Công nghệ giải trình tự gene đơn bào (scRNA-seq) được ghi nhận là một công cụ thiết yếu trong nghiên cứu y sinh, giúp hiểu rõ cơ chế gây bệnh ở mức phân tử, từ đó phòng ngừa và điều trị bệnh nan y một cách hiệu quả. Tuy nhiên, kỹ thuật này gặp hạn chế khi yêu cầu tế bào phải tách rời khỏi mô trước khi phân tích. Việc này gây khó khăn cho việc nghiên cứu sự tương tác của các tế bào trong mô bệnh [1]. Hiện nay, công nghệ giải trình tự gene không gian (Spatial Transcriptomics) trở thành một công cụ bổ trợ hữu ích, cho phép xác định mức độ biểu hiện gene và nghiên cứu vi môi trường trực tiếp trên lát cắt mô [1,2].

Spatial Transcriptomics (ST) là phương pháp phân tích mức độ biểu hiện gene trực tiếp trên mẫu mô nguyên vẹn, giúp lưu giữ thông tin về vị trí và sự tương tác của các tế bào [1,2]. Kết quả ghi nhận được từ scRNA-seq kết hợp ST cho phép xác định kiểu hình, trạng thái và chức năng của các tế bào trong mô bệnh. Bên cạnh đó, cơ chế gắn kết giữa các thụ thể và phối tử trên tế bào được hiểu rõ, giúp xác định sự phản ứng của chúng trong mô [1,2]. Đồng thời, sự khác biệt về mức độ biểu hiện protein giữa các tế bào cũng được giải mã, giúp xác định nguồn gốc protein và cơ chế vận chuyển chúng trong tế bào và mô [1].

Việc tích hợp kết quả từ hai công nghệ scRNA-seq và ST cho phép cải thiện đáng kể hiểu biết về mô bệnh học, từ đó đưa ra phương thức phòng ngừa và chữa trị ưu việt [2]. Ngoài ra, xu hướng này giúp tiết kiệm chi phí giải trình tự (NGS) với sự gia tăng năng lực tính toán, đồng thời hỗ trợ các dự án lớn như Bản đồ Tế bào người [1]. Với những ưu điểm đó, từ năm 2020 đến nay, số lượng công cụ tính toán ST đã tăng vọt từ vài chục đến hơn 600, với xu hướng chuyển dần sang phương pháp dựa trên đồ thị (graph-based) và học sâu (deep learning) mở ra định hướng mới trong tái tạo 3D và AI tạo sinh [2].

Hình. Bốn phương pháp chính trong Spatial Transcriptomics. (1) in situ hybridization (ISH): các mRNA mục tiêu được lai nhiều lần với các đầu dò probe, mỗi lần được gắn màu huỳnh quang khác nhau để tạo nên được mã vạch màu đặc trưng cho từng loại gene, từ đó xác định được danh tính và vị trí của gene trong mô; (2) in situ sequencing (ISS): Các gene mục tiêu được nhân bản tại chỗ, sau đó dùng các probe ngắn để phân tích trực tiếp trình tự bằng ánh sáng huỳnh quang ngay trên lát cắt mô; (3) Arrays: sử dụng các bề mặt có gắn sẵn mã vạch tọa độ, các mRNA gắn vào các điểm này sẽ được đánh dấu vị trí chính xác trước trước khi giải trình tự; (4) Vi phẫu (microdissection): Chọn trực tiếp các vùng tế bào mục tiêu dưới kính hiển vi, cắt tách và ghi nhận vị trí vùng đó trước khi tiến hành giải trình tự [1]

Tại Việt Nam, nhu cầu giải trình tự gene đang ngày càng lớn trong nghiên cứu bệnh di truyền và điều trị cá nhân hóa. Tuy nhiên, những thách thức về chi phí đầu tư, yêu cầu nhân sự trình độ cao và hạ tầng kỹ thuật đã tạo ra rào cản cho việc phát triển công nghệ này ở nước ta. Tại sự kiện Success Story Session 2025, các chuyên gia đã nhận định Việt Nam có thể trở thành trung tâm giải trình tự gene ở khu vực. Để đạt được mục tiêu đó, ngành khoa học nước nhà cần có các chính sách đầu tư cơ sở hạ tầng và đào tạo nhân lực hợp lý cho các đơn vị nghiên cứu và y tế, nhằm hỗ trợ nghiên cứu và ứng dụng lâm sàng [3]. 

Tài liệu tham khảo

[1] Williams, C. G., Lee, H. J., Asatsuma, T., Vento-Tormo, R., & Haque, A. (2022). An introduction to spatial transcriptomics for biomedical research. Genome Medicine, 14(1), 68. https://doi.org/10.1186/s13073-022-01075-1

[2] Guo, Z. Z., Wu, R., Li, W., Yang, K., Ying, X., Alinejad-Rokny, H., & Ye, Y. (2026). Mapping biology in space: from spatial transcriptomics platforms to analytical tools and databases. Science Bulletin, 71(4), 921-945. https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.01.034

[3] Hải Yên. (2025, March 4). Việt Nam có cơ hội trở thành trung tâm giải trình tự gen khu vực. Trang thông tin Đối ngoại. https://ttdn.vn/hoi-nhap-va-phat-trien/van-hoa-xa-hoi/viet-nam-co-co-hoi-tro-thanh-trung-tam-giai-trinh-tu-gen-khu-vuc-114876 

Người đăng bài: ThS. Phan Thủy Quyên