การตรวจโครโมโซมและวินิจฉัยความผิดปกติทางพันธุกรรมของตัวอ่อน

การตรวจโครโมโซมแบบ อะเลย์ ซีจีเอช เป็นวิธีใหม่ที่ให้ผลการตรวจคัดกรองที่ละเอียดมากขึ้น เพราะตรวจได้ทุกโครโมโซม รวมถึงโครโมโซมเพศด้วย จึงทำให้การเลือกตัวอ่อนที่ปกติในแง่ของจำนวนโครโมโซมที่ไม่ขาดไม่เกินนั้นมีความถูกต้องมากขึ้น

โครโมโซมมนุษย์ มีจำนวนท้ังหมด 23 คู่ แบ่งเป็นโครโมโซมร่างกาย 22 คู่ และโครโมโซมเพศอีก 1 คู่ คือ XX หมายถึงเพศหญิง และ XY หมายถึงเพศชาย

โครโมโซมคืออะไร?

โครโมโซม คือรหัสทางพันธุกรรมซึ่งอยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์ (เซลล์เป็นส่วนที่เล็กที่สุดของเนื้อเยื่อคนเรา) อยู่กันเป็นคู่คล้ายปาท่องโก๋ ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของเซลล์ และเซลล์จะมาควบคุมการทำงานของอวัยวะต่างๆ อีกต่อหนึ่ง

ลักษณะทางพันธุกรรมคนเราแต่ละคนน้ันถูกกำหนดโดยยีนของแต่ละคน ซึ่งยีนคือส่วนของรหัสพันธุกรรมเล็กๆ บนโครโมโซมแต่ละคู่ ยีนแต่ละส่วนจะทำหน้าที่ควบคุมการสร้าง การทำงานของเซลล์ และเป็นตัวกำหนดความเป็นมนุษย์ในแต่ละคนให้แตกต่างกัน

ไข่และอสุจิ คือส่วนประกอบของโครโมโซม

เซลล์ไข่และอสุจิในแต่ละตัวนั้น จะมีส่วนของโครโมโซมเพียงแค่ขาเดียว เมื่อไข่ของแม่และอสุจิของพ่อมารวมกันเป็นพันธุกรรมตัวอ่อน จึงทำให้โครโมโซมจากแม่และพ่อมารวมกันเป็นคู่ปาท่องโก๋ในตัวเด็ก สุดท้ายพันธุกรรมนั้นจะถูกพัฒนาให้เป็นพันธุกรรมเฉพาะตัวของแต่ละบุคคล จึงทำให้คนเราแต่ละคนน้ันมีความแตกต่างกัน ซึ่งทำให้พี่น้องที่มีเซลล์จากพ่อและแม่เหมือนกัน แต่ละคนยังต้องพัฒนาพันธุกรรมให้เป็นของตัวเอง จึงทำให้พี่น้องที่คลานตามกันมาไม่เหมือนกัน

การตรวจพันธุกรรมตัวอ่อนก่อนการฝังตัวในปัจจุบันสามารถทำได้หลายวิธี

วิธีแรก เรียกว่า FISH technique (Preimplantation genetic screening)

เป็นวิธีการตรวจที่ล้าสมัยในปัจจุบัน โดยโรงพยาบาลพญาไทศรีราชาไม่ได้ทำการตรวจโครโมโซมตัวอ่อนด้วยวิธีนี้แล้ว วิธี FISH นี้เป็นการตรวจโดยการนำนิวเคลียสของตัวอ่อนหนึ่งเซลล์มาตรวจนับจำนวนความผิดปกติของโครโมโซม (Numerical disorder) โดยเฉพาะโครโมโซมคู่ที่พบผิดปกติได้ในเด็กทารกแรกเกิด เช่น โครโมโซมสามขาของคู่ที่ 13 (Trisomy 13, Patau syndrome, 18 (Trisomy 18, Edward syndrome), 21 (Trisomy 21,Down syndrome) นอกจากนี้ยังมีความผิดปกติของโครโมโซมเพศ เช่น XO ซึ่งโครโมโซมเพศหายไปหนึ่งข้างเหลือเพียงแค่ X ขาเดียว หรือเป็นกลุ่ม XXY ซึ่งเป็นชายที่ปกติ ยกเว้นมีปัญหาตอนโตซึ่งไม่สามารถมีบุตรได้เนื่องจากไม่มีตัวอสุจิ เป็นต้น สาเหตุส่วนใหญ่ทำให้จำนวนตัวโครโมโซมมีเกินมากกว่าปกตินั้นเกิดจากความผิดปกติในพัฒนาการของเซลล์ไข่ ซึ่งจะพบในผู้หญิงที่อายุมากกว่า 35 ปีได้สูงขึ้น

วิธีที่ 2 การตรวจเพื่อวินิจฉัยความผิดปกติมาแต่กำเนิด (Preimplantation genetic screening) ที่เกิดจากความผิดปกติของยีน

การตรวจโดยวิธีนี้ จะเป็นการตรวจเพื่อหาตัวอ่อนที่ปกติเพื่อการย้ายกลับ ส่วนตัวอ่อนที่ผิดปกติจะไม่ย้าย ตัวอย่างของความผิดปกติที่สามารถตรวจได้มีหลายชนิด เช่น โรคธาลัสซีเมียที่เป็นชนิดรุนแรง โดยที่พ่อและแม่เป็นเพียงพาหะ แต่ไม่ได้เป็นโรค แต่มีโอกาสที่ลูกที่เกิดมาจะเป็นโรคได้ เนื่องจากโรคนี้ถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ปัจจุบันการวินิจฉัยความผิดปกติของตัวอ่อนมีเทคนิคและวิธีการใหม่ๆ ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าการตรวจด้วยวิธี FISH เราเรียกวิธีใหม่นี้ว่า array CGH FISH technique

วิธีที่ 3 การตรวจแบบใหม่ array CGH FISH technique ที่ให้ความแม่นยำมากขึ้น

สำหรับวิธีการตรวจพันธุกรรมตัวอ่อนแบบ array CGH FISH technique จะเริ่มต้นจากขั้นตอนการผสมให้ได้ตัวอ่อนเพื่อการตรวจ โดยเริ่มต้นการกระตุ้นไข่ให้มีหลายๆ ใบก่อนด้วยยาฉีด และดำเนินขั้นตอนเช่นเดียวกับวิธีเด็กหลอดแก้ว

หลังจากนั้นจึงเป็นขั้นตอนการตรวจตัวอ่อนก่อนฝังตัว ระยะตัวอ่อนก่อนการฝังตัวที่เรานิยมทำการตัดชิ้นส่วนเซลล์เพื่อนำมาตรวจหาความผิดปกตินั้นจะทำกันที่ระยะ 6-8 เซลล์หรือตัวอ่อนระยะ 3 วัน และอีกระยะ คือตัวอ่อนระยะบลาสโตซีสต์หรือตัวอ่อนระยะ 5 วัน

เซลล์ตัวอ่อนที่ตัดออกมาได้ จะได้รับการย่อยเอาส่วนไซโตพลาสซึมออก เหลือส่วนของนิวเคลียสของเซลล์ จึงนำมาย้อมพิเศษด้วยเทคนิค FISH เพื่อตรวจนับจำนวนโครโมโซมของคู่ที่ 13, 18, 21, X, Y

ภาพแสดงส่วนของ nucleus ของเซลล์ตัวอ่อนที่ตัดออกมาตรวจ จำนวนโครโมโซมของคู่ที่ 13, 18, 21 มีอย่างละ 2 อัน ส่วนโครโมโซมเพศเป็น XY คือเพศชาย

ข้อดีและข้อเสียของการตรวจโครโมโซมด้วยเทคนิค FISH

ในรายที่ฝ่ายหญิงอายุมากกว่า 35 ปี การพัฒนาการของเซลล์ไข่จะผิดปกติได้เพิ่มขึ้น ไข่ที่โครโมโซมผิดปกตินั้นเมื่อผสมกับอสุจิ จะได้ตัวอ่อนที่ผิดปกติ และตัวอ่อนเหล่านี้จะไม่ฝังตัว หรือฝังตัวแล้วจะแท้งในช่วง 3 เดือนแรก

การตรวจโครโมโซมตัวอ่อนก่อนย้ายกลับเข้าโพรงมดลูกช่วยคัดกรองความผิดปกติของตัวอ่อนที่พบบ่อยในเด็กแรกเกิด ซึ่งจะช่วยลดอัตราการแท้งในช่วง 3 เดือนแรกไป อย่างไรก็ตาม การศึกษาย้อนหลังกลุ่มที่ทำการตรวจโครโมโซมเทียบกับกลุ่มที่ไม่ได้ตรวจนั้นพบว่า กลุ่มที่ได้รับการตรวจโครโมโซมกลับมีอัตราการตั้งครรภ์ที่น้อยกว่า ทั้งนี้เกิดจากการกระทบกระเทือนต่อตัวอ่อน จากขั้นตอนการตัดเซลล์ตัวอ่อน ทำให้ตัวอ่อนที่ดีบางตัวไม่ฝังตัว และสาเหตุจากผลการตรวจที่มีผลบวกลวง หมายความว่าตัวอ่อนอาจจะไม่ผิดปกติจริง แต่ผลการตรวจอ่านว่าผิดปกติ ทำให้ต้องคัดเอาตัวอ่อนที่ปกติออกไป โอกาสการตั้งครรภ์จึงลดลงได้

ดังนั้นการเลือกตรวจเพื่อให้ได้ประโยชน์จากการตรวจมากที่สุดนั้น ควรจะเลือกตรวจในรายที่มีข้อบ่งชี้ หรือมีความเสี่ยงในการเกิดความผิดปกติได้สูงกว่ากลุ่มอื่น เช่น ผู้หญิงที่อายุมากกว่า 38 ปี หรือมีประวัติครอบครัวเรื่องของกลุ่มอาการดาวน์ซินโดรม เป็นต้น

และหลังจากมีการตั้งครรภ์แล้ว การเจาะน้ำคร่ำเพื่อการวินิจฉัยตอนอายุครรภ์ 16-18 สัปดาห์ ยังเป็นการตรวจที่จำเป็น โดยเฉพาะในรายที่อายุมาก เนื่องจากการตรวจคัดกรองนั้นทำได้เพียงแค่ไม่กี่คู่ แต่การตรวจน้ำคร่ำนั้นสามารถพบความผิดปกติได้ทุกคู่

กล่าวโดยสรุปแล้ว ข้อดีของการตรวจคัดกรองความผิดปกติของโครโมโซมนั้น คือการลดความเสี่ยงของการเกิดความผิดปกติของโครโมโซมในรายที่มีความเสี่ยงสูง เช่น อายุมากกว่า 38 ปีหรือมีประวัติครอบครัวเรื่องของกลุ่มอาการดาวน์ซินโดรม 

นอกจากนี้เรายังสามารถรู้เพศตัวอ่อนได้ด้วย ข้อเสียคือ มีผลบวกลวงได้เพิ่มขึ้น และอาจจะทำให้โอกาสในการตั้งครรภ์ลดลงได้จากขั้นตอนการตรวจ

โรงพยาบาลพญาไทศรีราชา ใช้วิธีการตรวจใหม่ที่เรียกว่า array-CGH (อะเลย์ ซีจีเอช)

การตรวจโครโมโซมแบบ อะเลย์ ซีจีเอช เป็นวิธีที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อแก้ไขปัญหาการตรวจโครโมโซมด้วยวิธีแบบดั้งเดิม ซึ่งวิธีใหม่นี้จะให้ผลการตรวจคัดกรองที่ละเอียดมากขึ้น โดยสามารถตรวจได้ทุกโครโมโซม รวมทั้งโครโมโซมเพศด้วย จึงทำให้การเลือกตัวอ่อนที่ปกติในแง่ของจำนวนโครโมโซมที่ไม่ขาดไม่เกินนั้นมีความถูกต้องมากขึ้น

โดยหลักการคือ การนำเอาเส้นใยพันธุกรรมของตัวอ่อนมาขยายจำนวนให้มีหลายแสนกอบปี้ หลังจากน้ันจึงนำเอาเส้นใยพันธุกรรมที่ได้รับการขยายจนมีจำนวนมากพอนั้นมาทำการตรวจหาความผิดปกติในแง่ของจำนวน ว่ามีโครโมโซมคู่ไหนและส่วนไหนที่ขาดไปหรือเกินไป โดยทำการเปรียบเทียบกับพันธุกรรมมาตรฐานที่เราทราบแน่นอนแล้วว่าแล้วว่าปกติ

วิธีนี้เราสามารถตรวจได้ว่า ส่วนไหนของเส้นใยพันธุกรรมน้ันเกินมาหรือขาดหายไปได้แม่นยำมากกว่าวิธีเดิม ที่ใช้การตรวจโดยการนับจุดสีบนนิวเคลียส ซึ่งมีโอกาสนับผิดได้ ลองมาดูตัวอย่างกันว่าทำไมการตรวจโดยวิธีใหม่จึงมีโอกาสผิดพลาดน้อยลงกว่าเดิมมาก

จากข้อมูลข้างต้น จะเห็นได้ว่าวิธีเก่านั้นใช้วิธีนับจุดที่ติดสี ปัญหาคือบางทีมีสีที่ล้างไม่หมดมาติด ทำให้อ่านว่าตัวอ่อนนั้นมีโครโมโซมเกินได้ บางครั้งสีแบคกราวด์จัดเกินไปทำให้บังสีของโครโมโซมทำให้มองไม่เห็นได้ ส่วนวิธี array-CGH น้ันใช้วิธีการนำเอาเส้นใยพันธุกรรมที่ได้รับการขยายให้มีจำนวนมากพอนั้นมาจับลงบน microchip ที่มีส่วนของโครโมโซมมนุษย์ฝังอยู่ โดยการแข่งกันจับกับดีเอ็นเอมาตรฐานที่เราทราบแน่นอนว่าปกติ หลังจากนั้นเราจึงนำเอาค่าการจับจากทั้งดีเอ็นเอของตัวอ่อนที่เรากำลังตรวจ กับดีเอ็นเอมาตรฐานบน microchip มาเปรียบเทียบกันในโปรแกรม จึงทำให้เราทราบว่าโครโมโซมส่วนไหนของตัวอ่อนที่จับมากกว่าดีเอ็นเอมาตรฐานแสดงว่ามีดีเอ็นเอเกินมา หรือจับน้อยเกินไปแสดงว่าดีเอ็นเอส่วนนั้นขาดหายไป ถ้าจับได้เท่าดีเอ็นเอมาตรฐานแสดงว่ามีจำนวนดีเอ็นเอปกติดังภาพ

• Step 1,2 นำเอา DNA ของตัวอ่อนและของ DNA มาตรฐานที่ใช้เป็นตัวเปรียบเทียบ มาทำการทดสอบพร้อมกัน (control DNA)
• Step 3 นำสี Fluorescent มาทำการยึดติดกับ DNA ของตัวอ่อนและ DNA มาตรฐาน (control DNA) ให้เห็นว่าโครโมโซมไหนเป็นของตัวอ่อน และของ DNA มาตรฐาน เพื่อการสแกนภาพและแยกรายละเอียด
• Step 4 DNA จากทั้งสองแหล่งจะเข้าคู่เพื่อแย่งกันจับกับ DNA อีกส่วนที่ถูกฝังลงไปใน microchip ที่เราเรียกว่า microarray
• Step 5, 6 นำผลที่ได้จากการจับกับ DNA บน microchip มาทำการสแกนด้วยเครื่อง Scanner เฉพาะ และนับจำนวนการจับ หลังจากนั้นมาเปรียบเทียบการจับกันด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ทำให้เราทราบได้ว่าโครโมโซมตัวอ่อนส่วนใดที่จับได้มากกว่า DNA มาตรฐานซึ่งแสดงว่าโครโมโซมเกิน และส่วนใดจับได้น้อยกว่า DNA มาตรฐานซึ่งแสดงว่าโครโมโซมขาด

ภาพแสดงเส้นใยพันธุกรรมของตัวอ่อนตั้งแต่โครโมโซมคู่ที่หนึ่งถึงคู่สุดท้าย แสดงให้เห็นถึงความปกติ นั่นคือไม่พบว่าส่วนหนึ่งส่วนใดของโครโมโซมสูงเกินกว่าเส้นสีเขียวด้านบน ซึ่งแสดงว่าโครโมโซมเกิน และไม่ต่ำกว่าเส้นสีแดงด้านล่าง ซึ่งแสดงว่าโครโมโซมขาดหายไป

ภาพขยายส่วนของโครโมโซมคู่ที่ 1 ที่เราสามารถดูรายละเอียดภายในโครโมโซมได้ว่ามีส่วนไหนเกินหรือขาดได้อย่างละเอียดมากกว่าการดูโครโมโซมเป็นคู่ๆ ซึ่งหดสั้นเป็นท่อนๆ ทำให้ตรวจตำแหน่งที่ขาดหรือเกินขนาดเล็กๆ ไม่ได้

ภาพวิดีโอที่เห็นนั้นเป็นกราฟที่แสดงให้เห็นถึงเส้นใยพันธุกรรมของตัวอ่อนทั้งเส้นตั้งแต่โครโมโซมคู่ที่หนึ่งถึงคู่สุดท้าย ในกรณีปกติจะพบว่าไม่มีส่วนหนึ่งส่วนใดของเส้นสูงเกินกว่าเขตเส้นสีเขียวด้านบน ซึ่งแสดงว่าโครโมโซมเกิน และไม่ต่ำกว่าเส้นสีแดงด้านล่าง ซึ่งแสดงว่าโครโมโซมขาดหายไป นอกจากนี้เรายังสามารถดูรายละเอียดของโครโมโซมแต่ละคู่อย่างละเอียดอีก โดยการซูมให้โครโมโซมยืดตัวออกมา ทำให้เห็นรายละเอียดได้ชัดมากกว่าการตรวจโครโมโซมทั่วไป