Xét nghiệm sinh học phân tử là một thuật ngữ dùng để nói về các xét nghiệm nhằm phát hiện các chỉ thị sinh học ở mức độ phân tử như các đoạn acid nucleic, các gen hoàn chỉnh hay thậm chí là các bộ gen của vi sinh vật. Xét nghiệm sinh học phân tử là một phản ứng tổng hợp chuỗi gen PCR, là một bước tiến nhảy vọt từ thành công của kỹ thuật nhận dạng và giải trình gen. Kỹ thuật này nhằm giúp việc xác định nguyên nhân gây bệnh được nhanh chóng và chính xác hơn để phục vụ cho quá trình điều trị được hiệu quả hơn.
Trong xét nghiệm sinh học phân tử, người ta bắt buộc phải sử dụng chứng dương và chứng âm. Chứng dương là các mẫu chứng có chứa đoạn ADN/ARN mục tiêu đã được biết trước. Chứng âm là những mẫu chứng không có đoạn ADN/ARN mục tiêu để nhằm giúp kiểm soát được quá trình nhiễm chéo khi thực hiện các phản ứng.
Xét nghiệm sinh học phân tử sử dụng 2 kỹ thuật chính đó là kỹ thuật tổng hợp PCR và kỹ thuật Real-time PCR.
- Kỹ thuật tổng hợp PCR: Giúp nhận diện vi khuẩn một cách nhanh chóng dựa trên phản ứng PCR. Trong mỗi phản ứng tổng hợp PCR sẽ có khoảng 20-35 vòng, sau mỗi vòng thì DNA sẽ được khuếch đại lên theo hệ số mũ. Để có kết quả chính xác, trong kỹ thuật này cần lưu ý lấy bệnh phẩm tiến hành xét nghiệm trong nồng độ thích hợp, điều nhiệt đúng với từng giai đoạn. Trường hợp sai sót, phản ứng PCR xảy ra với hiệu suất thấp, thậm chí có thể không xảy ra dẫn đến phản ứng PCR âm tính mặc dù biểu hiện lâm sàng của bệnh nhân rất rõ. Đôi khi, vô tình để xảy ra phản ứng nhiễm chéo giữa các mẫu chứng thì sẽ có phản ứng PCR dương tính ngay cả khi biểu hiện trên lâm sàng của bệnh nhân rất mờ nhạt, không rõ ràng.
- Kỹ thuật Real-time PCR: kỹ thuật này gần tương tự như kỹ thuật PCR, tuy nhiên ở đây có thêm một thiết bị ghi tín hiệu khi xả ra phản ứng tổng hợp PCR. Dựa trên việc so sánh số vòng mẫu thử và số vòng của mẫu chuẩn đạt được trong cũng một khoảng thời gian xảy ra phản ứng, từ đó sẽ tính được số vòng mẫu thử gấp bao nhiêu lần số vòng mẫu chuẩn, rồi dựa vào đó người ta tính được nồng độ DNA của mẫu thử.
Ứng dụng của sinh học phân tử
Các nhà khoa học ghi nhận có khoảng 4.000 bệnh hiếm gặp ở người do đột biến tại các gen đơn trong bộ mã gen di truyền; đồng thời cũng có hơn 100 loại bệnh tương đối phổ biến với tỷ lệ chừng 0,5% dân số bị mắc phải tùy theo từng cơ thể người bệnh như bệnh đái tháo đường, cao huyết áp, hen suyễn, loãng xương, một số loại bệnh ung thư…
Trên thực tế đã có một số bệnh được chẩn đoán sớm bằng gen, chẩn đoán sớm bệnh tật từ trước khi trẻ được sinh ra. Vào cuối năm 1999, các nhà khoa học ở Mỹ và Hồng Kông đã nghiên cứu phát hiện ra ADN (axít deoxyribonucleic) phôi thai ở trong máu người mẹ mang thai ngay từ tuần thai thứ 7 để xác định bệnh sớm ở thai nhi. Hiện nay các cơ sở y tế có điều kiện đã sử dụng kỹ thuật xét nghiệm ADN phôi thai trong máu người mẹ để chẩn đoán trước sinh hội chứng Down, đây là một trong những loại bệnh bẩm sinh đối với trẻ sơ sinh thường hay gặp.
Ở Trung Quốc cũng áp dụng kỹ thuật xét nghiệm sinh học phân tử PCR (polymerase chain reaction) để chẩn đoán trước sinh bệnh di truyền Duchenne. Tại Âu Mỹ đã ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử để chẩn đoán trước sinh một số bệnh khác như Beta Thalassemia, xơ nang (cystic fibrosis), hội chứng X không bền, Phenylceton niệu… Việc chẩn đoán sơ sinh cho trẻ mới được sinh ra cũng đã đạt nhiều kết quả tiến bộ bằng kỹ thuật sinh học phân tử như bệnh tăng sản tuyến thượng thận bẩm sinh, bệnh thiếu men alpha 1 antitrypsin, bệnh xơ nang…
Các kỹ thuật xét nghiệm sinh học phân tử ngoài đặc điểm cho kết quả chính xác và nhanh, chúng còn rất thuận tiện và sử dụng được nhiều loại bệnh phẩm khác nhau như: máu, phân, đờm, nước tiểu; các dịch cơ thể gồm dịch màng bụng, dịch màng phổi, tinh dịch, dịch âm đạo; nước súc miệng, nước bọt, lông, tóc…; đồng thời còn định lượng được tác nhân gây bệnh, từ đó có cơ sở tiên lượng, đánh giá được hiệu quả điều trị. Vấn đề này rất quan trọng trong điều trị các bệnh do nhiễm virút như HBV gây bệnh viêm gan virút B, HCV gây bệnh viêm gan virút C, HIV gây hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải AIDS.