cfDNA (cell-free DNA) kết hợp với công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới (Next-Generation Sequencing – NGS) đang mở ra một hướng đi đột phá trong lĩnh vực chẩn đoán y học hiện đại. Từ việc tầm soát ung thư, xét nghiệm trước sinh không xâm lấn (NIPT) cho đến theo dõi sau cấy ghép, cfDNA ngày càng chứng tỏ vai trò quan trọng trong các xét nghiệm chính xác và an toàn hơn cho người bệnh. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về xu hướng ứng dụng cfDNA trong NGS, những ưu điểm vượt trội, các thách thức kỹ thuật, và tiềm năng phát triển trong tương lai – đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam đang từng bước cập nhật các công nghệ sinh học tiên tiến này.
1. cfDNA là gì? Nguồn gốc và ý nghĩa lâm sàng
cfDNA (cell-free DNA) là các đoạn DNA ngắn (thường từ 150-200 base pairs) tồn tại tự do trong huyết tương hoặc các dịch cơ thể mà không nằm trong tế bào. Chúng được giải phóng từ các tế bào đang chết theo cơ chế tự nhiên (apoptosis) hoặc hoại tử. Ở người khỏe mạnh, cfDNA chủ yếu đến từ các tế bào máu. Tuy nhiên, trong các tình trạng đặc biệt như mang thai, ung thư, hoặc sau ghép tạng, cfDNA có thể đến từ thai nhi (cffDNA), tế bào ung thư (ctDNA), hoặc mô cấy ghép (dd-cfDNA).
Nhờ đặc điểm không xâm lấn và khả năng phản ánh thông tin di truyền của các cơ quan hoặc tác nhân liên quan, cfDNA đang trở thành một chỉ dấu sinh học tiềm năng trong chẩn đoán, theo dõi và tầm soát nhiều loại bệnh lý khác nhau.
2. Next-Generation Sequencing (NGS) và khả năng ứng dụng trong phân tích cfDNA
Next-Generation Sequencing (NGS) là công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới cho phép phân tích hàng triệu đoạn DNA đồng thời với độ chính xác cao và chi phí ngày càng giảm. Khi kết hợp với cfDNA, NGS mang lại nhiều lợi thế vượt trội:
- Phát hiện các biến thể di truyền hiếm với độ nhạy cao.
- Cho phép phân tích không xâm lấn từ mẫu máu ngoại vi.
- Áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: sản khoa, ung thư học, ghép tạng, nhiễm trùng…
3. Các xu hướng ứng dụng cfDNA kết hợp NGS nổi bật
3.1. Xét nghiệm trước sinh không xâm lấn (NIPT)
NIPT (Non-Invasive Prenatal Testing) là ứng dụng sớm và phổ biến nhất của cfDNA trong lâm sàng. Từ tuần thai thứ 10, cfDNA thai nhi (cffDNA) đã hiện diện trong máu mẹ và có thể chiếm 5–20% tổng lượng cfDNA. Với sự hỗ trợ của NGS, xét nghiệm NIPT có thể:
- Sàng lọc hội chứng Down (trisomy 21), Edwards (trisomy 18), và Patau (trisomy 13) với độ chính xác trên 99%.
- Mở rộng sang các rối loạn đơn gen (monogenic disorders) như xơ nang, thiếu máu hồng cầu hình liềm.
- Kết hợp AI để phân tích dữ liệu, giảm dương tính giả.
Xu hướng hiện nay là giảm chi phí xét nghiệm và tích hợp NIPT vào hệ thống y tế cộng đồng, đặc biệt ở các quốc gia đang phát triển như Việt Nam.
3.2. Tầm soát và quản lý ung thư
cfDNA, đặc biệt là ctDNA, đang cách mạng hóa lĩnh vực ung thư học thông qua khái niệm “sinh thiết lỏng” (liquid biopsy). ctDNA mang các biến thể di truyền đặc trưng của khối u (đột biến, methyl hóa DNA, hoặc thay đổi cấu trúc) và có thể được phát hiện trong máu ngay cả khi khối u còn rất nhỏ.
- Tầm soát sớm: Công nghệ SPOT-MAS (Screening for the Presence Of Tumor by Methylation And Size) đang được ứng dụng để phát hiện dấu hiệu ung thư trước khi có triệu chứng.
- Theo dõi điều trị: Phân tích ctDNA giúp đánh giá đáp ứng điều trị, phát hiện kháng thuốc sớm (như đột biến EGFR T790M).
- Y học cá thể hóa: Dựa vào đặc điểm gen, bác sĩ có thể xây dựng phác đồ điều trị riêng biệt.
3.3. Theo dõi sau ghép tạng bằng cfDNA
Donor-derived cfDNA (dd-cfDNA) là các đoạn DNA từ cơ quan ghép. Khi xảy ra hiện tượng thải ghép, nồng độ dd-cfDNA trong máu người nhận tăng lên rõ rệt. NGS giúp định lượng dd-cfDNA chính xác để:
- Phát hiện sớm thải ghép trước khi có biểu hiện lâm sàng.
- Giảm nhu cầu sinh thiết xâm lấn.
- Tăng cường theo dõi thường quy, cải thiện kết quả cấy ghép.
Một số xét nghiệm thương mại như AlloSure, AlloSeq đã được phát triển và chứng minh hiệu quả trong theo dõi thải ghép tim, gan và thận.
3.4. cfDNA trong các bệnh lý tim mạch, nhiễm trùng và tự miễn
- Bệnh tim mạch: Phát hiện DNA từ tế bào cơ tim bị tổn thương trong nhồi máu cơ tim.
- Nhiễm trùng: Xác định tác nhân gây bệnh bằng cfDNA vi sinh vật qua NGS.
- Bệnh tự miễn: Phân tích cfDNA giúp hiểu rõ hơn cơ chế bệnh lý như lupus ban đỏ hệ thống.
4. Ưu điểm và thách thức khi ứng dụng cfDNA với NGS
4.1. Ưu điểm
- Không xâm lấn: Mẫu lấy từ máu ngoại vi, an toàn và dễ thực hiện.
- Độ nhạy cao: Phát hiện được biến đổi gen với tần suất rất thấp.
- Ứng dụng rộng: Từ chẩn đoán sớm đến theo dõi điều trị và phục hồi.
4.2. Thách thức
- Chi phí cao: Thiết bị NGS và phân tích dữ liệu yêu cầu đầu tư lớn.
- Yêu cầu kỹ thuật cao: cfDNA dễ phân mảnh, cần quy trình xử lý chuẩn hóa.
- Phân tích dữ liệu phức tạp: Cần đội ngũ chuyên gia sinh tin học và hạ tầng tính toán mạnh.
cfDNA kết hợp công nghệ NGS đang mở ra kỷ nguyên chẩn đoán không xâm lấn chính xác và toàn diện. Với ưu điểm vượt trội, cfDNA đã chứng minh vai trò không thể thay thế trong y học hiện đại: từ phát hiện sớm bệnh lý cho đến xây dựng phác đồ điều trị riêng biệt. Dù vẫn còn thách thức, nhưng xu hướng phát triển công nghệ và tối ưu chi phí đang giúp cfDNA – NGS trở thành giải pháp trung tâm trong y học cá thể hóa tương lai.
