NGS – Giải pháp bổ trợ khi CE đạt giới hạn trong giám định DNA pháp y

Phân tích STR và mtDNA (DNA ty thể) bằng điện di mao quản (CE) hiện vẫn là tiêu chuẩn vàng và được sử dụng thường quy trong giám định DNA pháp y. Phương pháp này mang lại độ chính xác cao và giá trị pháp lý rõ ràng. Tuy nhiên, trên thực tế, nhiều mẫu DNA không đạt điều kiện lý tưởng dẫn đến việc CE có thể không cung cấp đủ dữ liệu để đưa ra kết luận giám định. Trong bối cảnh đó, công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS) đang dần trở thành công cụ bổ trợ quan trọng nhờ khả năng mở rộng phân tích và nâng cao hiệu quả nhận dạng cá thể (HID).

Khi CE không cho kết quả rõ ràng trong giám định DNA pháp y

CE là nền tảng của phân tích STR và mtDNA trong giám định DNA pháp y. Tuy nhiên, hiệu quả của CE phụ thuộc vào chất lượng DNA đầu vào. Trong thực tế, nhiều mẫu vật không đáp ứng điều kiện lý tưởng, dẫn đến:
– Hồ sơ STR hoặc kết quả giải trình tự mtDNA không đầy đủ
– Tín hiệu yếu hoặc nhiễu, khó xác định kiểu gen
– Khó khăn trong diễn giải kết quả
Những hạn chế này trở thành rào cản trong việc đưa ra kết luận có độ tin cậy cao. Đặc biệt trong các trường hợp giám định DNA hình sự phức tạp.

Các tình huống điển hình khi CE gặp hạn chế

Trong thực tiễn giám định, các phòng thí nghiệm thường xuyên tiếp nhận các loại mẫu khó:
– Mẫu DNA bị phân hủy: xương, răng, hài cốt lâu năm, tóc không có nang, mẫu từ môi trường nhiệt độ và độ ẩm cao
– Mẫu DNA hỗn hợp phức tạp: DNA từ nhiều cá thể, mẫu vi vết chạm
– Mẫu DNA hàm lượng thấp: dễ xảy ra trường hợp mất allele (allele drop-out)
– Trường hợp huyết thống gần: khó phân biệt bằng STR truyền thống
Trong các tình huống này, CE thường không cung cấp đủ dữ liệu cần thiết dẫn tới kết quả đưa ra có thể không đạt giá trị pháp lý. Đây là điểm nghẽn trong giám định DNA pháp y.
Thay vì lựa chọn giữa CE và NGS, xu hướng hiện nay là xác định thời điểm phù hợp để tích hợp NGS vào quy trình xử lý và phân tích. NGS giúp khai thác thêm thông tin di truyền ở mức độ phân tử, từ đó hỗ trợ diễn giải kết quả chính xác hơn.

Trường hợp thực tế: Khi NGS vượt qua giới hạn của phương pháp truyền thống

Một nghiên cứu tại Việt Nam của May Thị Anh Tạ và cộng sự (2021) tại Trung tâm Giám định ADN, Viện Sinh học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Nghiên cứu thực hiện trên 52 mẫu hài cốt có niên đại trên 50 năm trong điều kiện khí hậu nóng ẩm. Kết quả cho thấy:
– Phương pháp giải trình tự Sanger chỉ thu được 28 kiểu gen đơn bội hoàn chỉnh
– Công nghệ NGS sử dụng hệ thống Ion S5™ thu được 50 kiểu gen đơn bội hoàn chỉnh với độ bao phủ cao (~2494x)
Kết quả này chứng minh rằng với các mẫu DNA bị phân hủy nặng, phương pháp truyền thống có thể không khai thác được đầy đủ thông tin di truyền.

Bên cạnh đó, theo chia sẻ của TS. Masaki Hashiyada (Đại học Y khoa Kansai, Nhật Bản), phòng thí nghiệm của ông thường tiếp nhận các mẫu mà cơ quan điều tra không thể phân tích bằng CE, bao gồm:
– Mẫu hài cốt
– Mẫu xương cũ
– Mẫu DNA hàm lượng thấp hoặc bị phân hủy
Các trường hợp này đặt ra yêu cầu cần có công nghệ bổ trợ để nâng cao khả năng phân tích.

Vai trò của NGS trong giám định DNA pháp y

Công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS) cho phép khai thác trình tự DNA ở mức độ sâu hơn và rộng hơn. Điều này giúp mở rộng đáng kể lượng thông tin di truyền thu được so với CE. Trong giám định pháp y, NGS không thay thế CE mà đóng vai trò là công cụ bổ trợ trong workflow HID. Các ứng dụng chính của NGS bao gồm:
– Phân tích SNP phục vụ nhận dạng và truy vết nguồn gốc
– Phân tích biến thể ở mức trình tự (sequence-level variation)
– Giải trình tự toàn bộ hệ gen ty thể (mtDNA)
– Hỗ trợ phân tích mẫu hỗn hợp phức tạp
Nhờ khả năng phân tích sâu, NGS giúp giải quyết các trường hợp mà CE không thể cung cấp đủ dữ liệu.

Lợi thế nổi bật của NGS trong các mẫu khó

Trong giám định DNA pháp y, NGS mang lại các lợi thế rõ rệt khi xử lý mẫu khó:
– Phân tích hiệu quả DNA phân hủy nhờ sử dụng các đoạn khuếch đại ngắn
– Xử lý tốt mẫu hỗn hợp phức tạp với khả năng phân tích ở mức trình tự
– Nâng cao khả năng phân biệt cá thể thông qua biến thể nucleotide
– Mở rộng phân tích với các marker bổ sung như SNP và mtDNA
– Tối ưu khai thác dữ liệu từ mẫu có lượng DNA rất thấp
Các lợi thế này đặc biệt quan trọng trong các trường hợp mẫu hài cốt hoặc mẫu hiện trường phức tạp.

Tích hợp CE và NGS: Xu hướng mới trong giám định DNA hiện đại

Hiện nay, nhiều phòng thí nghiệm pháp y đang triển khai quy trình tích hợp giữa CE và NGS:
– CE được sử dụng để phân tích STR và mtDNA thường quy
– NGS được áp dụng cho các mẫu khó hoặc khi cần mở rộng thông tin di truyền
Dữ liệu từ hai công nghệ có thể được phân tích và đối chiếu trên cùng một nền tảng phần mềm. Cách tiếp cận này giúp nâng cao độ tin cậy của kết quả giám định. Quy trình tích hợp cho phép phòng thí nghiệm:
– Tăng tỷ lệ thành công khi phân tích mẫu
– Tối ưu nguồn lực và thời gian xử lý
– Nâng cao khả năng diễn giải và giá trị pháp lý của kết quả

Kết luận

CE vẫn là tiêu chuẩn vàng trong giám định DNA pháp y. Tuy nhiên, trước sự gia tăng của các mẫu khó và yêu cầu phân tích ngày càng cao, NGS đã trở thành công cụ bổ trợ không thể thiếu. Việc kết hợp CE và NGS không chỉ mở rộng khả năng phân tích mà còn nâng cao hiệu quả xử lý mẫu và độ tin cậy của kết luận giám định. Đây chính là xu hướng tất yếu trong lĩnh vực nhận dạng cá thể (HID) hiện đại.