Ứng dụng NGS trong giải trình tự toàn bộ hệ gen ty thể (mtDNA)

Phân tích DNA ty thể (mtDNA) đóng vai trò quan trọng trong giám định pháp y, đặc biệt với các mẫu DNA suy thoái hoặc hàm lượng thấp. Công nghệ NGS (giải trình tự gen thế hệ mới) cho phép phân tích toàn bộ hệ gen ty thể, giúp nâng cao độ chính xác và khả năng phân biệt, từ đó hỗ trợ hiệu quả trong nhận dạng hài cốt, xác định danh tính và điều tra pháp y.

Vai trò của phân tích DNA ty thể trong giám định pháp y

Phân tích DNA ty thể (mtDNA) – vật chất di truyền được di truyền theo dòng mẹ – là phương pháp quan trọng trong giám định DNA pháp y, đặc biệt đối với các mẫu có DNA nhân không đủ chất lượng hoặc số lượng.
Các loại mẫu thường được sử dụng trong phân tích mtDNA bao gồm:
– Răng
– Xương
– Tóc không có nang (không có chân tóc)
– Mẫu hài cốt người mất tích
– Mẫu thu thập từ các hiện trường thảm họa
Hiện nay, giải trình tự Sanger vẫn được sử dụng phổ biến trong quy trình phân tích mtDNA thường quy. Tuy nhiên, phương pháp này thường gặp một số hạn chế khi mẫu DNA bị phân hủy dưới tác động khắc nghiệt của môi trường như nhiệt độ và độ ẩm cao. Điều này dẫn đến kết quả giải trình tự không đầy đủ, gây khó khăn cho quá trình phân tích và so sánh.

Ứng dụng công nghệ NGS trong phân tích mtDNA

Sự phát triển của công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS) đã mở ra hướng tiếp cận hiệu quả hơn trong phân tích mtDNA cho giám định pháp y. Công nghệ NGS cho phép tăng lượng dữ liệu trình tự thu được, đồng thời hỗ trợ phân tích số lượng mẫu lớn, kể cả các mẫu DNA suy thoái hoặc có hàm lượng DNA thấp.
Hướng tiếp cận sử dụng NGS của hãng Thermo Fisher Scientific mang lại những ưu điểm nổi bật so với phương pháp giải trình tự Sanger truyền thống.

Ưu điểm của NGS trong giải trình tự toàn bộ hệ gen ty thể

Công nghệ và quy trình phân tích

– Công nghệ cải tiến: NGS cho thông lượng đầu ra lớn hơn, số lượng mẫu giải trình tự được trong mỗi lần chạy nhiều hơn.
– Đơn giản hóa quy trình: Sử dụng các đoạn khuếch đại nhỏ (~163 bp) phù hợp với các mẫu đứt gãy nặng, yêu cầu lượng DNA đầu vào nhỏ (tối thiểu 2 pg), quy trình chuẩn bị thư viện và tạo khuôn tự động, có phần mềm phân tích chuyên sâu Applied Biosystems Converge Software.
– Tốc độ và quy mô linh hoạt: Thermo Fisher Scientific cung cấp nhiều loại chip giải trình tự phù hợp cho mọi nhu cầu về thông lượng, thời gian thao tác chỉ dưới 45 phút và tổng thời gian xử lý và phân tích chỉ dưới 2 ngày.

Phân tích toàn bộ hệ gen ty thể

NGS cho phép phân tích toàn bộ hệ gen ty thể với kích thước khoảng 16,6 kb, lớn hơn rất nhiều so với việc chỉ giải trình tự vùng điều khiển (control region) HV1/HV2 và HV3 (khoảng 1,1 kb).

Nâng cao hiệu quả phân tích

Độ bao phủ lớn hơn trên toàn bộ hệ gen ty thể mang lại hiệu quả phân biệt tốt hơn:
– Khả năng phân biệt cao hơn: Cho phép loại trừ các cá thể không có quan hệ huyết thống tốt hơn và hỗ trợ tốt hơn cho các trường hợp không trùng khớp.
– Phát hiện các SNP bổ sung: Có khả năng phát hiện các SNP bổ sung ở vùng điều khiển, từ đó cho phép phân biệt những cá thể có chung kiểu gen đơn bội (haplotype) ở vùng kiểm soát.
– Phân tích nhóm gen đơn bội chính xác hơn: Cho phép chia nhóm các kiểu gen đơn bội phổ biến thành các nhóm hiếm hơn, cho phép phân tích phát sinh chủng loài có độ chính xác cao hơn và đặc biệt hiệu quả khi sử dụng trong các thảm họa hàng loạt, nhận dạng hài cốt và các chương trình tìm kiếm người mất tích quy mô lớn.

Kiểm chứng và tích hợp dữ liệu pháp y 

Phân tích dữ liệu vùng điều khiển sử dụng bộ Precision ID mtDNA Whole genome Panel của hãng Thermo Fisher Scientific đã được kiểm chứng và đưa vào cơ sở dữ liệu CODIS bởi NDIS.

Kết luận

Sự phát triển của công nghệ NGS đã mở rộng đáng kể khả năng phân tích DNA ty thể (mtDNA) trong giám định pháp y. Việc kết hợp phương pháp này với giải trình tự vùng HV tiêu chuẩn bằng điện di mao quản giúp nâng cao hiệu quả phân tích, đặc biệt đối với các mẫu DNA suy thoái hoặc có lượng DNA thấp. Cách tiếp cận tích hợp này đóng vai trò quan trọng trong xác định danh tính người mất tích, nhận dạng hài cốt và hỗ trợ điều tra tội phạm.