Tương lai của giải trình tự gen thế hệ mới và giải pháp cho tầm soát quản lý sức khỏe người Việt Nam

Phỏng vấn Eric Tao - Giám đốc Kinh doanh của Tập đoàn Novogene California Hoa Kỳ.

Thưa ông, ngày nay dựa trên hiểu biết về gen trong sản xuất protein và phân tích đột biến gắn với phát hiện bệnh và quản lý sức khỏe đang ngày càng trở lên quan trọng và phổ biến thì công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới là gì?

Eric: Giải trình tự gen Thế hệ mới (NGS – Next Generation Sequencing) là công nghệ cho phép giải mã đồng thời hàng triệu trình tự ADN cùng lúc với độ dài có thể bằng cả hệ gen, tăng lưu lượng xử lý lên 100 đến 1000 lần. Đồng thời, sự ra mắt của nền tảng NGS đầu tiên vào giữa những năm 2000 đã giúp làm giảm 50.000 lần giá thành cho 1 lần giải trình tự hệ gen người so với chi phí trước đó của Dự án Hệ gen người (năm 1990). Ngày nay, công nghệ NGS tiên tiến nhất với hệ thống Illumina NovaSeq đã giúp một bộ gen người được đọc nhanh trong vòng vài tuần, với lượng dữ liệu đọc gấp gần 40 lần bộ gen tạo bởi Dự án Hệ gen người.

Eric: Một trong những ứng dụng chính của NGS vào giải trình tự gen người là kỹ thuật Giải trình tự hệ gen biểu hiện (WES – Whole Exome Sequencing) và Giải trình tự toàn bộ hệ gen (WGS – Whole Genome Sequencing).

WES cho phép giải mã toàn bộ trình tự ADN của các gen mã hóa (là các gen quy định cho những protein biểu hiện của phần lớn các biến thể liên quan đến bệnh tật đã được biết đến trong y văn). Đây là phương pháp tiếp cận hợp lý đối với các vùng gen quan tâm để sàng lọc các biến đổi gen đã biết có liên quan tới các rối loạn di truyền hiếm gặp, các bệnh tật phức tạp, ung thư, hoặc nghiên cứu sự đa dạng hệ gen giữa các nhóm dân số khác nhau trên thế giới. Phương pháp phù hợp trong sàng lọc nguy cơ di truyền với các căn bệnh phổ biến thường gặp như ung thư, tim mạch, đái tháo đường…

WGS có khả năng giải trình tự toàn bộ bộ gen người, bao gồm toàn bộ ADN trong tế bào, qua đó có thể phát hiện tất cả các biến thể, bao gồm cả các biến đổi gen mới chưa được biết đến và hiếm gặp, chỉ trong một thử nghiệm duy nhất. WGS thường được sử dụng trong nghiên cứu sâu về nhiều loại bệnh tật, đặc biệt là ung thư, cũng như quá trình tiến hóa dân số và dược lý học.

Trên thực tế sẽ không có cơ chế tương tác 1:1 đối với biến đổi gen và khả năng gây bệnh, mà thường là có nhiều gen liên quan đến quá trình phát sinh một bệnh và nhiều gen lại không xuất hiện những biến đổi gen đặc hiệu. Sự phát triển của giải trình tự gen thế hệ mới (NGS) đã giúp các nhà khoa học có được bức tranh tổng thể và chi tiết hơn khi tiến hành các xét nghiệm gen di truyền, qua đó có khả năng phát hiện những gen chưa biết nhưng có liên quan tới quá trình khởi phát bệnh và cả những dạng hiếm gặp đặc biệt của biến đổi gen xảy ra trong thực tế.

Novogen có dự định phát triển dịch vụ giải trình tự thế hệ mới ở Việt Nam như thế nào?

Eric: Novogene là công ty hàng đầu thế giới về dịch vụ NGS, với 2.600 nhân viên và nhiều địa điểm trên toàn cầu. Novogene có chuyên môn khoa học và kinh nghiệm mạnh mẽ với 29 bằng sáng chế liên quan đến NGS, cũng như hơn 560 bài báo nghiên cứu với tổng hệ số trích dẫn hơn 4920 tài liệu khoa học. Novogene tà một tổ chức có phòng LAB giải trình tại tại Hoa Kỳ, Anh, Singapore, Hà Lan, Nhật Bản và Hồng Kông Trung Quốc, Novogene được thành lập vào năm 2011 và đã phát triển nhanh chóng trong vài năm qua. Novogene có các phòng thí nghiệm giải trình tự gen ở Mỹ (tại Đại học California tại cơ sở Davis), Trung Quốc, Singapore và Vương quốc Anh (Cambridge).

Hệ thống phòng Lab được Cơ quan Y tế Hoa Kỳ cấp chứng chỉ Lab (CLIA Certified) cho phép cung cấp dịch vụ y tế bệnh viện và công cộng, và được Tổ chức Giải phẫu bệnh Hoa Kỳ cấp chứng chỉ CAP (CAP Accredited) chứng nhận LAB đạt chuẩn. Phòng LAB sử dụng công nghệ mới nhất, hệ thống robot xử lý chất lỏng tự tối ưu hóa tự động để đảm bảo tính toàn vẹn của mọi mẫu. Thông thường ngay cả tại Mỹ cũng rất ít dịch vụ đạt được các tiêu chuẩn nêu trên.

Đối với thị trường Việt Nam, chúng tôi cung cấp dịch vụ NGS thông qua Công ty TNHH My Health Việt Nam, một doanh nghiệp nổi tiếng về lưu trữ dữ liệu hồ sơ bệnh sử, đã có kinh nghiệm làm việc về trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn trong chăm sóc sức khỏe. Là doanh nghiệp hàng đầu thế giới tại Hoa Kỳ, chúng tôi tin rằng dịch vụ giải trình gen thế hệ mới sẽ mở ra nhiều cơ hội và định hướng tốt hơn cho mỗi người nhằm tối ưu hóa quản trị sức khỏe và bệnh tật trong cả cuộc đời.

Không chỉ cung cấp báo cáo giải trình, các dữ liệu giải trình gốc về toàn bộ gen người được đọc bằng phần mềm chuyên dụng sẽ được chúng tôi kết hợp với My Health cung cấp cho mỗi cá nhân quản lý để sử dụng và đọc lại trong các lần sau để rà soát, tìm hiểu thêm về bệnh hiếm hoặc bệnh chưa được phát hiện hoặc cập nhật y văn để đọc lại trong tầm soát các chỉ dấu sức khỏe.

Một số tiêu chuẩn kỹ thuật nổi trội mà Novogene và My health cung cấp cho thị trường Việt Nam là gì?

Eric: Độ chính xác của giải trình gen thế hệ mới phụ thuộc vào con chip giải mã gen và dữ liệu so sánh. Hiện tại, Novogene sử dụng con chip giải mã gen hiện đại từ tổ chức ILLUMINA, Hoa Kỳ - Tổ chức sản xuất máy và hóa chất giải mã gen số một thế giới với độ chính xác 99,9%. Điều này có nghĩa là, khi bạn muốn làm lại xét nghiệm phân tích gen để xem lại kết quả thì 99,9% sẽ nhận lại được kết quả giống hệt với kết quả lần trước của bạn. Bên cạnh đó là Công nghệ Infinium Asian Screening Array (ASA) cho phép phân tích tầm soát trên bộ gen của cộng đồng người châu Á. Tỷ lệ xác định biến thể (hay độ nhạy của hệ thống xử lý thông tin y sinh học) > 99% (tức là khi đọc qua khu vực gen đó 100 lần thì đọc đúng biến thể chứa trong vùng gen đó 99 lần).

Độ đọc sâu (số lần vùng gen được lặp lại cho việc giải trình tự) là 500X-1000X trở lên (Độ đọc càng cao thì độ chính xác càng cao. Bình thường thông tin được coi là đáng tin cậy khi có độ đọc sâu khoảng 100X). Phân tích dựa trên cơ sở dữ liệu uy tín: cơ sở dữ liệu đối sánh được trích xuất từ các nghiên cứu tương quan về những biến đổi gen mang mầm bệnh và có nguy cơ gây bệnh cao thường gặp được ghi nhận tại dữ liệu của GWAS (Genome-wide association study), HGMD (Human Gene Mutation Database) và Clinvar (Thuộc viện Sức khỏe Quốc gia Hoa Kỳ). Dữ liệu giải trình tự được phân tích bằng nền tảng ENLITER của do Breakthough Genomics cung cấp. Nền tảng này dùng trí tuệ nhân tạo tham chiếu vào cơ sở dữ liệu kể trên kết hợp với học sâu từ y văn thời gian thực. Bản báo cáo cuối cùng được duyệt và lý giải bởi chuyên gia di truyền theo tiêu chuẩn của Hiệp hội giải phẫu bệnh Mỹ (College of American Pathologists). Kết quả giải trình tự và phân tích chuyên sâu cung cấp cho khách hàng các thông tin về nguy cơ mắc của hơn 7000 bệnh di truyền bao gồm ung thư, bệnh mạn tính và bệnh hiếm, cũng như các chỉ số liên quan đến tính trạng di truyền chỉ trong 1 xét nghiệm duy nhất.

Bên cạnh đó, My Health cung cấp kèm theo dịch vụ lữu trữ suốt đời dữ liệu giải trình gen cho cá nhân gắn với ứng dụng lưu trữ hồ sơ bệnh sử trọn đời HR247 và Gói giải trình WES hoặc WGS. Với giá công khai trên thị trường lưu trữ khoảng 20.000đ cho 1 GB/tháng thì kinh phí mà phía My Health đang hỗ trợ khách hàng đang là rất lớn. Dung lượng cho việc lưu trữ sẽ phải tăng gấp 2 lần vì ổ cứng khấu hao và chỉ sử dụng trong tối đa 3 năm nên bắt buộc phải sao lưu dữ liệu (backup) cho khách hàng theo tiêu chuẩn HIPAA của Mỹ. Với giải trình WES bạn cần lưu trữ khoảng 20GB/người trong suốt cuộc đời, với WGS bạn cần lưu trữ khoảng 200GB/người trong suốt cuộc đời. Dữ liệu được lưu trên mây (cloud) và người dùng có thể tải xuống tại bất kỳ đâu trên thế giới cho việc sử dụng, đọc và phân tích sau này.