Thế nào là ADN ty thể và ADN nhân tế bào?
Tế bào nhân thực (eukaryote) - loại tế bào ở người và hầu hết động, thực vật có hai bộ gene, một nằm trong nhân tế bào và bộ kia nằm trong ty thể (Mitochondria - bào quan tạo ra phần lớn Adenosine triphosphate (ATP) - nguồn năng lượng cho mọi hoạt động sống của tế bào nên Philip Siekevitz (1918 - 2009), nhà sinh học tế bào và thần kinh nổi tiếng người Mỹ, Đại học Rockefeller gọi nó là “nhà máy năng lượng”...
Bộ gene nhân các loại tế bào người (trừ trứng và tinh trùng) gồm những phân tử ADN (acid Deoxyribonucleic) nằm trong hai mạch polynucleotide xoắn kép (mô hình hay chuỗi Watson - Crick) để tạo thành các nhiễm sắc thể (NST) sắp xếp theo 22 cặp tương đồng (2 NST truyền từ bố, mẹ; giống nhau về hình dạng, kích thước và trình tự sắp xếp các nucleotide (gồm một nhóm phosphate, một phân tử đường 5 carbon và một bazơ nitơ), còn lại cặp NST thứ 23 mang yếu tố giới tính (XX hoặc XY).
là liệt sĩ Nguyễn Văn Hậu
Bộ gene nhân mang phần lớn vật liệu di truyền của tế bào có khi tới hàng triệu nucleotide với hình dạng hai chuỗi xoắn kép được gọi là cấu trúc mạch thẳng. Bộ gene ty thể (mtADN) chỉ có lượng nhỏ nucleotide (hàng ngàn) nhưng cấu trúc mạch vòng. Khi con người qua đời, vật liệu di truyền có cấu trúc mạch thẳng bị biến tính, đứt gãy, phân hủy rất nhanh, trong khi cấu trúc mạch vòng bền vững hơn với thời gian và đó là điều quý giá cho nhận dạng người bằng mtADN sau nhiều năm chôn vùi trong lòng đất…
mtADN giúp xác định danh tính Sa hoàng cuối cùng
Ngày 8/3/1917 nổ ra cách mạng Tháng Hai, chấm dứt 3 thế kỷ cầm quyền của triều đại Romanov ở Nga. Gia đình Sa hoàng Nikolai II (tên đầy đủ là Nikolai Alekxandrovich Romanov) bị quản thúc ở Yekaterinburg (Ekaterinburg, thành phố trên hai bờ sông Iset, sườn đông dãy Ural, thuộc Đông Bắc Á), Liên bang Nga. Đêm 17/07/1918, Nikolai II và các thành viên hoàng gia bị xử tử… Năm 1989, tường trình của Yakov Yurovsky (1885 - 1919) - Chủ tịch ban chấp hành trung ương toàn Nga khi đó được công bố, giải thích rằng, trước thời điểm đó, lính lê dương Czech của quân Bạch vệ (lực lượng chính chống Bolshevik và Hồng quân trong nội chiến 1917 - 1923) đang bao vây Yekaterinburg... Sợ rằng Nikolai II được giải thoát sẽ chỉ huy Bạch vệ nên quyết định hành quyết…
Năm 1991, 4 hài cốt giới tính nam, 5 hài cốt là giới tính nữ được khai quật từ nơi chôn cất tập thể ở Ganina Yama, cách Yekaterinburg 19 km về phía Bắc…
Ngày 9/7/1993, các nhà pháp y học Anh tuyên bố đã xác định danh tính hài cốt Sa hoàng Nikolai II, Hoàng hậu Alexandra, các Công chúa Olga, Tatiana, Anastasia và 4 hài cốt khác là những người hầu…
Để xác định Hoàng hậu Alexandra và các con của bà có trong 9 bộ hài cốt hay không, các chuyên gia đã lấy mẫu sinh phẩm từ Hoàng tế Philip (1922 - 2021, chồng của Nữ hoàng Anh Elizabeth II và là cháu gọi Hoàng hậu Alexandra (tên thật là Victoria Alix Helena Louise Beatrice, đổi thành Alexandra Feodorovna) bằng bà, bởi họ có chung huyết thống họ ngoại, thuộc dòng dõi Vua Christian IX (1818 - 1906), trị vì Vương quốc Đan Mạch từ 1863 - 1906.
Có thể thấy sau 75 năm (1918 - 1993), mtAND vẫn tồn tại và đó là điều kiện tiên quyết để các nhà khoa học có thể trả lại tên cho người đã khuất.
Giá trị của AND ty thể đến đâu?
Chúng ta đều thừa hưởng ty thể của mẹ và không có đến “một mẩu” ty thể của bố, vì chỉ có đầu tinh trùng mang đủ ADN nhân “chui” vào trong trứng, đuôi tinh trùng mang toàn bộ ty thể bị “rụng” bên ngoài. Như vậy mọi bào thai đều hình thành từ ADN nhân của bố, mẹ; duy nhất mtADN của mẹ và liên tục di truyền theo dòng mẹ cho các đời sau. Vì thế khi lấy mẫu để giám định đối chứng mtADN phải lấy theo dòng mẹ, cụ thể là mẹ, các cháu do con gái sinh ra; liên tiếp các đời chỉ lấy mẫu “đằng ngoại”. Tất nhiên, phải căn cứ thực tế còn, mất các đời, chẳng hạn có khi mẹ đã mất nhưng còn bà ngoại, là nguồn mẫu chuẩn.
Ty thể trong một tế bào có thể tạo ra rất nhiều bản sao ADN do khả năng tự nhân đôi độc lập với gene nhân. Các loại tế bào có từ vài trăm đến vài nghìn bản sao tùy thuộc mức tiêu thụ năng lượng của loại mô đó. Con số này rất hữu ích cho giám định…
Tuy nhiên, nếu ADN nhân giúp xác định danh tính một con người cụ thể (truy nguyên cá biệt), ví dụ khẳng định cháu B là con của Nguyễn Văn H, không phải con của Bùi Đình C, thì mtADN chỉ truy nguyên được dòng tộc theo hệ mẹ (truy nguyên nhóm). Ví dụ bà mẹ M có hai con là liệt sĩ A và B cùng trong một cuộc chiến tranh, nếu giám định được mtADN, chỉ khẳng định được hai liệt sĩ đều là con của mẹ M, nhưng không xác định được danh tính từng liệt sĩ.
Mặt khác, hiện tượng trùng lặp ngẫu nhiên của mtADN trong quần thể người làm cho xác định dòng tộc theo hệ mẹ gặp khó khăn. “Câu chuyện” là số lượng lớn bản sao mtADN trong mỗi tế bào, dẫn đến cùng tồn tại mtADN nguyên gốc do mẹ truyền cho và mtADN đột biến. Nguyên do là mtADN có mức độ đột biến cao hơn nhiều ADN nhân, trong khi không có cơ chế tự sửa chữa ADN. Di truyền học gọi là hiện tượng dị chất mtADN (mitochondrial heteroplasmy) hay trôi dạt di truyền ngẫu nhiên (random genetic drift) của mtADN trong tế bào và qua các thế hệ.
Ty thể không giúp được tất cả
Điều kiện chôn cất chiến tranh, thời gian (47 - 80 năm tính đến 2026, qua 3 cuộc chiến tranh) và khí hậu (nóng, ẩm, mưa nhiều ở Việt Nam) là “kẻ thù” của ADN. Khó khăn lớn nhất là hầu hết các mẫu hài cốt đã phân hủy mạnh, nên có ít mẫu tách chiết được ADN dù với lượng ít; ADN bị đứt gãy, biến tính nhiều, lẫn với ADN vi sinh vật và tạp chất. Thực tế nhiều mẫu xương, răng không giám định được mtADN… Năm 2018, PGS.TS Phí Quyết Tiến, Phó Viện trưởng viện Công nghệ sinh học kiêm Giám đốc Trung tâm giám định ADN cho biết, có đến 50% số mẫu cho kết quả âm tính do phân hủy nhiều. Chưa hết, hiện tại thế giới không có bộ hóa chất và quy trình giám định nào phù hợp với các mẫu hài cốt rất khác biệt chất lượng ở Việt Nam. Vì thế ngoài mtADN phải sử dụng cả phương pháp ADN nhân tế bào (autosomal DNA), NST Y (Y-STR) và lấy mẫu theo dòng bố.
TP. Hồ Chí Minh
Từ năm 2019, Việt Nam đã tiếp cận công nghệ phân tích ADN thế hệ mới dựa trên nền tảng phân tích đa hình đơn nucleotide (single nucleotide polymorphism - SNP) của ADN nhân tế bào, tức là sự thay đổi bazơ nitơ tại các vị trí đơn lẻ trong chuỗi ADN. Khoảng 99,9% những người không có quan hệ huyết thống có ADN giống nhau, vì đó là những ADN mã hóa đặc điểm chung của người. Tuy nhiên, hàng triệu SNP - dù chỉ là biến đổi nhỏ nhất - rải rác trong bộ gene sẽ tạo ra khác biệt giữa các cá thể người.
Mặt khác, hiện công nghệ giải trình tự gene thế hệ mới (next - generation sequencing - NGS) giúp giải mã hàng triệu đoạn ADN cùng một lúc đã được áp dụng. Từ những “mẩu” ADN rất nhỏ còn sót lại sau nhiều chục năm hài cốt được chôn vùi, sẽ có được lượng dữ liệu khổng lồ, vô cùng quý giá cho xác định danh tính.
Hiện phương pháp nhân bội (khuếch đại gene - polymerase chain reaction - PCR), các đoạn lặp ngắn (short tandem repeats - STR) không giống nhau trong phân tử ADN ở các cá thể người, gắn huỳnh quang và “đo” kích thước bằng kỹ thuật điện di mao quản (capillary electrophoresis - CE) từ cuối thế kỷ trước vẫn là tiêu chuẩn vàng cho xác định huyết thống và truy nguyên cá thể người. Tuy nhiên với những mẫu phân hủy nhiều, hàm lượng ADN thấp, thì công nghệ này không cung cấp đủ dữ liệu để kết luận khẳng định. NGS cho phép phân tích ADN ở mức độ trình tự các nucleotide. Đặc biệt, NGS có khả năng khai thác thông tin di truyền ở các mẫu phân hủy nặng, ADN biến tính, đứt gãy nhiều… Hiện ở Việt Nam, kết hợp NGS - SNP có thể phân tích những đoạn ADN rất ngắn khoảng 50-70 cặp bazơ nitơ, giúp 87- 93% số mẫu đạt yêu cầu thu nhận dữ liệu SNP, trong khi phân tích mtADN chỉ khoảng 22%.
Từ năm 1992, đoạn lặp ngắn trên NST Y (Y-STR) đã được ứng dụng trong giám định pháp y, xác định huyết thống và hiện đang thực hành rộng rãi ở Việt Nam. NST Y chỉ di truyền “thẳng”, nghĩa là các tính trạng do gene trên NST Y quy định chỉ truyền từ bố sang con trai, không truyền cho con gái, trong khi các gene ở NST thường di truyền tính trạng cho cả con trai và gái.
Thực tế xác định danh tính của liệt sĩ bằng giám định ADN không hề đơn giản, cần có sự phối hợp chặt chẽ của nhiều biện pháp và các nguồn thông tin, hồ sơ lưu trữ. Nhiều khi những di vật của liệt sĩ có ý nghĩa quyết định.
Sẽ có một tỷ lệ nhất định những hài cốt liệt sĩ không xác định được danh tính do phân hủy quá nặng… thì gia đình liệt sĩ và chúng ta cũng đành cầm lòng vậy, dù ai cũng mong muốn một kết quả yên lòng. Trong vụ khủng bố 11/9/2001 ở Mỹ, đến nay chỉ có 1.642 người được nhận dạng bằng ADN còn 1.106 nạn nhân (trong số gần 3.000 người thiệt mạng) không thể xác định danh tính do cháy, nổ, nhiên liệu máy bay, nắng nóng, vi khuẩn, nấm mốc… đã hủy hoại cấu trúc ADN.
