การตรวจคัดกรองโครโมโซมและการตรวจวินิจฉัยความผิดปกติทางพันธุกรรมของตัวอ่อน

ภาพโครโมโซมมนุษย์ มีจำนวนท้ังหมด 23 คู่ แบ่งเป็นโครโมโซมร่างกาย 22 คู่
และโครโมโซมเพศอีก 1 คู่ คือ XX หมายถึงหญิงและ XY หมายถึงชาย

โครโมโซมคือรหัสทางพันธุกรรมซึ่งอยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์ (เซลล์เป็นส่วนที่เล็กที่สุดของเนื้อเยื่อคนเรา) อยู่กันเป็นคู่คล้ายปาท่องโก๋ ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของเซลล์ และเซลล์จะมาควบคุมการทำงานของอวัยวะต่างๆอีกต่อหนึ่ง ลักษณะทางพันธุกรรมคนเราแต่ละคนน้ันถูกกำหนดโดยยีนของแต่ละคน ซึ่งยีนคือส่วนของรหัสพันธุกรรมเล็กๆบนโครโมโซมแต่ละคู่ ยีนแต่ละส่วนจะทำหน้าที่ควบคุมการสร้าง การทำงานของเซลล์ และเป็นตัวกำหนดความเป็นมนุษย์ในแต่ละคนให้แตกต่างกัน

เซลล์ไข่และอสุจิในแต่ละตัวน้ัน จะมีส่วนของโครโมโซมเพียงแค่ขาเดียว เมื่อไข่ของแม่และอสุจิของพ่อมารวมกันเป็นพันธุกรรมตัวอ่อน จึงทำให้โครโมโซมจากแม่และพ่อมารวมกันเป็นคู่ปาท่องโก๋ในตัวเด็ก สุดท้ายพันธุกรรมน้ันจะถูกพัฒนาให้เป็นพันธุกรรมเฉพาะตัวของแต่ละบุคคล จึงทำให้คนเราแต่ละคนน้ันมีความแตกต่างกัน ซึ่งทำให้พี่น้องที่มีเซลล์จากพ่อและแม่เหมือนกัน แต่ละคนยังต้องพัฒนาพันธุกรรมให้เป็นของตัวเอง จึงทำให้พี่น้องที่คลานตามกันมาไม่เหมือนกัน



การตรวจพันธุกรรมตัวอ่อนก่อนการฝังตัวในปัจจุบันสามารถทำได้หลายวิธี


วิธีแรก ซึ่งกำลังเป็นวิธีการตรวจที่ล้าสมัยในยุคปัจจุบัน ปัจจุบันพญาไทศรีราชาไม่ได้ทำการตรวจโครโมโซมตัวอ่อนด้วยวิธีนี้แล้ว เป็นวิธีการตรวจคัดกรองด้วยวิธี FISH technique (Preimplantation genetic screening)  คือการนำนิวเคลียสของตัวอ่อนหนึ่งเซลล์มาตรวจนับจำนวนความผิดปกติของโครโมโซม (Numerical disorder)   โดยเฉพาะโครโมโซมคู่ที่พบผิดปกติได้ในเด็กทารกแรกเกิด เช่น โครโมโซมสามขาของคู่ที่ 13 (Trisomy 13, Patau syndrome, 18 (Trisomy 18, Edward syndrome), 21(Trisomy 21,Down syndrome) นอกจากนี้ยังมีความผิดปกติของโครโมโซมเพศเช่น XO ซึ่งโครโมโซมเพศหายไปหนึ่งข้างเหลือเพียงแค่ X ขาเดียว หรือเป็นกลุ่ม XXY ซึ่งเป็นชายที่ปกติ ยกเว้นมีปัญหาตอนโตซึ่งไม่สามารถมีบุตรได้เนื่องจากไม่มีตัวอสุจิ เป็นต้น สาเหตุส่วนใหญ่ทำให้จำนวนตัวโครโมโซมมีเกินมากกว่าปกติน้ันเกิดจากความผิดปกติของพัฒนาการของเซลล์ไข่​ซึ่งจะพบในผู้หญิงที่อายุมากกว่า 35 ปีได้สูงขึ้น

ภาพทารกแรกเกิดมีโครโมโซมคู่ที่ 13 เกินมาหนึ่งอัน ทำให้พบความผิดปกติ
เช่นใบหน้าผิดปกติ ตาชิด ไม่มีจมูก อวัยวะภายในผิดปกติ และปัญญาอ่อน

โครโมโซมคู่ที่ 13 มีเกินมารวมเป็น 3 อัน

โครโมโซมคู่ที่ 18 เกินมา ทำให้พบความผิดปกติแต่กำเนิด ใบหน้าผิดปกติ
คางเล็ก อวัยวะภายในผิดปกติ ปัญญาอ่อน

โครโมโซมคู่ที่ 18 มีเกินมารวมเป็น 3 อัน

กลุ่มอาการดาวน์ที่เรารู้จักคุ้นเคยมากกว่าความผิดปกติแบบอื่น ใบหน้าของเด็กกลุ่มนี้จะคล้ายๆกันแม้ว่าจะมีเชื้อชาติที่แตก
ต่างกัน อวัยวะภายนอกอาจจะปกติหมด แต่มีปัญหาเรื่องปัญญาอ่อน

กลุ่มอาการดาวน์ พบได้ในเด็กแรกเกิด ดูภายนอกปกติ แต่มีปัญญาอ่อน

กลุ่มอาการดาวน์เป็นกลุ่มที่มีชีวิตยืนยาวได้ ถ้าได้รับการดูแลเอาใจใส่ดีพอ และ
ได้รับการฝึกฝนตั้งแต่เด็ก

โครโมโซมคู่ที่ 21 เกินมารวมเป็น 3 อัน

วิธีสอง เป็นวิธีการตรวจเพื่อวินิจฉัยความผิดปกติมาแต่กำเนิด (Preimplantation genetic screening) ที่เกิดจากความผิดปกติของยีน ซึ่งการคัดเลือกโดยวิธีนี้ จะเป็นการตรวจเพื่อหาตัวอ่อนที่ปกติในการย้ายกลับ ส่วนตัวอ่อนที่ผิดปกติจะไม่ย้าย ตัวอย่างของความผิดปกติที่สามารถตรวจได้มีหลายชนิด เช่นโรคธาลัสซีเมียที่เป็นชนิดรุนแรง โดยที่พ่อและแม่เป็นเพียงพาหะ แต่ไม่ได้เป็นโรค แต่มีโอกาสที่ลูกที่เกิดมาจะเป็นโรคได้ เนื่องจากโรคนี้ถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ปัจจุบันการวินิจฉัยความผิดปกติของตัวอ่อนมีทคนิคและวิธีการใหม่ๆที่มีประสิทธิภาพมากกว่าการตรวจด้วยวิธี FISH เราเรียกวิธีใหม่นี้ว่า array CGH ซึ่งสามารถอ่านข้อมูลเกี่ยวกับการตรวจ array CGH ได้ที่นี่ http://www.drsuchada.com/search/label/การตรวจความผิดปกติของตัวอ่อนด้วยวิธี%20array%20CGH


FISH technique
          สำหรับวิธีการตรวจพันธุกรรมตัวอ่อนจะเริ่มต้นจากขั้นตอนการผสมให้ได้ตัวอ่อนเพื่อการตรวจ โดยเริ่มต้นการกระตุ้นไข่ให้มีหลายๆใบก่อนด้วยยาฉีดและดำเนินขั้นตอนเช่นเดียวกับ วิธีเด็กหลอดแก้ว  หลังจากน้ันจึงเป็นขั้นตอนการตรวจตัวอ่อนก่อนฝังตัว
ระยะตัวอ่อนก่อนการฝังตัวที่เรานิยมทำการตัดชิ้นส่วนเซลล์เพื่อนำมาตรวจหาความผิดปกติน้ันจะทำกันที่ระยะ 6-8 เซลล์หรือตัวอ่อนระยะ 3 วัน และอีกระยะคือตัวอ่อนระยะบลาสโตซีสต์หรือตัวอ่อนระยะ 5 วัน

การตัดเซลล์ตัวอ่อนระยะ 8 เซลล์ ถ้าต้องการดูวิดีโอใหญ่ขึ้น ให้ double click ที่วิดีโอ

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

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

ข้อดีและข้อเสียของการตรวจด้วยเทคนิค FISH

          ในรายที่ฝ่ายหญิงอายุมากกว่า 35 ปี การพัฒนาการของเซลล์ไข่จะผิดปกติได้เพิ่มขึ้น ไข่ที่โครโมโซมผิดปกติน้ันเมื่อผสมกับอสุจิ จะได้ตัวอ่อนที่ผิดปกติ และตัวอ่อนเหล่านี้จะไม่ฝังตัว หรือฝังตัวแล้วจะแท้งในช่วง 3 เดือนแรก การตรวจโครโมโซมตัวอ่อนก่อนย้ายกลับเข้าโพรงมดลูกช่วยคัดกรองความผิดปกติของตัวอ่อนที่พบบ่อยในเด็กแรกเกิด ซึ่งจะช่วยลดอัตราการแท้งในช่วง 3 เดือนแรกไป อย่างไรก็ตามการศึกษาย้อนหลังกลุ่มที่ทำการตรวจโครโมโซมเทียบกับกลุ่มที่ไม่ได้ตรวจน้ันพบว่ากลุ่มที่ได้รับการตรวจโครโมโซมกลับมีอัตราการตั้งครรภ์ที่น้อยกว่า ทั้งนี้เกิดจากการกระทบกระเทือนต่อตัวอ่อนจากขั้นตอนการตัดเซลล์ตัวอ่อน ทำให้ตัวอ่อนที่ดีบางตัวไม่ฝังตัว และสาเหตุจากผลการตรวจที่มีผลบวกลวง หมายความว่าตัวอ่อนอาจจะไม่ผิดปกติจริง แต่ผลการตรวจอ่านว่าผิดปกติ ทำให้ต้องคัดเอาตัวอ่อนที่ปกติออกไป โอกาสการตั้งครรภ์จึงลดลงได้ ดังน้ันการเลือกตรวจเพือให้ได้ประโยชน์จากการตรวจมากที่สุดน้ัน ควรจะเลือกตรวจในรายที่มีข้อบ่งชี้หรือมีความเสี่ยงในการเกิดความผิดปกติได้สูงกว่ากลุ่มอื่นเช่นผู้หญิงที่อายุมากกว่า 38 ปี หรือมีประวัติครอบครัวเรื่องของกลุ่มอาการดาวน์เป็นต้น หลังจากมีการตั้งครรภ์แล้ว การเจาะน้ำคร่ำเพื่อการวินิจฉัยตอนอายุครรภ์ 16-18 สัปดาห์ยังเป็นการตรวจที่จำเป็นโดยเฉพาะในรายที่อายุมาก เนื่องจากการตรวจคัดกรองน้ันทำได้เพียงแค่ไม่กี่คู่ แต่การตรวจน้ำคร่ำนั้นสามารถพบความผิดปกติได้ทุกคู่
กล่าวโดยสรุปแล้วข้อดีของการตรวจคัดกรองความผิดปกติของโครโมโซมน้ันคือการลดความเสี่ยงของการเกิดความผิดปกติของโครโมโซมในรายที่มีความเสี่ยงสูงเช่นอายุมากกว่า 38 ปีหรือมีประวัติครอบครัวเรื่องของกลุ่มอาการดาวน์ นอกจากนี้เรายังสามารถรู้เพศตัวอ่อนได้ด้วย ข้อเสียคือมีผลบวกลวงได้เพ่ิมขึ้นและอาจจะทำให้โอกาสในการตั้งครรภ์ลดลงได้จากขั้นตอนการตรวจ

วิธีที่สอง เป็นวิธีการตรวจที่ถูกใช้เป็นมาตรฐานในต่างประเทศแล้ว และพญาไทศรีราชาใช้วิธีการตรวจนี้เป็นวิธีมาตรฐาน สามารถอ่านข้อมูลเพ่ิมเติมเกี่ยวกับวิธี array-CGH ได้ที่ http://www.drsuchada.com/search/label/การตรวจวินิจฉัยความผิดปกติทางพันธุกรรมของตัวอ่อนด้วยวิธี%20array%20CGH

           เราเรียกวิธีการตรวจวิธีใหม่นี้ว่า array-CGH (อ่านว่า อะเลย์ ซีจีเอช) เป็นวิธีที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อแก้ไขปัญหาการตรวจโครโมโซมด้วยวิธีแบบดั้งเดิม ซึ่งวิธีใหม่นี้จะให้ผลการตรวจคัดกรองที่ละเอียดมากขึ้น โดยสามารถตรวจได้ทุกโครโมโซม รวมทั้งโครโมโซมเพศด้วย จึงทำให้การเลือกตัวอ่อนที่ปกติในแง่ของจำนวนโครโมโซมที่ไม่ขาดไม่เกินนั้นมีความถูกต้องมากขึ้น โดยหลักการคือการนำเอาเส้นใยพันธุกรรมของตัวอ่อนมาขยายจำนวนให้มีหลายแสนกอบปี้ หลังจากน้ันจึงนำเอาเส้นใยพันธุกรรมที่ได้รับการขยายจนมีจำนวนมากพอนั้นมาทำการตรวจหาความผิดปกติในแง่ของจำนวน ว่ามีโครโมโซมคู่ไหนและส่วนไหนที่ขาดไปหรือเกินไป โดยทำการเปรียบเทียบกับพันธุกรรมมาตรฐานที่เราทราบแน่นอนแล้วว่าแล้วว่าปกติ โดยวิธีนี้เราสามารถตรวจได้ว่าส่วนไหนของเส้นใยพันธุกรรมน้ันเกินมาหรือขาดหายไปได้แม่นยำมากกว่าวิธีเดิม ที่ใช้การตรวจโดยการนับจุดสีบนนิวเคลียส ซึ่งมีโอกาสนับผิดได้ ลองมาดูตัวอย่างกันว่าทำไมกาตรวจโดยวิธีใหม่จึงมีโอกาสผิดพลาดน้อยลงกว่าเดิมมาก จากภาพข้างบนจะเห็นได้ว่าวิธีเก่าน้ันใช้วิธีนับจุดที่ติดสี ปัญหาคือบางทีมีสีที่ล้างไม่หมดมาติด ทำให้อ่านว่าตัวอ่อนนั้นมีโครโมโซมเกินได้ บางครั้งสีแบคกราวด์จัดเกินไปทำให้บังสีของโครโมโซมทำให้มองไม่เห็นได้
ส่วนวิธี array-CGH น้ันใช้วิธีการนำเอาเส้นใยพันธุกรรมที่ได้รับการขยายให้มีจำนวนมากพอน้ันมาจับลงบน microchip ที่มีส่วนของโครโมโซมมนุษย์ฝังอยู่ โดยการแข่งกันจับกับดีเอ็นเอมาตรฐานที่เราทราบแน่นอนว่าปกติ หลังจากน้ันเราจึงนำเอาค่าการจับจากทั้ง ดีเอ็นเอของตัวอ่อนที่เรากำลังตรวจกับดีเอ็นเอมาตรฐานบน microchip มาเปรียบเทียบกันในโปรแกรม จึงทำให้เราทราบว่าโครโมโซมส่วนไหนของตัวอ่อนที่จับมากกว่าดีเอ็นเอมาตรฐานแสดงว่ามีดีเอ็นเอเกินมา หรือจับน้อยเกินไปแสดงว่าดีเอ็นเอส่วนน้ันขาดหายไป 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 หลังจากน้ันมาเปรียบเทียบการจับกันด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ทำให้เราทราบได้ว่าโครโมโซมตัวอ่อนส่วนใดที่จับได้มากกว่า DNA มาตรฐานซึ่งแสดงว่าโครโมโซมเกิน และส่วนใดจับได้น้อยกว่า DNA มาตรฐานซึ่งแสดงว่าโครโมโซมขาด

ภาพแสดงเส้นใยพันธุกรรมของตัวอ่อนตั้งแต่โครโมโซมคู่ที่หนึ่งถึงคู่สุดท้าย แสดงให้เห็นถึงความปกติ นั่นคือไม่พบว่าส่วนหนึ่งส่วนใดของโครโมโซมสูงเกินกว่าเส้นสีเขียวด้านบนซึ่งแสดงว่าโครโมโซมเกิน และไม่ต่ำกว่าเส้นสีแดงด้านล่างซึ่งแสดงว่าโครโมโซมขาดหายไป 

ภาพขยายส่วนของโครโมโซมคู่ที่ 1 ที่เราสามารถดูรายละเอียดภายในโครโมโซมได้ว่ามีส่วนไหนเกินหรือขาดได้อย่างละเอียดมากกว่าการดูโครโมโซมเป็นคู่ๆซึ่งหดสั้นเป็นท่อนๆ ทำให้ตรวจตำแหน่งที่ขาดหรือเกินขนาดเล็กๆไม่ได้

ในกรณีที่ต้องการดูวิดีโอขนาดใหญ่ให้ mouse right click บนวิดีโอ เลือก Watch on vimeo

ภาพวิดีโอที่เห็นนั้นเป็นกราฟที่แสดงให้เห็นถึงเส้นใยพันธุกรรมของตัวอ่อนทั้งเส้นตั้งแต่โครโมโซมคู่ที่หนึ่งถึงคู่สุดท้าย ในกรณีปกติจะพบว่าไม่มีส่วนหนึ่งส่วนใดของเส้นสูงเกินกว่าเขตเส้นสีเขียวด้านบนซึ่งแสดงว่าโครโมโซมเกิน และไม่ต่ำกว่าเส้นสีแดงด้านล่าง ซึ่งแสดงว่าโครโมโซมขาดหายไป นอกจากนี้เรายังสามารถดูรายละเอียดของโครโมโซมแต่ละคู่อย่างละเอียดอีก โดยการซูมให้โครโมโซมยืดตัวออกมา ทำให้เห็นรายละเอียดได้ชัดมากกว่าการตรวจโครโมโซมทั่วไป