục tiêu của khoa Xét nghiệm di truyền y học

Thực hiện công tác tư vấn, xét nghiệm sàng lọc và xét nghiệm chẩn đoán chuyên sâu về di truyền tế bào và sinh học phân tử đặc biệt là các xét nghiệm chẩn đoán trước sinh và sơ sinh để góp phần nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe sinh sản, nâng cao chất lượng dân số và chuyển giao kỹ thuật cho các đơn vị khác.

 width=  width=  width=
Hệ thống
nhập thông tin xét nghiệm
Hệ thống
Máy rửa đĩa mẫu xét nghiệm
Hệ thống
Máy ly tâm

Chức năng nhiệm vụ

– Thực hiện các xét nghiệm cận lâm sàng về di truyền người và sinh học phân tử.

– Thực hiện các xét nghiệm tầm soát phát hiện các đối tượng có nguy cơ cao hoặc bị bất thường di truyền.

– Thực hiện tư vấn và giáo dục sức khỏe về di truyền y học cho các đối tượng có nguy cơ hoặc bị bất thường về di truyền.

– Nghiên cứu khoa học, triển khai và ứng dụng các thành tựu về di truyền và sinh học phân tử vào công tác chăm sóc khỏe nhân dân.

– Huấn luyện và đào tạo về di truyền người và sinh học phân tử cho cán bộ y tế, sinh viên đại học và sau đại học.

– Hợp tác quốc tế về di truyền người và sinh học phân tử với các cá nhân và tổ chức chuyên ngành có liên quan dưới sự chỉ đạo của Ban giám đốc.

 width=  width=
Hệ thống
Máy bấm lỗ tự động
Hệ thống xét nghiệm tự động
Sàng lọc Sơ sinh, trước sinh (Công ty đặt máy)

Tính đặc thù của khoa

– Có đặc tính cận lâm sàng và lâm sàng trong thực hiện các chức năng và nhiệm vụ.

– Đối tượng phục vụ là mẫu xét nghiệm, bệnh nhân và khách hàng từ các khoa trong bệnh viện hoặc từ các cơ sở y tế khác.

– Có mối liên quan chặt chẽ với lĩnh vực phụ sản, nhi, chẩn đoán hình ảnh, mô phôi và hình thái học, nội và ngoại khoa.

– Thường xuyên gặp và xử trí các trường hợp bệnh di truyền, dị tật bẩm sinh, các trường hợp lo lắng căng thẳng về nguy cơ bị rối loạn di truyền.

Hoạt động

– Thực hiện xét nghiệm, tư vấn, nhận mẫu vào giờ hành chính các ngày trong tuần và thứ bảy.

– Giá thu viện phí các xét nghiệm, tư vấn theo bảng giá được duyệt của bệnh viện.

Di truyền học Loài người

 

Con người là một động vật có cấu tạo tế bào đầy đủ. Mỗi tế bào người có 23 cặp nhiễm sắc thể, trong đó có 22 cặp nhiễm sắc thể thường và 1 cặp nhiễm sắc thể giới tính. Cũng giống như các động vật sinh sản hữu tính khác, thế hệ mới hình thành từ sự thụ tinh của tế bào sinh sản là trứng và tinh trùng, tạo ra hợp tử. Khi thụ tinh thì hợp tử thừa kế tế bào chất và các bào quan từ tế bào trứng của mẹ, trong đó có ADN ty thể hay mtDNA. Tinh trùng chỉ góp vào ADN nhiễm sắc thể, và bỏ lại các bào quan,… bên ngoài hợp tử. Khi đó mỗi người nhận được 23 nhiễm sắc thể từ cha và 23 nhiễm sắc thể từ mẹ, tạo thành 23 cặp. Riêng cặp nhiễm sắc thể giới tính ở nam là XY và ở nữ là XX, do đó, nhiễm sắc thể Y ở nam chỉ được nhận từ cha. Sự kết hợp của cặp nhiễm sắc thể giới tính X và Y cũng khác với ở cặp nhiễm sắc thể thường, là có vùng không tái tổ hợp (NRY) và chỉ tồn tại ở nhiễm sắc thể Y (hay Y-ADN).

Đặc tính vùng không tái tổ hợp của nhiễm sắc thể Y chỉ truyền theo bố, được sử dụng để xác định phả hệ theo bố cho các cá thể đực. Đặc tính ADN ty thể chỉ truyền theo mẹ được sử dụng để xác định phả hệ theo mẹ cho các cá thể cái. Những nghiên cứu về Y-ADN và mtDNA hiện có vai trò đặc biệt quan trọng trong nghiên cứu sự tiến hóa và phát tán của các quần thể người và của loài người nói chung.

Khoa học ngày nay cho thấy con người có trung bình 20.000-25.000 gene và có 98,4% số gene giống với loài động vật gần con người nhất: tinh tinh. Giống như những loài có vú khác, con người có hệ thống xác định giới tính XY, vì vậy, phụ nữ sẽ có nhiễm sắc thể giới tính là XX và đàn ông là XY. Nhiễm sắc thể X lớn hơn và mang nhiều gene hơn nhiễm sắc thể Y, do đó, nhiều bệnh di truyền liên quan đến nhiễm sắc thể X như bệnh máu không đông, ảnh hưởng nhiều đến đàn ông hơn.


Cha đẻ ngành di truyền học chỉ ra những ‘điểm đáng ngờ’ của học thuyết Darwin

 

Khi còn là một học sinh trung học, như bất kỳ một học trò nào khác, tôi tin vào học thuyết Darwin. Chúng tôi còn quá ngây thơ để biết sự thật. Thế hệ tôi không may không được học di truyền học. Chúng tôi không biết gì về Mendel. Thầy dạy sinh vật của tôi nói di truyền học là một lý thuyết phản động (!). Nhiều năm sau, tôi biết đó là nói dối. Khi tôi hiểu di truyền học là gì, tôi nhận ra học thuyết Darwin cũng chỉ là một lời nói láo. Nay là lúc nói sự thật: Mendel bác bỏ thuyết tiến hóa của Darwin như thế nào.

Một cái nhìn tổng thể lướt qua Mendel và Darwin

Thật “may mắn” cho Darwin vì rốt cuộc ông đã không phải trực diện đối mặt với một nhà khoa học lỗi lạc cùng thời, đó là Gregor Johann Mendel (1822 – 1884), một tu sĩ công giáo người Áo, cha đẻ của Di truyền học. Nếu phải trực tiếp đối diện với Mendel, không biết Darwin sẽ làm thế nào để chống đỡ trước sự tấn công của lý thuyết di truyền do Mendel nêu lên, vì lý thuyết này đã chứng minh một cách không thể chối cãi được rằng cái gọi là ‘transformism’ – sự biến đổi loài này thành loài khác – của thuyết tiến hóa chỉ là một câu chuyện hoang đường không bao giờ xẩy ra.

Thật vậy, theo lý thuyết di truyền của Mendel, khỉ chỉ có thể đẻ ra khỉ, cá chỉ có thể đẻ ra cá,… không bao giờ khỉ biến thành người được. Không có cái gọi là biến đổi từ từ trong một thời gian dài để một loài này biến thành loài khác. Đó là sự tưởng tượng vô căn cứ của học thuyết Darwin. Từ khi cuốn Về Nguồn gốc các Loài của Darwin ra đời (1859) đến nay đã là 156 năm, thuyết tiến hóa vẫn không có bất cứ một bằng chứng nào để chứng minh cho sự biến đổi từ từ đó.

Chẳng hạn, không có bất cứ một hóa thạch nào để chứng minh cho sự tồn tại của một loài nằm giữa loài người và loài khỉ, mà thuyết tiến hóa bảo đó là tổ tiên của loài người. Sự vắng bóng tuyệt đối của các hóa thạch xác nhận tính đúng đắn của lý thuyết di truyền của Mendel, rằng đặc điểm của loài được bảo tồn trong quá trình di truyền, và do đó một loài không thể biến thành loài khác. Có nghĩa là về bản chất, lý thuyết di truyền của Mendel chống đối thuyết tiến hóa của Darwin.

Nhưng chẳng lẽ Darwin sống cùng thời với Mendel mà không hay biết gì về Mendel?

Câu trả lời là KHÔNG! Điều này đã được xác nhận trong một bài báo nhan đề “Gregor Mendel” của David Coppedge, một nhà khoa học của NASA từng làm quản lý hệ thống trong chương trình Cassini Mission to Saturn (Sứ mạng Cassini tới Sao Thổ). Trong bài báo đó, Coppedge viết: “… các nhà lịch sử biết chắc chắn Darwin không biết gì về Mendel, mặc dù Mendel biết về Darwin” [1]

Điều này không có gì đáng ngạc nhiên, vì thực ra không riêng Darwin, mà nhân loại thế kỷ 19 nói chung không hay biết gì về Mendel, mặc dù công trình của Mendel chính thức được công bố từ năm 1866, tức 7 năm sau khi Darwin công bố cuốn Về Nguồn gốc các Loài. Thực tế là công trình của Mendel đã bị chìm trong quên lãng, không được người đời biết đến trong một khoảng thời gian dài, ít nhất từ khi nó được công bố đến khi nó được tái khám phá vào năm 1900, tức là 34 năm nằm trong bóng tối! Darwin mất năm 1882, tức là 18 năm trước khi công trình của Mendel được dư luận rộng rãi biết đến.

Ngược lại, Mendel biết rõ thuyết tiến hóa của Darwin, và ông coi những định luật di truyền do ông khám phá sẽ đặt ra một thách thức nghiêm trọng đối với lý thuyết ‘transformism’ của Darwin – lý thuyết về sự biến đổi loài này thành loài khác (tư tưởng cốt lõi của thuyết tiến hóa).

Tuy nhiên, thế kỷ 19 chưa phải thời của Mendel. Thậm chí cho tới nửa đầu thế kỷ 20, thuyết tiến hóa của Darwin vẫn được coi là thuyết chính thống trong sinh học, được tiếp nhận hồ hởi như một thứ “khoa học nền móng” của trào lưu vô thần, mà đỉnh cao là vụ án Scopes [2] ở Mỹ và chủ nghĩa quốc xã ở Đức cùng với những thứ “dị bản” khác nhau của chủ nghĩa đấu tranh sinh tồn trên khắp thế giới.

Tuy nhiên, kể từ khi lý thuyết di truyền của Mendel được biết đến và được phổ biến ngày càng rộng rãi hơn trong thế kỷ 20 thì mối đe dọa đối với thuyết tiến hóa cũng ngày càng lớn hơn. Người cảm nhận nguy cơ này rõ ràng hơn ai hết chính là những môn đệ của chủ nghĩa Darwin. Họ nhanh chóng nhận ra sự cần thiết phải lắp ghép học thuyết di truyền của Mendel vào thuyết tiến hóa. Đó là lý do để chủ nghĩa Tân-Darwin (neo-Darwinism) ra đời mà chúng ta sẽ bàn đến ở phần dưới trong bài này. Nhưng ngay bây giờ cần phải biết mọt sự thật là các nhà tiến hóa học đã phải tìm cách chống đỡ lý thuyết di truyền của Mendel. Hãy nghe David Coppedge (đã dẫn) nói về điều này:

“Như chúng ta sẽ thấy, ngót 72 năm đã trôi qua trước khi người ta không thể không biết đến những khám phá của Mendel nữa. Trong những năm 1930, sau chiến thắng trong vụ án Scopes, học thuyết Darwin bùng nổ ở mức không thể ngăn chặn được nữa. Từ đó hình thành một xu thế trộn lẫn thuyết di truyền của Mendel vào trong thuyết tiến hóa. Trong đó những đồ đệ của chủ nghĩa Tân-Darwin có xu hướng nhận vơ Mendel như người thuộc trường phái của mình, nhưng những bằng chứng cho thấy vị tu sĩ công giáo này chẳng có chút quan hệ dây mơ rễ má nào với học thuyết tiến hóa cả”.

Đúng như vậy, Gregor Mendel là một tu sĩ công giáo tin vào thuyết sáng tạo, làm sao có thể chấp nhận thuyết tiến hóa? Nhưng Mendel không chống lại học thuyết Darwin bằng tôn giáo và triết lý, mà bằng chính công trình nghiên cứu khoa học của ông – những định luật về di truyền.

Muốn hiểu lý thuyết di truyền của Mendel chống lại thuyết tiến hóa ra sao, phải tìm hiểu khái niệm di truyền.

Từ xa xưa, thông qua những quan sát thông thường như con cái giống cha mẹ, cháu chắt giống ông bà, mọi người đều tin có di truyền. Nhưng mãi cho tới giữa thế kỷ 19 vẫn không ai biết cơ chế di truyền tác động ra sao và diễn ra như thế nào. Đa số mọi người cho rằng yếu tố di truyền nằm trong máu, và sự pha trộn các dòng máu sẽ chuyển giao các yếu tố di truyền của cha và mẹ cho con cái. Quan niệm ấy còn quá thô sơ và cách xa sự thật. Phải đợi tới khám phá của Mendel, cơ chế di truyền mới được sáng tỏ. Nhưng như chúng ta đã thấy, Darwin không hay biết gì về công trình của Mendel, do đó ông đã phạm sai lầm lớn khi áp dụng một quan niệm sai lầm về di truyền của Jean Baptiste Lamarck vào thuyết tiến hóa.

Tư tưởng về di truyền của Darwin trong thuyết tiến hóa

Mendel refuted Darwinism (2)

Theo trang mạng Darwinsim Refuted (Học thuyết Darwin bị bác bỏ) [3] , vấn đề di truyền đặt ra một tình thế bối rối cho thuyết tiến hóa của Darwin. Khi Darwin đang xây dựng lý thuyết của mình, vấn đề làm thế nào mà sinh vật truyền được các đặc tính của chúng cho các thế hệ tiếp theo, tức là làm thế nào mà sự di truyền xẩy ra, vẫn là một câu hỏi chưa được giải đáp. Niềm tin ngây thơ cho rằng sự di truyền được truyền qua máu vẫn được chấp nhận một cách phổ biến. Niềm tin mập mờ ấy dẫn Darwin tới chỗ đặt lý thuyết của mình trên một nền tảng sai lầm.

Để thấy rõ sai lầm đó, trước hết phải biết rằng thuyết tiến hóa của Darwin dựa trên cơ chế “chọn lọc tự nhiên” (natural selection). Chọn lọc tự nhiên là sự chọn lọc những “đặc tính có lợi” (useful traits) để di truyền lại cho các thế hệ sau. Tuy nhiên vấn đề vẫn chưa được trả lời: Làm thế nào để “những đặc tính có lợi” được chọn lọc và chuyển tiếp từ thế hệ này sang thế hệ tiếp theo?

Tại đây, Darwin đã ôm lấy lý thuyết của Lamarck, đó là lý thuyết về “sự di truyền những đặc tính mới giành được” (the inheritance of acquired traits).

Những đặc tính mới giành được không phải là những đặc tính bẩm sinh, mà là những đặc tính giành được sau khi ra đời, trong quá trình sống và thích nghi với môi trường, và có thể di truyền lại cho các thế hệ tiếp nối. Darwin rất thích thú với khái niệm này, và ông đưa ra quan điểm cho rằng “đặc tính có lợi” là một loại đặc tính mới giành được. Có nghĩa là Darwin đã sử dụng quan niệm về di truyền của Lamarck để giải thích quy luật chọn lọc tự nhiên, và từ chọn lọc tự nhiên giải thích sự tiến hóa!

Trong cuốn “Bí mật lớn về tiến hóa” (The Great Evolution Mystery), tác giả Gordon Taylor cho chúng ta thấy rõ Darwin đã chịu ảnh hưởng bởi Lamarck như thế nào:

“Học thuyết Lamarck được xem như học thuyết về sự di truyền các đặc tính mới giành được… Darwin có khuynh hướng tin rằng sự di truyền như thế đã xẩy ra và có trường hợp ông được nghe báo cáo rằng một người bị mất các ngón tay sinh ra những đứa con không có ngón tay… Năm 1868, khi ông công bố cuốn Varieties of Animals and Plants under Domestication (Tính đa dạng của động vật và cây trồng dưới sự thuần hóa), ông đã cho một loạt thí dụ về sự di truyền theo lý thuyết của Lamarck: một người mất một phần ngón tay út và tất cả con trai của người đó sinh ra với những ngón tay biến dạng; những bé trai sinh ra với bao quy đầu có độ dài giảm thiểu là kết quả của nhiều thế hệ được cắt bao quy đầu…”

Nhưng dưới ánh sáng của Di truyền học Mendel, giả thuyết của Lamarck đã bị phủ nhận. Các định luật di truyền của Mendel chứng tỏ rằng các đặc tính mới giành được không chuyển giao cho các thế hệ nối tiếp, vì chúng không hề làm thay đổi các gene. Sự di truyền, theo lý thuyết của Mendel, xẩy ra theo những định luật bất biến xác định. Bất kể những con bò mà Darwin nhìn thấy ở khắp nơi sinh sản thế nào, bản thân loài bò không bao giờ thay đổi: bò luôn luôn vẫn là bò. Các định luật di truyền của Mendel đã hủy hoại thuyết tiến hóa!

Năm 1866 Gregor Mendel công bố các định luật di truyền do ông khám phá. Nhưng mãi tới cuối thế kỷ 19 công trình này mới bắt đầu thu hút sự chú ý của thế giới khoa học. Đầu thế kỷ 20, chân lý của các định luật này mới được chấp nhận bởi toàn thể cộng đồng khoa học. Đây là một đòn chết người đánh vào lý thuyết của Darwin – một lý thuyết sử dụng khái niệm “di truyền những đặc tính có lợi” dựa trên lý thuyết sai lầm của Lamarck.

Nhiều sách báo nhắc tới một sự thật là lý thuyết của Mendel chống lại mô hình của Lamarck, nhưng tảng lờ sự thật là lý thuyết Mendel chống lại cả Darwin, vì Darwin tiếp thu mô hình của Lamark để giải thích sự di truyền những đặc tính có lợi trong quá trình chọn lọc tự nhiên. Vậy hãy trả lại sự thật cho khoa học: Lý thuyết Di truyền của Mendel chống lại cả Lamark lẫn Darwin, như bài báo “Mendel’s Opposition to Evolution and to Darwin” (Sự chống đối của Mendel đối với thuyết tiến hóa và Darwin) trên Tạp chí Di truyền (Journal of Heredity) đã nói rất rõ: “Ông ấy (Mendel) đã quen thuộc với cuốn Về Nguồn gốc các loài của Darwin … và ông chống lại lý thuyết của Darwin…”

Tóm lại, các định luật do Mendel khám phá đã đặt học thuyết Darwin vào trong một tình thế vô cùng khó khăn. Vì thế, trong phần tư đầu tiên của thế kỷ 20, các nhà khoa học ủng hộ học thuyết Darwin đã tìm cách cứu học thuyết này bằng việc xây dựng một mô hình tiến hóa mới: “chủ nghĩa Tân-Darwin” ra đời. Nhưng trước khi tìm hiểu về Tân-Darwin, hãy tìm hiểu các định luật di truyền của Mendel.

Ba Định luật Di truyền do Mendel khám phá

Tận tụy làm việc trong một khu vườn của Tu viện Thánh Thomas ở Brunn, nước Áo, Gregor Mendel đã thực hiện những thí nghiệm kéo dài trong nhiều năm, với những kỹ thuật khéo léo dựa trên một phương pháp khoa học chính xác và thuyết phục.

Nếu đánh giá tính khoa học của một công trình nghiên cứu theo tiêu chuẩn của Pasteur, rằng “Đừng đưa ra bất kỳ điều gì mà anh không thể chứng minh bằng thực nghiệm”, thì sẽ thấy Darwin và Mendel là hai phương pháp đối lập – trong khi học thuyết của Darwin chứa toàn những mô tả chủ quan mang tính phỏng đoán, tuyệt đối không có một thí nghiệm nào để kiểm chứng, thì lý thuyết của Mendel dựa trên những thí nghiệm đạt tới độ chính xác như vật lý và toán học, có thể kiểm chứng bất kỳ lúc nào, và cho phép tiên đoán chính xác những sự kiện sẽ xẩy ra trong tương lai dựa trên những nguyên lý đã tổng kết.

Thật vậy, công trình của Mendel thường được ví như một kiểu mẫu giáo khoa về phương pháp thực nghiệm, đòi hỏi sự kiên trì, sự chú tâm tới các chi tiết, sự ghi chép cẩn thận, và một cái nhìn sâu thẳm vào bản chất của vấn đề. Trong một dự án kéo dài 10 năm, Mendel đã lai tạo 28.000 cây đậu Pisum, quan sát tính di truyền của 7 đặc điểm được lựa chọn:

– bề mặt của hạt (nhăn hoặc mịn)
– mầu của nội nhũ (vàng, da cam hoặc xanh lá cây)
– mầu vỏ hạt (xanh lá cây hoặc vàng)
– hình dạng vỏ đậu (phồng hoặc dẹt)
– mầu vỏ đậu (vàng hoặc xanh lá cây)
– vị thế của hoa (trên trục hoặc ở cuối)
– độ dài cuống (từ 6 feet trở lên hoặc từ 1 foot trở xuống)

Ông chọn cây đậu để nghiên cứu vì cây đậu là loài cây có mùa ngắn (có thể tiến hành thí nghiệm nhiều lần), dễ thụ phấn, có những đặc điểm rõ ràng dễ nhận thấy và có thể che chắn để khỏi bị thụ phấn lai tạp một cách tùy tiện. Ông dành 2 năm đầu tiên để tạo ra những cây đậu thuần chủng đúng loại, rồi dành 8 năm tiếp theo để thụ phấn lai tạo theo dự án và xác định chính xác số lượng các đặc điểm xuất hiện ở các đời con cháu. Khó có thể tưởng tượng được một người âm thầm làm việc một mình trong vòng 10 năm như thế để theo đuổi mục tiêu khám phá sự thật về di truyền. Cuối cùng, vị tu sĩ công giáo trước đó không ai biết đến đã tìm ra những nguyên lý vĩ đại của sự sống, cho phép tiến hành những dự đoán có thể kiểm chứng được, và đặc biệt, có thể trình bầy chúng dưới dạng toán học. Đây là lần đầu tiên toán học bước chân vào sinh vật học, và trở thành công cụ giúp sinh vật học đi tới những nguyên lý chính xác, tương tự như vật lý.

Với trực giác thiên tài, vào thời điểm giữa thế kỷ 19 khi con người chưa biết gì về nhiễm sắc thể và những chi tiết trong việc phân chia tế nào, Mendel đã khám phá ra 3 định luật cơ bản của di truyền học:

Định luật về cặp yếu tố (gene) (Law of Paired Factors (Genes)): Mỗi đặc điểm của sinh vật được quyết định bởi một cặp gene tương ứng. Mỗi cha/mẹ đóng góp chỉ một gene trong cặp gene đó. Mỗi đặc điểm, chẳng hạn mầu vỏ hạt, được đóng góp bởi cả cha lẫn mẹ, nghĩa là, không chỉ một giới xác định mầu của vỏ hạt; trứng và tinh trùng cùng đóng góp một nửa của một đặc điểm cho trước.

Định luật về tính trội (Law of Dominance): Trong một cặp gene, một gene sẽ trội hơn gene kia và sẽ kiểm soát sư biểu lộ ra bên ngoài. Đó là tính trội của gene và gene đóng vai trò trội được gọi là gene trội. Mendel phát minh ra các thuật ngữ trội và lặn để giải thích định luật về tính trội. Thí dụ: tính mịn trội hơn tính nhăn; nếu một thế hệ con cháu có cặp gene trong đó một gene xác định tính mịn, một gene xác định tính nhăn, thì con của nó sẽ biểu lộ tính mịn.

Định luật về tính độc lập (Law of Segregation): Các đặc điểm được di truyền một cách độc lập. Một hạt có thể nhăn và vàng, hoặc nhăn và xanh, hoặc mịn và vàng, hoặc mịn và xanh. Các đặc điểm được chọn một cách độc lập và ngẫu nhiên cho các thế hệ con cháu, nhưng có đủ các phép thử để chúng tuân thủ các quy luật toán học.

Mendel refuted Darwinism (6)

Để toán học hóa các định luật này, Mendel dùng chữ cái lớn để biểu thị nét trội, chữ cái nhỏ để biểu thị nét lặn. Chẳng hạn với 7 đặc điểm như Mendel nghiên cứu, có thể dùng các chữ cái sau đây để biểu thị A, B, C, D, E, F, G, a, b, c, d, e, f, g. Mỗi cá thể có thể nhận được các đặc điểm như Aa, Bc, dF, ef, … Mỗi đặc điểm di truyền là một tổ hợp chập hai của các chữ nói trên thậm chí còn hơn thế nữa, vì còn có các cặp dạng AA, bb,… Nghĩa là có thể tính được khả năng một đặc điểm cụ thể nào đó sẽ được di truyền như thế nào ở thế hệ thứ mấy. Tóm lại, Mendel đã mở cửa cho khoa học chính xác bước chân vào một lĩnh vực từ xưa đến nay chỉ là khoa học định tính, mở đường cho di truyền học phát triển chưa từng thấy trong thế kỷ 20.

Thông qua 3 định luật nói trên, một sự thật tự nó tỏ lộ ra rằng các đặc điểm của sinh vật KHÔNG THAY ĐỔI trong quá trình di truyền – các loài được bảo toàn, không có sự thay đổi di truyền để loài này biến thành loài khác. Điều đó đặt dấu chấm hết cho những suy đoán của Darwin và những đệ tử của ông về khả năng pha trộn biến đổi di truyền làm biến đổi loài.

Công trình của Mendel mang một cái tên rất giản dị khiêm tốn “Những thí nghiệm lai giống cây trồng” (Experiments in Plant Hybridization), hoàn thành năm 1865 và công bố năm 1866 đã mở ra một kỷ nguyên mới trong nhận thức về sự sống.

Nhưng một công trình vĩ đại như thế đã bị lãng quên trong 34 năm. Tại sao?

Tại sao công trình của Mendel bị lãng quên?

Một số tài liệu nói rằng vì nó được công bố trên một tài liệu ít tiếng tăm của Áo, nhưng đó chỉ là một cách né tránh sự thật. Sự thật là nhiều người có thể đã đọc công trình của ông nhưng không hiểu và không đánh giá được ý nghĩa quan trọng của nó. Nhưng mặt khác, và điều này đáng nói hơn, vì công trình của Mendel có nội dung trái với quan điểm di truyền của thuyết tiến hóa, một lý thuyết đang đóng vai trò chính thống, nên không được các nhà sinh học tin vào thuyết tiến hóa ủng hộ. Điều này đã được xác nhận trong bài báo Mendel’s Opposition to Evolution and to Darwin (Sự chống đối của Mendel đối với thuyết tiến hóa và Darwin) trên tạp chí The Journal of Heredity, trong đó viết: “Công trình của Mendel đầu tiên bị từ chối, vì hiển nhiên là ông đã tạo ra một lý thuyết chống lại lý thuyết di truyền của Darwin (pangenesis), lý thuyết này lúc ấy đã trở nên phổ biến và được chấp nhận như một lý thuyết chịu trách nhiệm về di truyền”. [4]

Mendel refuted Darwinism (3)

Thực ra Mendel không chỉ công bố công trình của mình trên tạp chí chuyên môn, mà còn gửi bản sao đến các nhà khoa học có uy tín trong thời của ông. Chẳng hạn, năm 1867, ông đã gửi công trình đến ngài Carl Nageli, người được tạp chí Great Experiments in Biology (Những thí nghiệm vĩ đại trong Sinh học) ca ngợi là “một nhà thực vật học nổi tiếng và một người có thẩm quyền về tiến hóa luận”, trong đó Mendel viết: “Tôi không bao giờ quan sát thấy những sự chuyển tiếp quá độ từ từ tứng tí một các đặc điểm của cha mẹ cho con cái”. Có nghĩa là ông bác bỏ thuyết tiến hóa – thuyết cho rằng loài này có thể biến thành loài khác thông qua những biến đổi từng tí một trong một thời gian đủ dài. Trong phần kết công trình của mình, Mendel còn nhắc đến một công trình của một người đi trước ông là Gartner. Ông viết:

“Kết quả của những thí nghiệm nghiên cứu khả năng một loài có thể biến thành loài khác đã dẫn Gartner đi tới chỗ chống đối lại ý kiến của các nhà tự nhiên học vốn không tin vào sự ổn định của các loài cây trồng mà tin vào sự tiến hóa liên tục của thực vật. Ông đã đưa ra một chứng minh không thể nghi ngờ rằng các loài là cố định…”.

Nói một cách dễ hiểu: ban đầu Gartner cũng muốn tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng quan điểm của thuyết tiến hóa cho rằng một loài có thể biến thành loài khác. Nhưng những thí nghiệm đó lại dẫn Gartner tới kết quà hoàn toàn ngược lại, rằng các loài giữ nguyên các đặc điểm giống loài của nó, và không thể biến thành loài khác.

Mendel refuted Darwinism (7)

Mendel kết luận: “những cây lai tạo giữa những loài này không mất đi một chút nào về sự ổn định của chúng sau 4 – 5 thế hệ”.

Xin nhắc lại rằng công trình của Mendel ra đời sau cuốn Về Nguồn gốc các Loài của Darwin 7 năm. Vậy kết luận nói trên của Mendel là một lời nhắn nhủ rõ ràng gửi tới các nhà tiến hóa luận rằng hãy xem xét lại quan điểm về sự biến đổi các đặc điểm di truyền để một loài này có thể biến thành loài khác. David Coppedge viết về điều này như sau:
“Khi học thuyết Darwin chiếm lĩnh thế giới trí thức ở Anh và lan tràn sang lục địa Âu Châu, kết luận nói trên của Mendel dường như một tiếng kèn kêu gọi hãy thức tỉnh để quan sát những suy đoán của thuyết tiến hóa về sự biến đổi loài này thành loài khác. Ông dường như đang hét lên, theo cách lịch sự của ông, rằng “các loài không biến đổi thành loài khác! Chúng thể hiện sự ổn định từ thế hệ này sang thế hệ khác, và các thí nghiệm của tôi đã chứng tỏ sự thật đó. Có ai nghe không?””. Rồi Coppedge trả lời: “Không ai nghe cả. Họ đang say sưa với thứ rượu ngọt của cơ chế tự nhiên đối với cái gọi là ‘transformism’ – sự biến đổi loài này thành loài khác – làm sao họ thấy được ích lợi gì từ những sự thật khó chịu mà vị tu sĩ ở Áo công bố?”.

Cơn say ấy làm cho các nhà khoa học đi theo Darwin quên phắt tiêu chuẩn cơ bản của khoa học là bằng chứng thực tế hoặc thực nghiệm. Không có thực tế và thực nghiệm để chứng minh, thuyết tiến hóa thực chất chỉ là những thảo luận ngụy khoa học. Vì thế Coppedge không coi các nhà khoa học tiến hóa là nhà khoa học, mà chỉ là những người kể chuyện (storytellers). Ông viết: “Mendel thuộc trường phải kinh điển của các nhà khoa học tin vào phương pháp thực nghiệm. Nhưng bây giờ, những người kể chuyện của thuyết tiến hóa tự do suy đoán bừa bãi về quá khứ và tương lai không thể quan sát được rồi gọi đó là khoa học”.

Quả thật, thuyết tiến hóa là một chuyện thần tiên kể chuyện con vật này biến thành con vật khác, và tệ hại nhất là chuyện con khỉ biến thành con người. Chuyện bịa đặt đó được tin là chuyện thật, dẫn tới những đối xử tàn bạo, ngược đãi, thảm sát người thổ dân ở Úc và ở nhiều nơi khác trên thế giới chỉ vì họ bị coi là những sinh vật nửa người nửa khỉ [5].

Khi người khổng lồ thức dậy

Nhưng sự thật không thể bị che khuất mãi. “Năm 1900, người khổng lồ đang ngủ thức dậy”. Đó một tiêu đề trên trang mạng Famous Scientists (Các nhà khoa học nổi tiếng), mô tả sự kiện tái khám phá ra Di truyền học của Mendel. Quả thật là lý thuyết khổng lồ của Mendel đã bị chìm trong giấc ngủ của nhân loại 34 năm, nay mới thức dậy. Gần như đồng thời, 3 nhà khoa học làHugo De Vries, Carl Correns và Erich von Tschermak cùng khám phá ra rằng 34 năm trước, Gregor Mendel đã tìm ra những nguyên lý di truyền vô cùng quan trọng. Hugo De Vries có ấn tượng rất mạnh với những khám phá đó, và lập tức trao đổi sự thật mình vừa phát hiện với các nhà sinh học quan trọng khác. Ông cũng nhanh chóng nhận ra rằng lý thuyết di truyền này đặt ra một thách thức đối với lý thuyết của Darwin về chọn lọc tự nhiên.

Thật vậy, chọn lọc tự nhiên nói rằng sinh vật, trong quá trình thích nghi với môi trường, sẽ có những biến đổi về thể chất, và những biến đổi này sẽ được di truyền lại cho các thế hệ tiếp nối. Quá trình này tích lũy dần dần, đến một lúc nào đó biến đổi này trở thành đủ lớn để làm cho sinh vật đó biến thành một loài khác.

Nhưng lý thuyết di truyền của Mendel không cung cấp bất cứ một sự biến đổi nào như thế để làm chỗ dựa cho lý thuyết chọn lọc tự nhiên. Nói cách khác, những biến đổi của sinh vật để thích nghi với môi trường không hề làm thay đổi các đặc điểm di truyền, và do đó không tạo ra loài mới. Hugo de Vries đã tổng kết nhận định này bằng một tuyên bố bất hủ:

Hugo de Vries

“Sự chọn lọc tự nhiên có thể giải thích sự sống sót của con vật thích nghi tốt nhất, chứ không phải sự xuất hiện một loài mới từ con vật thích nghi tốt nhất” (Natural selection can explain the survival of the fittest, but not the arrival of the fittest). Tuyên bố này có thể coi như tấm màn khép lại tấn tuồng “chọn lọc tự nhiên là cơ sở của tiến hóa.”

Tóm lại, việc tái khám phá ra lý thuyết di truyền của Mendel đẩy thuyết tiến hóa trong những năm đầu của thế kỷ 20 vào tình trạng khó ăn khó nói, sống dở chết dở. Các nhà khoa học tiến hóa lúng túng không biết đối xử với lý thuyết Mendel thế nào. Không thể bác bỏ nó được, vì chứng minh của nó quá minh bạch, rõ ràng, thuyết phục. Hugo de Vries và nhiều nhà khoa học khác đã làm những thí nghiệm tương tự để kiểm chứng các định luật của Mendel và đi tới kết luận rằng các định luật đó hoàn toàn chính xác, không thể phủ nhận được. Vì thế chỉ còn một lựa chọn duy nhất cho các nhà tiến hóa luận: trộn lẫn lý thuyết của Mendel và Darwin với nhau. Đó là lý do ra đời cái gọi là “thuyết tiến hóa tổng hợp” (synthetic theory of evolution), hoặc “chủ nghĩa Tân-Darwin” (neo-Darwinism).

Chủ nghĩa Tân-Darwin và sự đánh giá của toán học

Lý thuyết Tân-Darwin dựa trên sự di truyền những biến dị ngẫu nhiên (random mutations), có thể tóm tắt như sau:
Trong quá trình sống, hệ di truyền của sinh vật có thể xuất hiện những biến dị ngẫu nhiên có lợi cho việc thích nghi với môi trường, và những biến dị có lợi này sẽ được di truyền lại cho các thế hệ nối tiếp. Qua hàng triệu, hàng tỷ năm, những biến dị này có thể tích phân lại thành một biến đổi lớn làm thay đổi loài.

Tư tưởng đó thổi một sức sống mới vào thuyết tiến hóa, làm thỏa mãn các nhà sinh học tiến hóa đến nỗi trong dịp kỷ niệm 100 năm ngày ra đời cuốn Về Nguồn gốc các Loài của Darwin, nhà tiến hóa luận Julian Huxley đã tuyên bố dõng dạc đầy tự tin rằng thuyết tiến hóa của Darwin đã đạt tới một sự thật không thể tranh cãi được, và rằng toàn bộ vũ trụ được mô tả trong một quá trình duy nhất và liên tục của tiến hóa luận.

Nhưng trạng thái phớn phở lạc quan đó không kéo dài được bao lâu. Những thách thức toán học do Sir Peter Medawar và nhiều nhà toán học khác nêu lên đã phủ một bóng đen ngờ vực lên khả năng biến dị có thể tích lũy thành một biến đổi lớn làm thay đổi loài – xác suất để sự kiện đó xẩy ra gần như bằng 0, tức là không thể xẩy ra!

Bài báo Mathematicians and Evolution (Các nhà toán học và thuyết tiến hóa) của Casey Luskin [6] trên trang mạng Evolution News ngày 11/07/2006 cho biết:

Một trong những cuộc xâm nhập của toán học vào khoa học tiến hóa được biết đến nhiều nhất là Hội nghị chuyên đề Wistar 1966 ở Philadelphia, nơi các nhà toán học và các nhà khoa học khác trong những lĩnh vực liên quan đã họp lại để đánh giá xem liệu thuyết Tân-Darwin có thể thực hiện được hay không. Hội nghị diễn ra dưới sự chủ toạ của Sir Peter Medawar, một nhà khoa học từng đoạt Giải Nobel. Sự nhất trí chung của nhiều người tham dự hội nghị là thuyết Tân-Darwin không thể bảo vệ được bằng toán học (The general consensus of many meeting participants was that Neo-Darwinism was simply not mathematically tenable). Biên bản của hội nghị mang tên Mathematical Challenges to the Neo-Darwinian Interpretation of Evolution (Những thách thức toán học đối với sự diễn giải của thuyết Tân-Darwin về tiến hóa) cho biết các nhà toán học đáng kính và các học giả tương tự trong hội nghị đã nêu lên nhiều thách thức khác nhau.

Chẳng hạn, chủ tịch hội nghị, Sir Peter Medawar, tuyên bố lúc khai mạc: “Lý do trực tiếp của hội nghị này là một cảm giác bất mãn rất phổ biến đối với cái đã được xem như một lý thuyết tiến hóa được chấp nhận trong thế giới nói tiếng Anh, đó là cái được gọi là Lý thuyết Tân-Darwin… Có những phản đối được nêu lên bởi những nhà khoa học cảm thấy trong lý thuyết tiến hóa hiện nay có một số thứ đã mất tích… Những phản đối như thế đối với lý thuyết Tân-Darwin là rất phổ biến trong số các nhà sinh học nói chung; và chúng ta, tôi nghĩ, không vì ai cả phải làm cho sáng tỏ vấn đề. Chính sự kiện hôm nay chúng ta có mặt ở hội nghị này là bằng chứng cho thấy chúng ta chưa làm sáng tỏ vấn đề”

Stanislaw_Ulam.tif copy

Trong tham luận mang tên “Làm thế nào để trình bầy các bài toán đánh giá sự tiến hóa bằng toán học”, nhà khoa học Stanislaw Ulam làm tan vỡ niềm hy vọng của thuyết Tân-Darwin bằng nhận định sau đây: “Dường như phải có hàng ngàn, hàng triệu biến dị có lợi để tạo ra một sinh vật phức tạp ở mức thấp nhất mà chúng ta thấy trong cuộc sống hiện nay. Bất kể là xác suất để một biến dị đơn lẻ lớn đến đâu, thậm chí bằng một phần hai, nhưng xác suất để xẩy ra một dãy các biến dị có lợi như thế nối tiếp nhau sẽ phải nâng lên lũy thừa một triệu, như thế bạn sẽ có một xác suất rất gần với zero, và một sự kiện như thế dường như không thể tồn tại trên thực tế”.

Tóm lại, thuyết Tân-Darwin không có cơ sở khoa học. Nó không có bằng chứng thực tế, và không được toán học ủng hộ. Thậm chí toán học đã đưa ra những con số mang tính phủ định nó. Rốt cuộc, thuyết Tân-Darwin cũng chỉ là một giả thuyết phi hiện thực. Nó tiếp tục làm khoa học dựa trên các giả thuyết thuần túy không thể chứng minh được. Đó là truyền thống của chủ nghĩa Darwin!

Trong thập kỷ 1980, bằng chứng về sự gián đoạn trong hồ sơ hóa thạch và trong các genes đã chia rẽ các môn đệ của Darwin thành 2 phái: phái “biến đổi từ từ từng tí một” (gradualist) và phái “biến đổi nhẩy cóc” (punctuationist). Đặc biệt Stephen Jay Gould và Niles Eldredge đã phải nổi đóa lên với phái đối lập để thuyết phục rằng đồ thị tiến hóa không phải là một hàm liên tục, mà là một hàm nhảy cóc đột xuất từng đợt một. Cuộc tranh cãi giữa 2 phái này kéo dài cho đến nay chưa chấm dứt. Có nghĩa là phái “gradualist” trung thành với thuyết tiến hóa nhưng bế tắc, còn phải “nhảy cóc” là phái tiến hóa phản bội lại tiên đề của thuyết tiến hóa!

Cuối thế kỷ 20 nhân loại chứng kiến một cuộc bùng nổ tri thức về di truyền học. Người ta đã có thể chỉ rõ ra các gene cụ thể, trong mã di truyền của nó, và quan sát sự sắp xếp của các cặp gene tương ứng vào trong giao tử (tế bào sinh sản trưởng thành, như một tinh trùng hoặc một trứng, có thể kết hợp với một tế bào khác để tạo nên một cơ thể mới). Một hiểu biết mới đã trở nên rõ ràng: tế bào rất khó tính trong việc đảm bảo sao cho các gene được sao chép một cách chính xác và đóng góp không sai sót.

Điều đó có nghĩa làhầu như không có cơ hội cho sự biến dị ngẫu nhiên có lợi.

Trong một số trường hợp

Leave your Comment