Thử Nghiệm Liên Hệ Sinh Học Cha-Con

Sau biến cố 30 tháng 4, 1975, người Việt Nam tạo nên một cộng đồng hải ngoại chừng trên 4 triệu người, tương đương với dân số của New Zealand. Cuộc bùng nổ dân số ra hải ngoại này cũng gây nhiều ly tán, con cái thất lạc cha mẹ. Nhờ các tiến bộ về công nghệ gen và DNA chúng ta được chứng kiến những cuộc tái ngộ, đoàn tụ tưởng như không bao giờ có được, đặc biệt là những người con lai “mồ côi” tìm lại được người cha quân nhân Mỹ từng chiến đấu tại Việt Nam sau gần 50 năm. Chúng ta thử tìm hiểu, nhân ngày Lễ Cha, những tiến bộ về lĩnh vực thử máu hay DNA để thiết lập quan hệ cha con trên bình diện sinh học.

Thập niên 1920 - Căn cứ trên nhóm máu

Vào năm 1901, nhà khoa học người Áo (Austria) Karl Landsteiner đã xác định được 4 loại máu khác nhau ở người - A, AB, B và O - dựa trên sự hiện diện của một số protein được gọi là kháng nguyên (antigen) trong máu. Hệ thống phân chia nhóm máu này, được gọi là hệ thống ABO, cung cấp cho bác sĩ những thông tin quan trọng về bệnh nhân, cho phép họ thực hiện một cách an toàn các thủ thuật y khoa, đặc biệt là truyền máu, bằng cách chọn bệnh nhân cần máu và người hiến máu thích hợp với nhau, không gây phản ứng truyền máu. Trước đó, người ta đã từng lấy máu người này truyền qua người khác nhưng rất nguy hiểm, vì nếu người nhận có những kháng thể (antibodies) chống lại các kháng nguyên trên hồng cầu người cho, các tế bào hồng cầu co cụm, dính kết với nhau và vỡ tung, gây những phản ứng nguy hiểm có thể chết người.

Vào những năm 1920, các nhà khoa học nhận ra rằng các loại máu được thừa hưởng qua di truyền. Một biểu đồ các nhóm máu, trong hình dưới đây, được phát triển để cho thấy mối quan hệ giữa cha mẹ và con cái của họ.

Biểu đồ nhóm máu:

Ngang: nhóm máu cha, cột dọc máu mẹ, các ô màu vàng: máu con

Các nhà khoa học nhận ra rằng họ có thể dự đoán được nhóm máu của một đứa trẻ dựa trên các nhóm máu của cha mẹ nó. Ngược lại, nếu một trong các nhóm máu của cha hay mẹ không được biết, nhà khoa học có thể sử dụng các nhóm máu của đứa trẻ và cha hay mẹ được biết để xác định nhóm máu của cha mẹ còn thiếu. Bằng cách này, các nhà khoa học đã sử dụng nhóm máu để xác định quan hệ cha con hoặc mẹ con của một đứa trẻ. Tuy nhiên, vì thông tin từ việc dùng nhóm máu bị hạn chế, nên khó có thể xác định dứt khoát các mối quan hệ sinh học.

Ví dụ, nếu một đứa trẻ có máu Loại A và mẹ của đứa trẻ có máu Loại AB, cha đẻ của đứa trẻ có thể có bất kỳ loại máu nào trong số 4 loại máu này. Điều này có nghĩa là chỉ dựa vào việc phân loại máu ABO, không thể loại trừ bất cứ ai là cha của đứa trẻ, nghĩa là không thể kết luận là một người đàn ông nào đó không thể là "tác giả" làm cho mẹ em bé có thai.

Tính cho cùng, khả năng loại trừ (khả năng của một thử nghiệm để loại bỏ một tỷ lệ phần trăm nhất định của dân số và chứng minh những người đó không liên quan về sinh học với một cá nhân [ở đây là người con]) của xét nghiệm nhóm máu chỉ là 30%. Hiện nay, thử nhóm máu không còn là một kỹ thuật hữu ích để xác định quan hệ cha con.

Những năm 1930 - Xét nghiệm huyết thanh học

Vào những năm 1930, các nhà khoa học đã khám phá ra các protein khác trong máu có thể được sử dụng để xác định "căn cước" con người. Các hệ thống nhóm máu Rh, Kell và Duffy, giống như hệ thống ABO, được dựa trên sự hiện diện của các kháng nguyên (antigen) cụ thể trong máu. Những kháng nguyên này cũng được thừa hưởng qua di truyền, được chứng tỏ hữu ích trong việc xác định các mối quan hệ sinh học có thể có.

Thông qua các xét nghiệm huyết thanh học, các nhà khoa học có thể sử dụng hệ thống nhóm máu của hai cha mẹ để dự đoán nhóm máu có thể có của con mình. Các nhà khoa học cũng áp dụng thử nghiệm huyết thanh cho các trường hợp quan hệ cha con, cố gắng xác định những người cha bị cáo buộc dựa trên các nhóm máu của đứa trẻ và người mẹ. Tuy nhiên, giống như việc sử dụng hệ thống ABO để xét nghiệm quan hệ cha con, các xét nghiệm huyết thanh học không kết luận dứt khoát trong việc xác định cha mẹ sinh học (cha mẹ thật sự do huyết thống' biological parents). Khả năng của việc loại trừ bằng xét nghiệm huyết thanh chỉ là 40% (nghĩa là trong 100 người bị "nghi " là cha của em bé, phương pháp này chỉ loại được 40 người chắc chắn không thể là cha của nó), có nghĩa là kỹ thuật này không hiệu quả trong việc xác định các mối quan hệ sinh học.

Những năm 1970 - Thử nghiệm HLA

Vào giữa những năm 1970, các nhà khoa học chuyển từ phân loại nhóm máu sang phân loại các nhóm mô (tissue typing). Các nhà khoa học đã khám phá ra các kháng nguyên bạch cầu ở người (HLA, human lymphocyte antigen), một loại protein phổ biến trong toàn bộ cơ thể ngoại trừ các hồng cầu. Các bạch huyết cầu đặc biệt chứa HLA ở nồng độ cao. Có nhiều loại HLA khác nhau và các loại này khác nhau giữa mỗi người. Do sự biến đổi cao của các loại HLA giữa những người khác nhau, thử nghiệm HLA đã trở thành một phương thức kiểm tra quan hệ cha con mạnh mẽ hơn. Khả năng loại trừ cho thử nghiệm HLA dùng một mình là 80% và cùng với phương pháp dùng nhóm máu và kiểm tra huyết thanh là gần 90% (nghĩa là trong 100 người đàn ông bị "nghi" là cha em bé, thử nghiệm này có thể kết luận 90 người là không thể là cha của nó).

Mặc dù có khả năng xác định các mối quan hệ sinh học mạnh mẽ hơn, nhưng thử nghiệm HLA không phải là một kỹ thuật lý tưởng. Xét nghiệm HLA đòi hỏi một mẫu máu lớn, từ lúc rút máu cho đến lúc thử không được lâu quá vài ngày. Quá trình thu thập có thể không thoải mái, gây nguy hiểm cho trẻ sơ sinh dưới 6 tháng tuổi.

Những năm 1980 - Thử nghiệm DNA bằng kỹ thuật RFLP

Vào giữa những năm 1980, một kỹ thuật được phát triển được gọi là "restriction fragment length polymorphism" (RFLP, phát âm là “rif-lip”). Kỹ thuật này đã trở thành thử nghiệm di truyền đầu tiên sử dụng DNA (a xít nhân, deoxyribonucleic acid). Giống như HLA và các protein trong máu, DNA được thừa hưởng do di truyền từ cả cha lẫn mẹ. Tuy nhiên, các phần của DNA của mỗi người có tính đa dạng và độc đáo hơn so với HLA và protein trong máu, và DNA được tìm thấy trong mọi bộ phận của cơ thể. Các thuộc tính này làm cho DNA lý tưởng để xác định các mối quan hệ sinh học.

RFLP cho phép các nhà khoa học cắt ra các phần độc đáo (đặc thù riêng cho cá nhân, không giống người khác) của DNA, được chiết xuất từ ​​các mẫu máu. Đối với thử nghiệm quan hệ cha con, những phần độc đáo này của cha mẹ và con được so sánh với nhau. Một nửa số DNA của đứa trẻ phải phù hợp với DNA của người mẹ, và một nửa phải phù hợp với DNA của cha nếu giữa đứa trẻ và hai người này có liên quan về mặt sinh học.

Đôi khi trong quá trình này, DNA của trẻ sẽ có vẻ như không phù hợp với DNA của cha mẹ, có thể do đột biến gen (gene mutation). Khi điều này xảy ra, các nhà khoa học sẽ thực hiện phân tích thống kê để xác định khả năng đột biến và mối quan hệ sinh học giữa các thành viên trong gia đình.

Vì RFLP được áp dụng cho thử nghiệm DNA, quy trình này mang lại kết quả rất thuyết phục, thường với khả năng loại trừ cao hơn 99,99%. Tuy nhiên, kỹ thuật này không được thực hiện thường xuyên ngày hôm nay bởi vì, giống như thử nghiệm HLA, RFLP đòi hỏi một mẫu máu lớn và thời gian đợi kết quả dài hơn.

Những năm 1990 - Thử nghiệm DNA bằng cách sử dụng công nghệ PCR

Tuy đã được phát minh trong thập niên 1980, kỹ thuật phản ứng chuỗi polymerase (PCR, polymerase chain reaction) trong thử nghiệm DNA trở nên quy trình chuẩn cho xét nghiệm xác định quan hệ cha-con trong những năm 1990s. PCR là một kỹ thuật mà qua đó các mẫu DNA được sao chép và sao chép nhiều lần cho đến khi hàng tỷ bản sao được thực hiện. Do sức mạnh của PCR, các mẫu DNA rất nhỏ từ bất kỳ phần nào của cơ thể có thể được sử dụng trong thử nghiệm DNA. Ngoài ra, quá trình này nhanh chóng. Bằng cách sử dụng công nghệ PCR trong thử nghiệm DNA, quan hệ cha con và các xét nghiệm DNA khác có thể được thực hiện dễ dàng và nhanh chóng hơn nhiều. Trong một thử nghiệm quan hệ cha con tiêu chuẩn, các mẫu DNA sẽ được thu thập không gây đau đớn qua các cây bông gòn quệt trong miệng (buccal swabs) từ mẹ, con và người đàn ông bị "nghi" là cha em bé . Sau đó, các mẫu DNA từ trong tế bào trong miệng sẽ được nhân rộng qua PCR và so sánh với nhau để tìm các điểm tương đồng. Vì một nửa DNA của đứa trẻ được thừa hưởng từ người mẹ và nửa kia của cha, nên DNA của đứa trẻ phải ăn khớp với các phần của cả bố lẫn mẹ sinh học (biological parents, cha mẹ “ruột”). Vì DNA được thử nghiệm trong quá trình này, kết quả thu được từ xét nghiệm quan hệ cha con bằng công nghệ PCR thường cao hơn 99,99%. Quá trình này đã trở thành tiêu chuẩn cho nhận dạng sinh học, vì nó chỉ đòi hỏi một mẫu nhỏ từ bất kỳ người nào (ngay cả trong các trường hợp bào thai trong bụng trước khi sinh), có tính kết luận cao và cung cấp kết quả rất nhanh.

Bác sĩ Hồ Văn Hiền

Ngày 14 tháng 6 năm 2018

(phỏng theo bài:

How DNA Testing Has Changed

https://dnacenter.com/blog/dna-testing-changed/)