Phân tích nhiễm sắc thể đóng vai trò thiết yếu trong việc phát hiện các bất thường di truyền có liên quan đến bệnh lý bẩm sinh, rối loạn phát triển và ung thư. Hai kỹ thuật chủ đạo hiện nay được ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực di truyền học tế bào là karyotyping (lập bản đồ nhiễm sắc thể) và lai tại chỗ phát huỳnh quang (FISH – Fluorescence In Situ Hybridization). Trong khi karyotyping cho phép quan sát tổng thể bộ nhiễm sắc thể, phát hiện bất thường số lượng và cấu trúc lớn, thì FISH cho phép xác định các biến đổi vi mô với độ đặc hiệu cao.

Karyotyping with Lucia Cytogenetics

Kỹ thuật karyotyping

Karyotyping là kỹ thuật phân tích hình thái học nhiễm sắc thể dựa trên quá trình nhuộm băng đặc trưng, thường được thực hiện ở kỳ giữa (metaphase) của phân bào nguyên nhiễm, khi nhiễm sắc thể đạt độ co ngắn tối đa. Phổ biến nhất là phương pháp nhuộm băng G (Giemsa banding), giúp phân biệt từng nhiễm sắc thể dựa trên mô hình vạch sáng-tối đặc trưng.

Quy trình kỹ thuật gồm các bước chính: thu thập mẫu tế bào (máu ngoại vi, dịch ối, gai nhau, tủy xương), nuôi cấy trong môi trường đặc hiệu, xử lý colchicine để ngưng phân bào ở kỳ giữa, thu hoạch tế bào, cố định và phết lên lam kính. Sau khi nhuộm, hình ảnh nhiễm sắc thể được phân tích dưới kính hiển vi quang học, chụp ảnh và sắp xếp theo thứ tự chuẩn (karyotype).

Hệ thống kính hiển vi Nikon kết hợp với phần mềm Karyo hỗ trợ bạn:

Quét hình ảnh slide: Quét ảnh cực lớn và ghép ảnh
Cài đặt thông số camera tự động cho việc chụp ảnh
Thu thập hình ảnh các nhiễm sắc thể sau khi phá màng tế bào
Hỗ trợ phân tách các nhiễm sắc thể
Phân loại nhiễm sắc thể tự động, tạo nhiễm sắc thể đồ
Trang bị khả năng tùy chỉnh bố cục karyogram
Hỗ trợ công cụ chỉnh sửa và nâng cao hình ảnh nhiễm sắc thể
Công cụ so sánh nhiễm sắc thể trực quan
Quản lí lịch sử hành động chỉnh sửa.

Kỹ thuật FISH: Cơ chế và khả năng ứng dụng mở rộng

Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) là phương pháp hiện đại sử dụng các đoạn DNA mồi (đầu dò) đặc hiệu gắn huỳnh quang để lai với trình tự DNA đích trong tế bào. Phản ứng lai xảy ra ngay trên tiêu bản cố định, cho phép định vị chính xác gen hoặc vùng nhiễm sắc thể cần khảo sát.

Ưu điểm vượt trội của FISH là khả năng phát hiện bất thường có kích thước rất nhỏ (dưới 1 Mb), độ đặc hiệu cao, thời gian trả kết quả ngắn, và có thể áp dụng trên cả tế bào phân chia (kỳ giữa) và không phân chia (gian kỳ). Điều này đặc biệt hữu ích trong các tình huống khẩn cấp như chẩn đoán nhanh trước sinh, phân tích mô ung thư cố định bằng paraffin, hoặc phát hiện các chuyển đoạn đặc hiệu trong bệnh máu ác tính.

Giải pháp Kính hiển vi và phần mềm FISH cung cấp cho bạn công cụ xử lý hình ảnh chính xác và trực quan:

Kiểm soát hệ thống kính và camera

Cài đặt chế độ thu thập hình ảnh cho mỗi bộ đầu dò huỳnh quang

Kiểm soát các thông số chụp ảnh thông minh

Tính năng mở rộng độ sâu tiêu cự (EDF) cho các mẫu dày

Tự động gán mỗi lớp hình ảnh cho một mẫu đầu dò cụ thể và thông tin được lưu trữ với mẫu.

Kiểm tra các thành phần hình ảnh đảm bảo độ chính xác màu

Bộ công cụ cái thiện chất lượng hình ảnh và chú thích

Karyotyping và FISH là hai công cụ nền tảng trong chẩn đoán di truyền học tế bào. Với phạm vi phân tích rộng, karyotyping cung cấp cái nhìn tổng thể về bộ nhiễm sắc thể người, trong khi FISH đóng vai trò bổ sung mạnh mẽ nhờ khả năng định vị các bất thường vi mô với độ phân giải cao và thời gian thực hiện nhanh chóng.

Để đạt được hiệu quả tối ưu trong hai kỹ thuật này, một giải pháp về quan sát quang học hiệu quả cùng hệ thống phần mềm hỗ trợ mạnh mẽ là vấn đề được cả giới khoa học, y học quan tâm. Hiểu được mong mỏi đó, SISC tự hào mang tới giải pháp thu thập, phân tích hình ảnh kết hợp giữa Nikon và LUCIA. Giải pháp của chúng tôi tạo tiền đề cho phép tiếp cận toàn diện hơn trong thực hành lâm sàng và nghiên cứu y sinh, đặc biệt trong lĩnh vực y học bào thai, huyết học, ung thư học và hỗ trợ sinh sản.

Hệ thống kính hiển vi Ni-E và SlideExpress

Các kính hiển vi Nikon được trang bị hệ thống quang học CFI60 Infinity Optical System, giúp tăng cường độ tương phản, độ phẳng và độ phân giải trên toàn trường quan sát. Kính hiển vi Nikon cao cấp có vi trừng rộng tới 25mm cho phép thu được diện tích hình ảnh lớn vượt trội từ đó đảm bảo lượng thông tin thu được. Đối với karyotyping, kính cho phép thu được hình ảnh nhiễm sắc thể sắc nét ở kỳ giữa với độ phóng đại cao (thường sử dụng vật kính 100x dầu), phục vụ cho quá trình nhuộm băng G và sắp xếp karyotype. Trong phân tích FISH, kính đảm bảo độ nhạy cao với tín hiệu huỳnh quang mờ nhạt và có khả năng tách biệt rõ ràng các kênh màu nhờ hệ thống khối lọc huỳnh quang chuyên dụng và nguồn sáng ổn định.

Ngoài ra, mẫu kính tự động Nikon Eclipse Ni-E được trang bị hệ thống lấy nét tự động chính xác kết hợp cùng khả năng thay đổi vật kính tự động và di chuyển bàn di mẫu. Đây là điều kiện nền tảng để mở ra khả năng tìm kiếm kỳ giữa tự động và tự động quét hình ảnh lam mẫu.

Link youtube video: https://www.youtube.com/watch?v=R_wV-mdyzXM

Song hành với phần cứng quang học, phần mềm LUCIA Cytogenetics (phát triển bởi Laboratory Imaging, Cộng hòa Séc) đóng vai trò là nền tảng phân tích hình ảnh chuyên biệt cho ứng dụng trong di truyền tế bào. Các gói phần mềm của LUCIA là trợ thủ đắc lực trong phòng thí nghiệm của bạn, cung cấp các công cụ chuyên sâu để:

Tự động tìm kiếm kỳ giữa, thu thập hình ảnh nhiễm sắc thể.

Thực hiện sắp xếp karyotype tự động hoặc bán tự động theo chuẩn ISCN.
Gán tên, đánh số, đo chiều dài, tỷ lệ tâm và các chỉ số hình thái học nhiễm sắc thể.
Đánh giá lệch bội, chuyển đoạn, mất đoạn hoặc lặp đoạn trong phân tích cấu trúc NST.
Phân tích tín hiệu huỳnh quang trong FISH: đếm tín hiệu, xác định vị trí tương đối, đo diện tích và cường độ phát sáng, phân biệt chuyển đoạn (fusion), mất đoạn, hoặc khuếch đại gen.
Tích hợp các mô-đun quản lý ca bệnh, xuất báo cáo theo định dạng chuẩn, và tuân thủ các quy định quốc tế trong lưu trữ dữ liệu (GLP/GMP).

Khi kết hợp giữa kính hiển vi Nikon, phần mềm phân tích và hệ thống Slide Express mang tới giải pháp thực hiện kỹ thuật Karyotyping và FISH tự động với khả năng lưu trữ, nạp slide lên kính hiển vi, quét và xử lý hình ảnh lên tới 120 slide trong một lần chạy. Đây là phương án tối ưu để giải phóng bác sĩ cùng các kỹ thuật viên khỏi công việc nhàm chán,maatys nhiều thời gian để có thể tập trung vào chuyên môn sâu hơn.

Sự phối hợp giữa nền tảng quang học tiên tiến của Nikon và các thuật toán xử lý hình ảnh mạnh mẽ của phần mềm LUCIA đã thiết lập một hệ sinh thái tối ưu cho ứng dụng trong các chương trình sàng lọc di truyền tiền sản, chẩn đoán bệnh lý huyết học ác tính (ví dụ: CML, AML), và nghiên cứu cơ chế bất thường nhiễm sắc thể trong sinh sản hỗ trợ. Hệ thống này ngày càng được lựa chọn phổ biến trong các trung tâm y sinh học, bệnh viện và viện nghiên cứu tại Việt Nam cũng như trên thế giới.