เริ่มต้น;

การคัดกรองโครโมโซม (PGD / PGS / NGS)

    การตรวจวินิจฉัยการกลายพันธุ์ของยีนเดี่ยวในตัวอ่อนก่อนการฝังตัว (PGD)

    โรคที่เกิดจากยีนเดี่ยวเป็นโรคทางพันธุกรรมที่เกิดจากยีนเดี่ยวที่ผิดปกติ ซึ่งความผิดปกตินี้สามารถส่งผ่านสู่รุ่นลูกได้ หรือสามารถเกิดขึ้นเองในช่วงสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ความผิดปกติของยีนเดี่ยวเป็นปัจจัยส่วนมากของอาการต่างๆ รวมถึง ทารกที่มีความผิดปกติตั้งแต่แรกเกิด , เสียชีวิตตั้งแต่อายุยังน้อย และความผิดปกติทางร่างกาย รวมถึงทั้งทางสุขภาพจิตและสังคม

    การวินิจฉัยการกลายพันธุ์ของยีนเดี่ยวในตัวอ่อนก่อนการฝังตัว มีการพัฒนาสำหรับคนไข้ที่มีความเสี่ยงสูงในการส่งผ่านยีนที่มีความผิดปกติไปยังลูกหลาน ซึ่งมีรูปแบบในการส่งผ่านที่แตกต่างกัน เช่น ยีนเด่น ยีนด้อย และ ยีนบนโครโมโซมเพศ

    ดังนั้น การตรวจหาความเป็นพาหะในผู้ปกครองผ่านการวินิจฉัยการกลายพันธุ์ของยีนเดี่ยวในตัวอ่อนก่อนการฝังตัว ก่อนจะทำการตั้งครรภ์ สามารถช่วยเหลือและส่งเสริมความเป็นไปได้ในการมีบุตรที่มีสุขภาพแข็งแรงได้

    • ถ้าทั้งพ่อและแม่เป็นพาหะของยีนเดี่ยวที่ผิดปกติ มีความเป็นไปได้ 1 ใน 4 ที่จะมีบุตรที่เป็นโรค
    • การอ้างอิงจากประวัติของคนที่เป็พาหะ หรือเป็นโรค จากสมาชิกในครอบครัว ช่วยให้เจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการณ์สามารถค้นพบโครโมโซมที่มียีนที่ผิดปกติอยู่ในพ่อหรือแม่ได้
    • การตรวจสอบการถ่ายทอดของยีน เจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการณ์จะดูว่าท่อนหรือบริเวณของโครโมโซมที่มียินที่ผิดปกตินั้น อยู่ในโครโมโซมของตัวอ่อนหรือไม่ ดังนั้น จึงจะสามารถคัดแยกตัวอ่อนที่เป็นโรค พาหะ และปกติได้
    • ตัวอ่อนจะได้รับยีนที่ผิดปกติมาเพียง 1 ข้างเหมือนพ่อแม่ หรือ จะได้มาทั้งสองข้าง ที่นำไปสู่อาการทางโรค จะได้รับการคัดแยก ตัวอ่อนที่ไม่มียืนที่ผิดปกตินั้น เป็นตัวอ่อนที่ไม่ได้รับการถ่ายทอดยีนที่ผิดปกติ ดังนั้นจึงเป็นตัวอ่อนที่สามารถเป็นตัวเลือกในการนำไปใส่ตัวอ่อน

    การตรวจวินิจฉัยตัวอ่อนเพื่อวินิจฉัยโรคที่เกิดจากความผิดปกติของยีนเดียว (PGD) มีความแม่นยำค่อนข้างสูง มีความจำเพาะ และเชื่อถือได้ ด้วยวิธีทางตรวจระดับโมเลกุล ข้อมูลทางพันธุศาสตร์จัดสรรหลักฐานโดยตรงให้กับพ่อแม่ที่มียีนที่ผิดปกติและช่วยป้องกันการถ่ายทอดความผิดปกติไปยังลูกหลาน มีวิธีการณ์สองแบบ;

    Short tendem repeat (STR) – based on linkage analysis.

    เทคนิคนี้ใช้การมุ่งเน้นที่การตรวจจับแต่ละท่อนของโครโมโซม โดยที่ดูท่อนโครโมโซมโดยรอบของยีนที่ผิดปกติ และเปรียบเทียบกับตัวอย่างอื่นๆ ในครอบครัว STR เป็น (ไมโครแซทเทิลไลท์ microsatellite) ที่มีจำนวนซ้ำประมาณ 2 – 13 นิวคลีโอไทน์ ต่อ 100 ครั้งในหนึ่งสายดีเอ็นเอ จำนวนที่ซ้ำกันของนิวคลีโอไทน์จะได้รับการตรวจจับและวิเคราะห์

    Karyomapping

    เทคนิคเป็นการนำความหลากหลายของนิวคลีโอไทน์เดี่ยวเป็นตัวตรวจจัย ซึ่งมีประมาณ 10 ล้านยีนในมนุษย์ เทคนิคยึดหลักการวิเคราะห์เชื่อมโยงระหว่างครอบครัว (linkage analysis. )เช่นกัน ทว่าข้อดีของเทคนิคนี้คือใช้เวลาในการวินิจฉัยน้อยกว่า มีตัวตรวจจับเยอะกว่า มีซอฟแวร์มาสนับสนุน ลดการเกิดการหลุดหายของท่อนโครโมโซมระหว่างการปฏิการณ์ และ สามารถตรวจโรคพันธุกรรมได้หลากหลายกว่า

    การตรวจคัดกรองและวินิจฉัยความผิดปกติทางพันธุกรรมระยะก่อนฝังตัว (PGS)

    ความผิดปกติทางพันธุกรรมระยะก่อนการฝังตัวคืออะไร

    โรคทางพันธุกรรม ในความหมายทั่วไปคือโรคที่มีการถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปสู่ลูก ซึ่งลักษณะของโรคนี้มีสาเหตุได้จาก 2 ปัจจัย ได้แก่การกลายพันธุ์ของระดับโครโมโซม (chromosomal mutation) หรือ การกลายพันธุ์ของยีน (gene mutation)

    การกลายพันธุ์ของระดับโครโมโซม สามารถจำแนกได้สองรูปแบบคือ จำนวนของโครโมโซมผิดปกติ เช่น จำนวนเพิ่มขึ้น หรือ ลดลงจากปกติของทั้งโครโมโซม เช่น กลุ่มอาการดาวน์ (trisomy 21) ที่มีโครโมโซมคู่ที่ 21 เพิ่มมา 1 แท่ง หรือ กลุ่มอาการเทอเนอร์ (monosomic X) ที่มีโครโมโซม X ขาดหายไป 1 แท่ง อีกรูปแบบหนึ่งคือ โครงสร้างของโครโมโซมผิดปกติ ได้แก่ การขาดหายไปของชิ้นส่วนโครโมโซม (deletion) การเพิ่มขึ้นมาของบางชิ้นส่วนในโครโมโซม (duplication) การสลับตำแหน่งของชิ้นส่วนโครโมโซมที่ต่างคู่กัน (translocation) และ การสลับตำแหน่งของชิ้นโครโมโซมแท่งเดียวกัน (inversion) ซึ่งความผิดปกติกลุ่มนี้มีอาการทางคลินิกได้หลากหลาย และมีโรคที่เกี่ยวข้องมากมาย

    การกลายพันธุ์ของยีน เป็นลักษณะความผิดปกติที่เกิดจากการกลายพันธุ์บนตำแหน่งของยีนที่จำเพาะ ซึ่งความคุมลักษณะบางอย่างของร่างกาย เช่น โรคธาลัสซีเมีย ซึ่งเป็นการกลายพันธุ์บนยีนที่ทำหน้าที่สร้างโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเม็ดเลือดแดง เป็นต้น

    ความผิดปกติทางพันธุกรรมระยะก่อนการฝังตัวส่งผลอย่างไร

    นอกจากความเสี่ยงในการมีบุตรที่มีความผิดปกติทางพันธุกรรมที่ส่งผลต่อการพัฒนาการและการดำรงชีวิตที่เป็นปัญหาอย่างยิ่งในอนาคตแล้ว ความผิดปกติทางพันธุกรรมนี้ยังส่งผลต่อ การฝังตัวของตัวอ่อน ไปยังมดลูกของแม่ด้วย ทำให้โอกาสการตั้งครรภ์ลดลง โดยพบว่าแม่ที่มีการตั้งครรภ์เมื่ออายุมากขึ้นจะยิ่งมีโอกาสพบความผิดปกติของตัวอ่อนในลักษณะการกลายพันธุ์ของโครโมโซมสูง ทำให้โอกาสการตั้งครรภ์ต่ำ หรือบางรายพบปัญหาการแท้งซ้ำซากซึ่งเกิดจากความผิดปกติของโครโมโซมในตัวอ่อนเอง กลุ่มมารดาที่มีความเสี่ยงเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับข้อมูลความผิดปกติของตัวอ่อนเพื่อเป็นการตัดสินใจร่วมกันกับแพทย์ หรือในกรณีที่ความผิดปกติเป็นโรคพันธุกรรมที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน การได้รับการวินิจฉัยในพ่อแม่ว่ามีโอกาสถ่ายทอดโรคดังกล่าวไปยังรุ่นลูกเป็นการเตรียมพร้อมให้กับครอบครัวในกรณีที่ยอมรับบุตรที่จะเกิดมาพร้อมกับความผิดปกติทางพันธุกรรม ดังนั้นหากแม่อยู่ในกลุ่มที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดความผิดปกติดังกล่าว ครอบครัวที่ได้รับการให้คำปรึกษาภาวะมีบุตรยากโดยการใช้เทคโนโลยีเด็กหลอดแก้ว  (IVF)  หรือครอบครัวที่มีประวัติการถ่ายทอดโรคพันธุกรรมชนิดร้ายแรง สมควรอย่างยิ่งที่ต้องได้รับการตรวจคัดกรองและวินิจฉัยโรคพันธุกรรมก่อนการฝังตัวเพื่อเพิ่มโอกาสการตั้งครรภ์ที่สูงขึ้น และมีบุตรที่มีความปกติ ปราศจากโรคทางพันธุกรรม

    เทคนิคการตรวจคัดกรองและวินิจฉัยโรคพันธุกรรมก่อนการฝังตัว

    เทคโนโลยีทางด้านพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลที่มีความก้าวหน้าสูงขึ้น ทำให้การตรวจวินิจฉัยคัดกรองโรคทางพันธุกรรมระยะก่อนฝังตัว  โดยเฉพาะอย่างยิ่งความผิดปกติที่เกิดจากการกลายพันธุ์ในระดับโครโมโซม ในกลุ่มอาการความผิดต่าง ๆ ตามที่กล่าวข้างต้นมีความก้าวหน้ามากยิ่งขึ้น มีความแม่นยำมากยิ่งสูงและใช้ระยะเวลาในการทดสอบที่รวดเร็ว

    ไมโครอะเรย์ (microarray) หรือ array CGH

    เทคนิคที่ตรวจสอบความผิดปกติของดีเอนเอทั้งจีโนม โดยอาศัยกระบวนการจับกันของชิ้นดีเอนเอ เป้าหมายที่ติดฉลากสารเรืองแสงกับดีเอนเอโพรบที่ถูกตรึงไว้บนกระจกชนิดพิเศษ

    ดังนั้นเมื่อโมเลกุลดีเอนเอเป้าจับกับโมเลกุลดีเอนเอโพรบที่มีความจำเพาะจะเกิดการเรืองแสงแล้วนำวิเคราะห์ความผิดปกติของดีเอนเอและยีนจากเทคนิคนี้ได้

    ข้อดีของไมโครอะเรย์ คือ สามารถตรวจความผิดปกติของโครโมโซมได้ครบถ้วนทั้ง 23 โครโมโซม แล้วยังสามารถตรวจวินิจฉัยความผิดปกติของยีนได้

    เครื่องมือวิเคราะห์จีโนมชนิด Next Generation Sequencing (NGS)

    สามารถวิเคราะห์และอ่านลำดับนิวคลีโอไทด์หรือรหัสพันธุกรรมในดีเอนเอได้ครบทุกโครโมโซม เทคนิคนี้เป็นเทคนิคที่มีความละเอียดสูงและมีความแม่นยำสูงที่สุดของการวิเคราะห์สารพันธุกรรมในปัจจุบัน เพราะเครื่องมือ NGS จะทำหน้าที่อ่านรหัสพันธุกรรมโดยตรง ปราศจากการใช้สารเรืองแสงแบบ microarray ดังนั้นการใช้ NGS สามารถบอกความผิดปกติที่โครโมโซมครบทั้งจีโนม แล้วยังสามารถตรวจหาการกลายพันธุ์ของโครโมโซมบางชนิดที่ไม่สารถตรวจพบด้วยเทคนิคอื่นๆ นอกจากนี้ NGS สามารถวิเคราะห์รหัสพันธุกรรมที่เป็นความผิดปกติในยีนที่สงสัยว่าเป็นโรคซึ่งถ่ายทอดมาจากพ่อแม่ได้

    NGS เทคโนโลยีถอดรหัสพันธุกรรมตรวจคัดกรองโครโมโซมตัวอ่อน

    การตรวจคัดกรองโครโมโซมตัวอ่อนก่อนการฝังตัว ด้วยเทคโนโลยีถอดรหัสพันธุกรรม illumina-NGS (Next-generation sequencing)

    ยีนหรือการเรียงตัวของลำดับนิวคลีโอไทด์ภายในโครงสร้าง DNA หรือสารพันธุกรรมของมนุษย์นั้น กำหนดหน้าที่ควบคุมในกิจกรรมต่างๆ ภายในร่างกาย ยีนที่มีความผิดปกติหรือกลายพันธุ์จึงส่งผลให้เกิดโรคขึ้นในคนที่ได้รับการถ่ายทอดยีนที่ผิดปกตินั้นจากบรรพบุรุษ … (Sequencing Technology Video)

    เมื่อเปรียบเทียบลำดับนิวคลีโอไทด์ภายในยีนที่ก่อโรคกับยีนที่ปกติย่อมมีความแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงหากนักวิจัยสามารถอ่านลำดับยีนเหล่านั้นได้ ก็สามารถค้นหายีนก่อโรคที่ถ่ายทอดจากพ่อแม่มาเปรียบเทียบกับยีนในคนปกติได้  เราสามารถตรวจสอบและค้นหายีนที่เกิดการกลายพันธุ์และก่อโรคนั้นได้ ดังนั้นการค้นหายีน จากการอ่านลำดับของนิวคลีโอไทด์ (DNA sequencing) จึงเป็นเทคนิคที่ตรงไปตรงมามากที่สุด ในการวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรม เทคโนโลยีที่สนับสนุนการอ่านลำดับของนิวคลีโอไทด์ของ DNA ในปัจจุบันมีแนวโน้มที่ถูกมากขึ้นเรื่อยๆ พร้อมกับความแม่นยำที่สูงขึ้นเทคโนโลยีการอ่านลำดับเบสรุ่นใหม่ (illumina-NGS) ถูกนำมาพัฒนาและประยุกต์ใช้ในการตรวจคัดกรองโรคทางพันธุกรรมระยะก่อนฝังตัว เพื่อแทนที่เทคนิคเดิมๆ ที่มีข้อจำกัด เช่น การกลายพันธุ์ของโครโมโซมบางชนิด ที่เทคโนโลยีไมโครอะเรย์ ยังไม่มีความแม่นยำในการตรวจสอบ

    นอกจากนี้การใช้ illumina-NGS ยังช่วยลดค่าใช้จ่ายให้กับคู่สมรสที่มีความต้องการตรวจคัดกรองความผิดปกติและโรคทางพันธุกรรมได้ง่ายยิ่งขึ้น ภายในระยะเวลาที่สั้นลงเมื่อเทียบกับวิธีดั้งเดิม

    ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีดังกล่าว สามารถนำมาประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ในทางคลินิกเพื่อคู่สมรสและคนไข้ ที่มีแนวโน้มของโรคทางพันธุกรรมที่ถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่น เพื่อทำให้สามารถคัดกรองตัวอ่อนที่ปกติก่อนเข้าสู่การฝังตัวต่อไป

    การตรวจ PGS โดยเทคนิค illumina-NGS เหมาะสมกับใครบ้าง

    • คู่แต่งงานที่มีบุตรยาก
    • สตรีที่มีอายุมากกว่า 35 ปี (Advanced maternal age) และต้องการมีบุตร
    • คู่แต่งงานที่มีประวัติการแท้งบุตรหลายครั้งโดยไม่ทราบสาเหตุ
    • คู่แต่งงานที่เคยทำ IVF หลายรอบไม่ประสบผลสำเร็จ
    • คู่แต่งงานที่เคยมีประวัตการตั้งครรภ์บุตรที่โครโมโซมผิดปกติ

    อ้างอิง

    Scott RT Jr, Ferry K, Su J, Tao X, Scott K, et al. (2012) Comprehensive chromosome screening is highly predictive of the reproductive potential of human embryos: a prospective, blinded, nonselection study. Fertil Steril 97(4): 870–875. 2. Tobias E, Connor JM, Ferguson-Smith (2011) Essential medical genetics. 6th edition: 243–247. Chichester, West Sussex, UK. Wiley-Blackwell. 3. Fiorentino F, Biricik A, Bono S, Spizzichino L, Cotroneo E, et al. (2014) Development and validation of a next-generation sequencing–based protocol for 24-chromosome aneuploidy screening of embryos. Fertil Steril