Kỹ thuật DNA tái tổ hợp và miễn dịch lâm sàng

2012-10-31 08:42 AM
Kỹ thuật DNA tái tổ hợp, dựa vào việc sử dụng plasmid như các phương tiện để truyền các đoạn DNA lạ, ví dụ gen người.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Những tiến bộ về sinh học phân tử trong những năm qua đã mở ra nhiều ứng dụng quan trọng trong chẩn đoán và điều trị các bệnh miễn dịch. Do vậy, những nhà miễn dịch học lâm sang cần phải hiểu những thuật ngữ và phương pháp mà những nhà sinh học phân tử đang sử dụng.

Kỹ thuật và thuật ngữ

Các enzym endonuclease hạn chế (restriction endonuclease) là những enzym lấy từ vi khuẩn có khả năng cắt chuỗi DNA tại một vị trí đặc biệt liên quan đến một trình tự nucleotid nhất định. Dùng những enzym này với những tính đặc hiệu khác nhau cho phép cắt chuỗi DNA thành từng đoạn, mà mỗi đoạn có chứa một gen đặc biệt cần tách ra khỏi phần còn lại của phân tử DNA.

Lập bản đồ gen bằng kỹ thuật Southern Blot

Hình. Lập bản đồ gen bằng kỹ thuật Southern Blot

Trong kỹ thuật Southern blot, các đoạn DNA, sau khi được cắt bởi bằng endonuclease hạn chế, được cho điện di trên gel agarose, những đoạn nhỏ thì di chuyển xa hơn những đoạn lớn. Trong số những đoạn này sẽ có đoạn có chứa gen mà ta quan tâm. Bằng cách dùng chất kiềm ta có thể làm tách đôi các đoạn dsDNA ra thành các ssDNA. Sau khi blot các ssDNA sang giấy nitrocellulose, ta cho đoạn DNA chuỗi đơn mới được tách lai với một đoạn ssDNA bổ sung tương ứng đã đánh dấu. Sau khi rửa và quan sát dưới đèn đọc phát xạ (autoradiography) thấy có phát xạ ở vị trí nào thì đó là vị trí có chứa đoạn gen mà ta quan tâm.

Có nhiều bệnh di truyền, sự khuyết tật của gen không thể biết và việc tìm gen khuyết tật này cũng không thực hiện được. Trong trường hợp này, gen gây bệnh có thể liên kết chặt chẽ với vị trí nhận diện của một endo- nuclease hạn chế nào đó. Dùng các endonuclease đã biết để dò toàn bộ genome người có thể giúp tìm ra các vị trí endonuclease mới hoặc loại bỏ những vị trí đang tồn tại. Như vậy, những đoạn DNA tạo được do một enzym hạn chế nhất định sẽ có những chiều dài khác nhau trên những người khác nhau. Người ta gọi điều này là tính đa dạng về chiều dài đoạn hạn chế (restriction fragment length polymorphism, RFLP), và tính chất này được di truyền đơn giản theo kiểu Mendel. RFLP cung cấp cho ta một lượng lớn các dấu ấn liên kết (linkage marker) để tìm ra các gen gây bệnh trong gia đình, mà không cần phải biết gì về bản thân gen đó cả.

Kỹ thuật DNA tái tổ hợp (recombinant DNA technology) dựa vào việc sử dụng plasmid như các phương tiện để truyền các đoạn DNA lạ, ví dụ gen người. Plasmid là những mảnh DNA hình tròn, nhỏ, xuất hiện tự nhiên trong bào tương của vi khuẩn. Dùng một endonuclease đặc hiệu có thể mở vòng plasmid này và gắn vào đó một đoạn gen người, và như vậy là ta đã tạo ra một phân tử DNA lai (hybrid DNA) có chức năng sinh học riêng. Nếu sau đó plasmid đưa được vào một loại vi khuẩn nào đó (ví dụ E. coli) thì ta có thể cho nuôi cấy vi khuẩn để sản xuất ra một loại các bản sao đoạn DNA đã gắn vào plasmid đó. Kỹ thuật DNA tái tổ hợp thường được dùng để sản xuất các chế phẩm sinh học tính khiết sử dụng trong chẩn đoán hoặc điều trị hoặc một số mục đích sinh học khác.

Ứng dụng chẩn đoán

Kỹ thuật khuyếch đại DNA đã cung cấp cho chúng ta một phương tiện chẩn đoán trước sinh (prenatal diagnosis) chính xác đối với các bệnh di truyền. Vật phẩm dùng cho chẩn đoán là mẩu mô lấy được từ gai nhau, từ kỹ thuật soi thai (fetoscopy) hoặc chọc túi ối (amniocentesis). Kỹ thuật này cũng giúp chẩn đoán ở giai đoạn tiền lâm sàng những bệnh nhiễm sắc thể có thời kỹ khởi bệnh muộn, bệnh phụ nữ liên quan giới tính, kể cả những thiếu hụt miễn dịch di truyền.

Người ta ghi nhận rằng các thử nghiệm gen đang được sử dụng ngày càng nhiều cho việc chẩn đoán bệnh. Việc phát hiện ra hiện tượng tái sắp xếp (rearrangement) của các gen immunoglobulin và của gen thụ thể tế bào T (TCR gene) đã cung cấp cho chúng ta một công cụ mới để phân tích nguồn gốc của những tế bào lympho ác tính không mang các dấu ấn kinh điển của tế bào B và tế bào T, tìm nguồn gốc của tế bào ung thư trong bệnh bạch cầu tế bào dạng tóc (hairy cell leukemia) và những cơn tăng dữ dội các nguyên bào trong bệnh bạch cầu tủy mạn. Ngoài ra, thử nghiệm gen cũng giúp ta phân biệt các bệnh tăng sinh lympho đa clôn và đơn clôn.

Ứng dụng điều trị

Kỹ thuật DNA tái tổ hợp đã mang lại nhiều tiến bộ trong điều trị thông qua việc tổng hợp các hợp chất sinh học hoặc liệu pháp gen.

Sinh tổng hợp có được tiến hành bằng cách gắn một gen người vào một plasmid làm vật truyền và sau đó cho nhân lên thành clôn. Có nhiều loại hormone (ví dụ insulin) và thuốc điều hòa miễn dịch (ví dụ interferon) đã được tổng hợp theo cách này. Một ứng dụng quan trọng của phương pháp này sẽ là ứng dụng trong sản xuất vắc xin. Một khi chúng ta đã xác định được những kháng nguyên vi khuẩn có khả năng gây miễn dịch bảo vệ thì chúng ta có thể tạo clôn được với những gen tương ứng. Một vắc-xin tái tổ hợp đã được sản xuất và dùng phổ biến là vắc xin viêm gan B. Hiện nay các nhà nghiên cứu đang cố gắng để tìm ra những vắc xin có hiệu quả khác nhằm chống lại các bệnh nhiễm trùng phổ biến trên thế giới như vắc-xin sốt rét và HIV.

Một mục đích của công nghệ gen là thay thế được những gen bị khiếm khuyết trong cơ thể con người. Liệu pháp gen hiện đang còn nhiều tranh cãi nhưng những rối loạn miễn dịch như thiếu hụt adenosine deaminase hoặc purine nucleoside phosphorylase đang là những ứng cử viên quan trọng đầu tiên cho việc sử dụng liệu pháp này để điều trị.

Bài viết cùng chuyên mục

Sản xuất kháng huyết thanh cho các phòng thí nghiệm miễn dịch lâm sàng

Hỗn dịch tế bào lách của con vật được gây mẫn cảm, có chứa nhiều tế bào B chịu trách nhiệm sản xuất nhiều kháng thể, chống nhiều epitope khác nhau.

Định typ HLA miễn dịch

Hiện nay, việc định týp HLA được thực hiện bằng kỹ thuật PCR, để phát hiện gen HLA, kỹ thuật này tốn kém hơn nhưng có độ chính xác và độ nhạy cao hơn.

Đánh giá tế bào trung tính và tế bào mono

Thực bào là chức năng ăn vật lạ của một tế bào nào đó, khả năng ăn này có thể xác định được bằng cách ủ tế bào thực bào, với các hạt trơ như hạt latex, hoặc vi khuẩn.

Khảo sát lymphô bào miễn dịch

Có hai loại phản ứng da in vivo, được dùng để phát hiện lympho bào T mẫn cảm đặc hiệu, đó là: thử nghiệm nội bì, dùng kháng nguyên tiêm vào lớp nội bì.

Khảo sát phức hợp miễn dịch

Hiện nay, trên thế giới, ta đã có bán những sản phẩm chuẩn, cho những phòng thí nghiệm miễn dịch đặc biệt chuyên khoa.

Khảo sát bổ thể miễn dịch

Định lượng C3 và C4, bằng phương pháp hóa miễn dịch, là các xét nghiệm có ích nhất, trên thế giới hiện nay đã sẵn có các huyết thanh chứng quốc tế.

Phát hiện tự kháng thể

Yếu tố thấp một kháng thể IgM, phản ứng với Ig,G đóng vai trò kháng nguyên sẽ cho phản ứng với IgG, ngưng kết mạnh hơn là với IgG người còn nguyên bản.

Kháng thể đối với kháng nguyên ngoại sinh

Thử nghiệm kích thích provocation test, tức thử nghiệm kích thích niêm mạc mũi hoặc niêm mạc phế quản bằng kháng nguyên, là một thử nghiệm khá phổ biến.

Khảo sát định tính immunoglobulin

Trong trường hợp không có bất thường chuỗi nặng, kháng huyết thanh chuỗi nhẹ tự do, tức không phản ứng với chuỗi nhẹ cố định vào chuỗi nặng.

Định lượng immunoglobulin và các protein đặc hiệu khác

Kỹ thuật thường được dùng phổ biến nhất, là miễn dịch kết tủa, tủa miễn dịch được hình thành khi kháng nguyên, và kháng thể, kết tủa tương ứng.

Đại cương các kỹ thuật miễn dịch

Một số xét nghiệm sẽ trở nên vô ích, nếu chúng ta yêu cầu không đúng lúc, đúng chỗ, các phân chia sẽ giúp lâm sàng có được chỉ định thích hợp.

Một số hiệu quả thuận lợi của phản ứng tự miễn

Tìm được những chất tải, hiệu quả nhất cũng như các tá chất thích hợp, để có thể gây phản ứng ở mức độ mong muốn.

Điều trị bệnh miễn dịch

Phản ứng tự miễn cũng có thể xảy ra nếu tế bào T hoặc B tự phản ứng mang một idiotyp phổ biến có phản ứng chéo với idiotyp trên kháng thể hoặc với cấu trúc trên vi khuẩn.

Chẩn đoán và tiên lượng bệnh miễn dịch

Tự kháng thể cón có giá trị tiên lượng, trường hợp một đứa trẻ, có anh chị em mắc bệnh đái đường phụ thuộc insulin, nó có chung HLA với anh chị.

Cơ chế bệnh sinh bệnh miễn dịch

Tế bào B tự phản ứng, tế bào T hiệu quả và tự kháng nguyên bình thường, vẫn có mặt trong cơ thể, nhưng không được khởi động.

Bệnh nguyên bệnh miễn dịch

Có những mô hình bệnh tự miễn ngẫu nhiên, trên động vật, rất có ích cho chúng ta nghiên cứu, đầu tiên là bệnh tuyến giáp tự miễn trên gà trống Obese.

Tính di truyền của bệnh tự miễn

Hoạt động của yếu tố di tryền, là xu hướng phối hợp của bệnh tự miễn, đối với các tính đặc hiệu HLA, Haplotyp B8, DR3 xuất hiện với tần suất cao.

Sự sắp xếp các bệnh tự miễn thường gặp ở người

Những cơ quan đích thường gặp, trong bệnh đặc hiệu cơ quan, là tuyến giáp, tuyến thượng thận, dạ dày và tuyến tụy.

Bằng chứng về tính chất gây bệnh của phản ứng tự miễn

Khi có được dòng động vật cảm thụ thích hợp rồi, ta còn có thể gây bệnh thụ động bằng cách truyền tế bào T mẫn cảm cho con vật khác.

Tính tự miễn dịch

Sự hình thành một đáp ứng kháng thể bình thường, đối với đa số kháng nguyên protein đòi hỏi sự tham gia của 3 loại tế bào B, T, và tế bào trình diện kháng nguyên.

Thiếu hụt miễn dịch thứ phát

Các thuốc ức chế miễn dịch, tác động lên rất nhiều khâu của chức năng tế bào, chức năng của lymphô bào và bạch cầu múi thường giảm.

Thiếu hụt miễn dịch tiên phát

Đối với những trường hợp thiếu hụt kháng thể bẩm sinh, nhiễm trùng tái đi tái lại bắt đầu xuất hiện, trong khoảng thời gian từ tháng thứ 4 đến 2 tuổi.

Đại cương thiếu hụt miễn dịch

Một đứa trẻ, hay một người lớn, sẽ bị nghi ngờ là thiếu hụt miễn dịch, khi trên cơ thể xuất hiện những nhiễm trùng lặp đi lặp lại, tồn tại kéo dài, trầm trọng hoặc bất thường.

Các phản ứng quá mẫn không đặc hiệu

Một cơ chế không đặc hiệu khác đã tham gia gây quá mẫn, đó là trường hợp thiếu các protein bất hoạt C3b, làm cho phản ứng hoạt hóa bổ thể không dừng lại.

Quá mẫn miễn dịch typ V (Quá mẫn kích thích)

Trên thực nghiệm, người ta đã phát hiện được thêm một số kháng thể kích thích hoạt động chức năng của tế bào, qua các kháng nguyên có trên bề mặt tế bào.

Quá mẫn miễn dịch typ IV (Quá mẫn muộn)

Cần luôn nhớ rằng, tổn thương quá mẫn, là hậu quả của phản ứng quá mức, giữa kháng nguyên, với cơ chế miễn dịch tế bào vẫn còn bình thường

Quá mẫn miễn dịch typ III

Kháng thể và kháng nguyên tạo thành phức hợp, phức hợp này hoạt hóa bổ thể đồng thời tác động gây giải phóng các amin hoạt mạch, làm tăng tính thấm thành mạch.

Quá mẫn miễn dịch typ II

Phản ứng truyền máu đối với các thành phần khác của máu, như bạch cầu, tiểu cầu cũng có thể xảy ra, nhưng hậu quả của nó không nặng nề như phản ứng đối với hồng cầu.

Quá mẫn miễn dịch typ I

Một khi IgE gắn thụ thể Fcε trên tế bào mast, và tế bào ái kiềm, sự mất hạt sẽ xảy ra khi có liên kết chéo, giữa các phân tử IgE.

Đại cương về quá mẫn miễn dịch

Qúa mẫn là một đặc điểm của cá thể, và nó xảy ra khi có tiếp xúc với kháng nguyên lần thứ hai.

Miễn dịch chống nấm

Nhiễm nấm có thể gây nhiều hậu quả, thường chỉ đáp ứng miễn dịch đặc hiệu chống nấm cùng với thuốc chống nấm tại chỗ, có thể tiêu diệt được bệnh nhiễm nấm cạn.

Miễn dịch chống ký sinh trùng

Bệnh nhân chống chọi với nhiễm ký sinh trùng đơn bào, bằng những phản ứng tương tự như trong nhiễm vi khuẩn, có một số đơn bào có cơ chế tồn tại độc đáo.

Miễn dịch chống vi khuẩn

Một số vi khuẩn xâm nhập qua đường niêm mạc, có thể tạo ra các protease để ly giải kháng thể IgA tiết, neisseria gonorrhea, neisseria meningitis.

Miễn dịch chống virus

Virus Epsptein-Barr dùng thụ thể của C3b tức CR2, còn HIV thì lại dùng thụ thể CD4 để làm nơi xâm nhập vaof tế bào đích, trong hệ thống miễn dịch.

Đại cương miễn dịch chống vi sinh vật

Đối với nhiễm trùng, một cân bằng được duy trì giữa sức chống đỡ của cơ thể, và khả năng của vi sinh vật cố gắng để vượt qua sức chống đỡ đó.

Cytokin kích thích tạo máu

Các cytokin khác nhau kích thích, sự phát triển, và trưởng thành của nhiều dòng tế bào máu khác nhau.

Các cytokin trung gian và điều hòa miễn dịch thu được

Mặc dù lúc đầu người ta phát hiện ra IL 2, như là một yếu tố phát triển tế bào T, nhưng thật ra IL 2 có nhiều chức năng trong đáp ứng miễn dịch thu được.

Các cytokin trung gian và điều hòa miễn dịch bẩm sinh

Có 2 loại thụ thể của TNF, loại có trọng lượng phân tử 55 kD có tên là THF RI, và loại có trọng lượng phân tử 75 kD có tên là TNF RII.

Đại cương về Cytokin

Các cytokin này do các tế bào đệm, bạch cầu, và một vài tế bào khác của tủy xương sản xuất, chúng có thể kích thích sự phát triển, và biệt hóa của bạch cầu non.

Sự hình thành phức hợp tấn công màng C5 9

Sau khi C5b gắn màng, C6 và C7 đến gắn vào C5b để tạo C5b67, C5b67 tác động với C8 để tạo C5b678, đơn vị này tạo phản ứng trùng hợp phân tử C9.

Con đường hoạt hóa bổ thể không cổ điển (alternative pathway)

Không nhất thiết phải có phản ứng kháng nguyên, kháng thể, nên phản ứng có thể xảy ra tức thì, và cơ thể được bảo vệ theo cơ chế không đặc hiệu.

Con đường hoạt hóa bổ thể cổ điển (classical pathway)

Một phân tử IgM pentamer, kết hợp với kháng nguyên, là có thể cố định bổ thể, nhưng đối với IgG, thì phải có phân tử IgG được gắn với kháng nguyên ở vị trí gần nhau.

Đại cương bổ thể

Các protein của hệ thống bổ thể tạo thành hai chuỗi enzym, mà người ta gọi là con đường cổ điển, và con đường không cổ điển, để tạo nên hai cách phân cách hai phân tử C3

Tế bào trình diện kháng nguyên

Tế bào hình sao được tìm thấy dưới lớp biểu bì, và trong đa số các cơ quan, ở đó chúng được đặt ở tư thế sẵn sàng để bắt giữ kháng nguyên.

Tế bào lymphô hệ miễn dịch

Tế bào lymphô bao gồm nhiều tiểu quần thể khác nhau, khác biệt về chức năng, về sản phẩm protein nhưng không phân biệt được về hình thái.

Đại cương các tế bào chủ yếu của hệ thống miễn dịch

Tế bào tham gia vào đáp ứng miễn dịch thu được, bao gồm các lymphô bào đặc hiệu kháng nguyên, tế bào trình diện kháng nguyên.

Một số kháng nguyên quan trọng

Người ta biết nhiều về cấu trúc của vùng H 2I của chuột, hơn vùng tương đương, với vùng này ở người là vùng HLA D.

Các tính chất của kháng nguyên

Một kháng nguyên protein phức tạp, có thể nhiều quyết định kháng nguyên khác nhau, do đó mà nó có thể kích thích tạo ra nhiều loại kháng thể khác nhau.

Sự kết hợp kháng nguyên kháng thể

Khả năng trung hòa độc tố, và vi sinh vật của kháng thể, luôn phụ thuộc vào sự gắn kết chặt chẽ của chúng vào kháng thể.

Cấu trúc phân tử của kháng thể

Các glycoprotein huyết tương, hoặc huyết thanh trước đây thường được phân chia theo tính chất hòa tan, của chúng thành albumin và globulin.

Phân bố tự nhiên và sản xuất kháng thể

Một người lớn khoẻ mạnh nặng 70 kg sản xuất khoảng 3g kháng thể mỗi ngày, khoảng 2 phần 3 là kháng thể có tên là IgA, được sản xuất bởi tế bào B.

Các con đường và cơ chế tái tuần hoàn và homing của tế bào lympho

Tế bào T nguyên vẹn có xu hướng homing, và tái tuần hoàn qua các cơ quan lymphô ngoại biên, để ở đó chúng sẽ nhận dạng, và đáp ứng với kháng nguyên.

Các cơ quan mô lymphô của hệ thống miễn dịch

Cơ quan và mô lymphô ngoại biên, bao gồm hạch bạch huyết, lách, hệ thống miễn dịch da, và hệ thống miễn dịch niêm mạc.

Các giai đoạn của đáp ứng miễn dịch thu được

Những nguyên lý cơ bản của thuyết chọn clôn, đã dần được chứng minh một cách thuyết phục, qua nhiều thí nghiệm, và tạo nên nền tảng cho quan niệm hiện nay.

Các thành phần tế bào của hệ thống miễn dịch thu được

Có một nhóm tế bào lymphô thứ ba, là tế bào giết, đây là những tế bào tham gia vào hệ thống miễn dịch bẩm sinh, chống lại nhiễm trùng virus.

Các đặc điểm chính của đáp ứng miễn dịch thu được

Tất cả đáp ứng miễn dịch bình thường, sẽ phai nhạt dần theo thời gian, để trả lại hệ miễn dịch ở trạng thái nghỉ ban đầu, tình trạng này gọi là hằng định nội môi.

Các kiểu đáp ứng miễn dịch thu được

Sự nhấn mạnh về kháng thể, trong lý thuyết này, đã dẫn đến sự thừa nhận chung, tầm quan trọng của miễn dịch dịch thể.

Tính miễn dịch bẩm sinh và thu được

Các cơ chế của miễn dịch tự nhiên, cung cấp sức đề kháng ban đầu đối với nhiễm trùng, đáp ứng miễn dịch thu được đến muộn hơn, với sự hoạt hoá tế bào lymphô.

Đại cương miễn dịch

Chức năng sinh lý của hệ thống miễn dịch, là bảo vệ một cơ thể chống lại các vi sinh vật gây bệnh, xâm nhập vào cơ thể đó.