Chẩn đoán phân tử u hệ thần kinh trung ương bằng giải trình tự Oxford Nanopore: Kỷ nguyên mới trong Giải phẫu bệnh

II. Nội dung chính

Đặc điểm phân tử chính xác hiện là yếu tố thiết yếu cho chẩn đoán tích hợp các khối u hệ thần kinh trung ương (CNS). Theo Phân loại WHO năm 2021, các đặc điểm phân tử chủ chốt—như đột biến IDH1/2, mất đoạn đồng thời 1p/19q, đột biến vùng promoter TERT và các dấu hiệu methyl hóa DNA đặc hiệu giúp chẩn đoán xác định các típ mô bệnh học và phân độ u.

Tuy nhiên, các quy trình chẩn đoán hiện tại phụ thuộc vào nhiều xét nghiệm, bao gồm giải trình tự thế hệ mới (NGS), methyl hóa và FISH. Các phương pháp này đòi hỏi chi phí cơ sở hạ tầng cao, số lượng mẫu lớn và thời gian chờ từ một đến ba tuần. Trên thực tế, sự phức tạp này thường làm trì hoãn việc lập kế hoạch điều trị và hạn chế khả năng tiếp cận chẩn đoán chính xác ở những nơi không được trang bị đầy đủ trang thiết bị.

Những tiến bộ gần đây trong Công nghệ Nanopore Oxford (ONT) đã mở ra một kỷ nguyên mới về xét nghiệm phân tử nhanh chóng, toàn diện và dễ tiếp cận. Giải trình tự Nanopore khác biệt cơ bản so với NGS: phương pháp này đọc trực tiếp trình tự DNA khi sợi DNA đi qua một lỗ kích thước nano, đo lường những thay đổi điện để xác định trình tự bazơ và các biến đổi hóa học đồng thời. Đặc tính độc đáo này cho phép phát hiện song song các thay đổi di truyền và biểu sinh trong một lần chạy duy nhất.

Rapid-CNS2—được phát triển bởi Đại học Heidelberg, Trung tâm Nghiên cứu Ung thư Đức (DKFZ) và Đại học Nottingham—sử dụng phương pháp lấy mẫu thích ứng ONT (“ReadFish”) để làm giàu có chọn lọc các vùng bộ gen có liên quan đến chẩn đoán u hệ thần kinh trung ương.

Trong một lần chạy giải trình tự duy nhất, ONT có thể cho các kết quả:

• Biến thể nucleotide đơn và chèn/mất đoạn nhỏ (ví dụ: IDH1, BRAF, TERTp)
• Thay đổi số lượng bản sao (ví dụ: dấu hiệu 7/10, mất đoạn đồng thời 1p/19q)
• Tình trạng methyl hóa promoter MGMT
• Phân loại u dựa trên methyl hóa sử dụng bộ phân loại tích hợp được liên kết với cơ sở dữ liệu tham chiếu Heidelberg.

Quy trình làm việc yêu cầu thiết bị tối thiểu—một thiết bị MinION di động hoặc GridION thông lượng trung bình và một máy tính xách tay tiêu chuẩn—và có thể xử lý các mẫu riêng lẻ ngay khi nhận được.

Các nghiên cứu ban đầu (Patel và cộng sự, 2022) đã xác nhận tính khả thi của Rapid-CNS2 trên các mẫu u thần kinh đệm đông lạnh, đạt được độ tương đồng gần như hoàn toàn với dữ liệu NGS và EPIC của Illumina, đồng thời giảm thời gian xuống dưới 72 giờ (1).
Nghiên cứu tiếp theo (Afflerbach và cộng sự, 2024) đã mở rộng phương pháp này sang mẫu cố định bằng formalin, đúc trong paraffin (FFPE), chứng minh khả năng phân loại dựa trên methyl hóa và lập hồ sơ số lượng bản sao chính xác ngay cả từ DNA bị thoái hóa, sử dụng các tế bào dòng chảy Flongle chi phí thấp (2).

Trong một thử nghiệm lâm sàng đa trung tâm được công bố trên Nature Medicine (Sill và cộng sự, 2025), Rapid-CNS2 đã được thử nghiệm trên 301 mẫu, bao gồm 18 trường hợp trong quá trình phẫu thuật (3). Hệ thống đã đạt được:

• Độ tương đồng 91,7% đối với các phát hiện SNV so với NGS
• Độ tương đồng 100% đối với biến đổi số lượng bản sao so với EPIC của Illumina
• Độ phù hợp 94,6% với chẩn đoán tích hợp WHO
• Thời gian trả kết quả 30–40 giờ cho các báo cáo đầy đủ và <30 phút cho phân loại methyl hóa trong quá trình phẫu thuật.

Bên cạnh đó, ONT giúp phát hiện chính xác các biến thể cấu trúc như dung hợp KIAA1549::BRAF và mất đoạn EGFRvIII – những thay đổi đôi khi bị bỏ sót bởi giải trình NGS. Để bổ sung cho Rapid-CNS2, nhóm nghiên cứu đã phát triển MNP-Flex, một bộ phân loại không phụ thuộc nền tảng hỗ trợ 184 phân lớp u hệ thần kinh trung ương từ các dữ liệu giải trình tự đa dạng với độ chính xác cấp độ phân nhóm theo họ là 99,7%, thống nhất dữ liệu từ ONT, mảng Illumina và các công nghệ khác dưới một khuôn khổ chẩn đoán duy nhất (3,4).

Ý nghĩa lâm sàng và khả năng tiếp cận

Các quy trình xét nghiệm trên ONT về cơ bản giúp phổ biến chẩn đoán bệnh học phân tử. Với các trang bị giải trình tự là thiết bị cầm tay, không đắt tiền và không yêu cầu gộp lô hoặc cơ sở hạ tầng chuyên biệt. Toàn bộ quy trình – từ chiết xuất DNA đến báo cáo – có thể được hoàn thành trong vòng hai ngày làm việc, hoặc gần như theo thời gian thực trong quá trình phẫu thuật. Đối với các khoa giải phẫu bệnh nhỏ, bệnh viện khu vực và hệ thống chăm sóc sức khỏe đang phát triển, ONT mang đến cơ hội có tính chuyển đổi, giúp lập hồ sơ phân tử cho bệnh nhân toàn diện nhanh chóng, linh hoạt và giá cả phải chăng.

Bên cạnh đó, ngoài các khối u hệ thần kinh trung ương, xét nghiệm phân tử dựa trên ONT dễ dàng thích ứng với các bệnh lý ung thư khác hoặc chẩn đoán bệnh truyền nhiễm. Đầu ra dữ liệu theo thời gian thực và các đích nhắm đến có thể tùy chỉnh làm cho ONT trở nên phù hợp với lý tưởng, nhu cầu ngày càng tăng về y học chính xác một cách nhanh chóng.

Tài liệu tham khảo

1. Patel A, Dogan H, Payne A, Krause E, Sievers P, Schrimpf D, et al. Rapid-CNS2: rapid comprehensive adaptive nanopore-sequencing of CNS tumors, a proof-of-concept study. Acta Neuropathol. 2022;143(4):609–612. doi:1007/s00401-022-02415-6
2. Afflerbach A-K, Albers A, Appelt A, Schweizer L, Paulus W, Bockmayr M, et al. Nanopore sequencing from formalin-fixed paraffin-embedded specimens for copy-number profiling and methylation-based CNS tumor classification. Acta Neuropathol. 2024;147:74. doi:1007/s00401-024-02731-z
3. Sill M, Sahm F, Patel A, Dogan H, Jones DTW, Pfister SM, et al. Prospective, multicenter validation of a platform for rapid molecular profiling of central nervous system tumors. Nat Med. 2025;31:1567–1577. doi:1038/s41591-025-03562-5
4. Capper D, Jones DTW, Sill M, Hovestadt V, Schrimpf D, Sturm D, et al. DNA methylation-based classification of central nervous system tumours. 2018;555(7697):469–474. doi:10.1038/nature26000

Tác giả: Ths. Bs Trần Duy Thanh – Khoa Giải phẫu Bệnh, Bệnh viện đa khoa quốc tế Vinmec Times City

0