Vì sao kết quả xét nghiệm họ hàng không ghi 99,9999% như cha con?

Kết quả xét nghiệm ADN họ hàng thường không ghi xác suất 99,9999% như xét nghiệm cha – con vì quan hệ họ hàng được xác định gián tiếp và lượng ADN chia sẻ giữa các thành viên có tính biến động. Mức độ chia sẻ ADN và sức mạnh thống kê có thể thay đổi giữa các cặp người, ngay cả khi cùng thuộc một loại quan hệ.

Với cha – con trực tiếp, quy luật di truyền rất rõ: tại mỗi vị trí ADN nhân, người con phải nhận một phần thông tin di truyền từ cha và một phần từ mẹ. Khi phân tích nhiều marker, dữ liệu thường tạo ra sức nặng thống kê rất lớn.

Với anh chị em, ông bà – cháu, chú bác – cháu hoặc họ hàng xa hơn, phòng xét nghiệm phải đánh giá xác suất của nhiều kịch bản khác nhau. Vì vậy, báo cáo thường sử dụng:

• Chỉ số quan hệ huyết thống;
• Tỷ số khả năng – Likelihood Ratio, viết tắt là LR;
• Mức độ ủng hộ giả thuyết quan hệ;
• Kết luận cùng dòng cha hoặc cùng dòng mẹ;
• Hoặc nhận định chưa đủ cơ sở kết luận.

Điều cần hiểu đúng:

Không ghi 99,9999% không có nghĩa xét nghiệm họ hàng thiếu chính xác. Điều đó phản ánh đúng giới hạn sinh học và thống kê của một quan hệ được kiểm tra gián tiếp.

1. Vì sao xét nghiệm cha – con thường có xác suất rất cao?

Con người nhận một bản sao của mỗi nhiễm sắc thể từ mẹ và một bản sao từ cha. Vì vậy, tại các marker ADN nhân được phân tích, mỗi allele của người con phải có nguồn gốc phù hợp từ một trong hai cha mẹ sinh học.

Trong xét nghiệm cha – con, phòng xét nghiệm có thể kiểm tra trực tiếp:

Người con có nhận được một allele phù hợp từ người cha giả định tại từng marker hay không?

Nếu người cha giả định phù hợp tại nhiều marker, chỉ số quan hệ cha con tổng hợp có thể tăng rất cao. Khi dữ liệu chống lại quan hệ tại nhiều vị trí độc lập và không được giải thích bằng đột biến hoặc yếu tố kỹ thuật, quan hệ cha – con có thể bị loại trừ.

Hiệp hội Di truyền Pháp y Quốc tế khuyến nghị việc đánh giá quan hệ cha con dựa trên nguyên tắc tỷ số khả năng, tạo ra chỉ số quan hệ cha con thay vì chỉ đếm số marker giống nhau.

Bài liên quan: Nên làm gì khi kết quả xét nghiệm ADN không như mong đợi?

1.1. Ví dụ đơn giản

Giả sử tại một marker:

• Người con có kiểu gen 10–14;
• Người mẹ có kiểu gen 10–12.

Allele 10 có thể được nhận từ mẹ, nên allele 14 cần được xem xét từ phía cha. Nếu người cha giả định không có allele phù hợp, vị trí này trở thành một điểm cần đánh giá.

Khi quy luật đó được kiểm tra trên nhiều marker, xét nghiệm cha – con thường có khả năng phân biệt rất mạnh.

Bài liên quan: Xét nghiệm ADN cha con pháp lý làm giấy khai sinh: Hồ sơ, quy trình và chi phí

2. Vì sao xét nghiệm họ hàng phức tạp hơn?

Bài liên quan: Xét nghiệm ADN cha/mẹ con dân sự: Chính xác, kín đáo và dễ thực hiện

2.1. Quan hệ được kiểm tra qua một hoặc nhiều người trung gian

Xét nghiệm cha – con chỉ có một bước truyền ADN:

Cha → Con

Trong khi đó, xét nghiệm ông nội – cháu có ít nhất hai bước:

Ông nội → Người cha → Người cháu

Xét nghiệm chú – cháu cũng cần suy luận qua người cha:

Ông bà nội → Người chú và người cha → Người cháu

Khi người trung gian không tham gia xét nghiệm, phòng xét nghiệm phải tái dựng một phần thông tin di truyền của họ từ những người còn lại.

Càng nhiều thế hệ hoặc người trung gian bị thiếu, khả năng phân biệt giữa quan hệ thật và quan hệ không liên quan thường càng giảm. Các nghiên cứu về phân tích quan hệ cho thấy việc phân biệt anh chị em ruột thường thuận lợi hơn, trong khi ông bà – cháu, chú – cháu, anh chị em cùng cha hoặc cùng mẹ và họ hàng xa có vùng kết quả chồng lấn lớn hơn.

2.2. Người thân không nhận toàn bộ ADN của nhau

Cha truyền một nửa ADN nhân cho con, nhưng không truyền cùng một nửa đó cho tất cả các con.

Vì sự phân chia và tái tổ hợp nhiễm sắc thể, hai anh chị em ruột có thể nhận những tổ hợp ADN khác nhau từ cùng cha mẹ. Họ chia sẻ một lượng ADN đáng kể nhưng không bắt buộc phải giống nhau tại mọi marker.

Với quan hệ xa hơn, sự biến động còn lớn hơn:

• Hai người có quan hệ thật có thể chia sẻ tương đối ít thông tin tại bộ marker được kiểm tra;
• Hai người không có quan hệ gần vẫn có thể trùng ngẫu nhiên một số allele phổ biến;
• Hai loại kết quả có thể nằm trong một “vùng xám” thống kê.

Nghiên cứu thực tế về phân tích quan hệ cho thấy ngay cả khi bổ sung nhiều STR, khả năng tách hoàn toàn người có quan hệ và không có quan hệ chủ yếu đạt tốt với anh chị em ruột; các quan hệ xa hơn vẫn có thể cho kết quả chưa rõ ràng.

2.3. Nhiều quan hệ khác nhau có mức chia sẻ ADN tương tự

Một số quan hệ có mức độ di truyền gần tương đương, chẳng hạn:

• Ông bà – cháu;
• Chú hoặc bác – cháu;
• Anh chị em cùng cha hoặc cùng mẹ.

Nếu chỉ xét nghiệm hai người, dữ liệu có thể ủng hộ việc họ là họ hàng gần nhưng chưa đủ để phân biệt chính xác họ thuộc quan hệ nào.

Các nghiên cứu về phân tích huyết thống cho thấy việc phân biệt những quan hệ có cùng mức độ gần gũi, ví dụ ông – cháu với chú – cháu, là một bài toán khó khi chỉ sử dụng các marker STR thông thường.

Do đó, phòng xét nghiệm cần biết chính xác giả thuyết cần kiểm tra. Không nên chỉ ghi chung chung là “xét nghiệm họ hàng”.

2.4. Có sự chồng lấn giữa người có quan hệ và người không liên quan

Với cha – con, quy luật truyền allele tạo ra một cấu trúc rất chặt chẽ.

Với họ hàng gián tiếp, kết quả thường tạo thành hai vùng phân bố:

• Nhóm những người thực sự có quan hệ;
• Nhóm những người không có quan hệ gần.

Hai vùng này có thể chồng lấn. Một số cặp họ hàng thật cho chỉ số thấp, trong khi một số cặp không liên quan có thể cho chỉ số cao hơn bình thường do trùng hợp allele.

Các nghiên cứu sử dụng STR, SNP và microhaplotype đều ghi nhận hiện tượng chồng lấn tăng khi quan hệ xa hơn; anh chị em cùng cha hoặc mẹ và họ hàng xa thường cần nhiều marker hoặc thêm người thân để phân biệt đáng tin cậy hơn.

2.5. Con số 99,9999% thực sự có ý nghĩa gì?

Con số này không phải là “độ chính xác của máy xét nghiệm”.

Thông thường, phòng xét nghiệm tính trước một Likelihood Ratio hoặc chỉ số quan hệ. Chỉ số này cho biết dữ liệu ADN quan sát được có khả năng xuất hiện cao hơn bao nhiêu lần theo giả thuyết có quan hệ so với giả thuyết thay thế.

Ví dụ:

2.6. LR = 10.000

Có nghĩa dữ liệu ADN quan sát được có khả năng xuất hiện cao hơn 10.000 lần nếu hai người có quan hệ đang được kiểm tra so với giả thuyết thay thế đã nêu trong phép tính.

Nếu sử dụng xác suất ban đầu là 50%, xác suất sau khi tính có thể được quy đổi theo công thức:

Với LR = 10.000:

Với LR = 1.000.000:

Hiệp hội Di truyền Pháp y Quốc tế khuyến nghị sử dụng LR để đánh giá bằng chứng ADN và phải trình bày rõ các giả thuyết, dữ liệu quần thể cùng giả định được sử dụng trong phép tính.

2.7. Tại sao cùng một LR có thể được diễn giải khác?

LR chỉ có ý nghĩa khi biết rõ hai giả thuyết đang được so sánh.

Ví dụ:

2.8. Bài toán cha – con

• Giả thuyết 1: Người đàn ông được kiểm tra là cha sinh học;
• Giả thuyết 2: Một người đàn ông không có quan hệ huyết thống với ông ấy là cha sinh học.

2.9. Bài toán anh em

• Giả thuyết 1: Hai người là anh em ruột;
• Giả thuyết 2: Hai người không có quan hệ gần.

2.10. Bài toán chú – cháu

• Giả thuyết 1: Người đàn ông là chú ruột của người cháu;
• Giả thuyết 2: Hai người không có quan hệ.

Nếu người cha thật có thể là anh em ruột của người được xét nghiệm, giả thuyết thay thế cần được xây dựng khác. Việc bỏ qua các mối quan hệ gần trong gia đình có thể làm chỉ số bị diễn giải không phù hợp.

2.11. Ví dụ vì sao không nên so sánh trực tiếp phần trăm của hai loại xét nghiệm

Trong xét nghiệm cha – con, kết quả thường được tính từ giả thuyết người đàn ông được thử là cha sinh học so với một giả thuyết thay thế xác định. Với xét nghiệm anh chị em hoặc họ hàng, giả thuyết thay thế có thể là không có quan hệ, quan hệ nửa anh em hoặc một quan hệ gần khác. Khi hai phép tính không dùng cùng giả thuyết, những con số hiển thị không có cùng ý nghĩa để so sánh trực tiếp.

Vì vậy, người đọc nên chú ý tên quan hệ được đánh giá, chỉ số thống kê mà phòng xét nghiệm sử dụng và phần kết luận đi kèm, thay vì chỉ tìm một tỷ lệ có nhiều chữ số 9.

3. Chỉ số quan hệ huyết thống được đọc như thế nào?

3.1. LR lớn hơn 1

Dữ liệu ADN ủng hộ giả thuyết có quan hệ hơn giả thuyết thay thế.

Ví dụ:

LR = 500

Dữ liệu có khả năng xuất hiện cao hơn 500 lần nếu hai người có quan hệ đã nêu so với giả thuyết thay thế.

3.2. LR bằng hoặc gần 1

Dữ liệu gần như không giúp phân biệt hai giả thuyết.

Trường hợp này có thể cần:

• Phân tích thêm marker;
• Bổ sung người thân;
• Thay đổi cấu trúc phả hệ;
• Hoặc chấp nhận rằng dữ liệu hiện tại chưa đủ sức kết luận.

3.3. LR nhỏ hơn 1

Dữ liệu ủng hộ giả thuyết thay thế hơn giả thuyết có quan hệ.

Tuy nhiên, mức độ loại trừ hoặc chống lại quan hệ phải được đánh giá dựa trên toàn bộ dữ liệu, phương pháp và quy định của phòng xét nghiệm.

Lưu ý: Không có một mức LR duy nhất có thể áp dụng máy móc cho tất cả quan hệ và mọi phòng xét nghiệm. Ý nghĩa của chỉ số phải gắn với giả thuyết, hệ marker và cấu trúc gia đình cụ thể.

3.4. Vì sao xét nghiệm anh em ruột cũng không phải lúc nào đạt 99,9999%?

Anh chị em ruột đều nhận ADN từ cùng cha và cùng mẹ, nhưng mỗi người có thể nhận một tổ hợp khác nhau.

Do đó:

• Họ không bắt buộc giống nhau tại mọi marker;
• Mức độ chia sẻ giữa từng cặp anh chị em có thể khác nhau;
• Một số cặp có chỉ số rất mạnh;
• Một số cặp nằm gần vùng chưa đủ rõ;
• Mẫu của cha hoặc mẹ có thể giúp tăng khả năng phân biệt.

Một nghiên cứu thực nghiệm trên các cặp anh chị em ruột cho thấy phần lớn cặp có LR ủng hộ quan hệ, nhưng sức nặng thống kê không giống nhau ở mọi gia đình.

Vì vậy, kết quả cần được tính từ dữ liệu thật của từng cặp, không nên cam kết trước rằng mọi xét nghiệm anh em đều đạt một tỷ lệ cố định.

3.5. Vì sao xét nghiệm ông bà – cháu hoặc chú – cháu thường khó hơn?

3.6. Thiếu mẫu của người trung gian

Trong xét nghiệm ông – cháu, người cha hoặc mẹ nằm giữa hai thế hệ có thể không tham gia.

Trong xét nghiệm chú – cháu, người cha của cháu cũng có thể không cung cấp mẫu.

Phòng xét nghiệm phải suy luận phần ADN của người trung gian thay vì kiểm tra trực tiếp.

4. Có nhiều giả thuyết quan hệ tương tự

Dữ liệu giữa ông – cháu có thể gần với dữ liệu của:

• Chú – cháu;
• Anh em cùng cha hoặc mẹ;
• Một số quan hệ cùng cấp khác.

Nhiều nghiên cứu cho thấy các hệ marker có thể phân biệt rất tốt cha – con và anh chị em ruột, nhưng hiệu quả giảm đáng kể với ông bà – cháu, chú – cháu và quan hệ cùng cha hoặc cùng mẹ nếu chỉ có hai người tham gia.

4.1. Bổ sung người thân có thể cải thiện kết quả

Ví dụ, hồ sơ ông nội – cháu sẽ mạnh hơn khi có thêm:

• Bà nội;
• Một người con khác của ông;
• Mẹ của người cháu;
• Anh chị em ruột của người cháu;
• Hoặc người cha trung gian nếu có thể tham gia.

Người bổ sung phải được lựa chọn theo sơ đồ huyết thống. Thêm một người không liên quan đến nhánh cần kiểm tra không nhất thiết làm kết quả mạnh hơn.

4.2. Xét nghiệm Y-STR có ghi 99,9999% không?

Thông thường không nên diễn giải xét nghiệm Y-STR giống xét nghiệm cha – con trực tiếp.

Nhiễm sắc thể Y được truyền theo dòng nam. Những người nam cùng dòng cha có thể mang hồ sơ Y-STR giống hoặc gần giống nhau, trừ những thay đổi do đột biến.

Vì vậy, một kết quả Y-STR phù hợp có thể ủng hộ việc hai người thuộc cùng dòng nội, nhưng không tự phân biệt họ là:

• Cha – con;
• Anh em trai;
• Ông nội – cháu trai;
• Chú hoặc bác – cháu trai;
• Anh em họ bên nội.

Lưu ý các marker Y-STR được di truyền liên kết thành một haplotype và phản ánh quan hệ ở cả cấp gia đình lẫn quần thể, nên không thể xử lý thống kê giống các marker ADN nhân độc lập.

Kết quả phù hợp hơn thường là: Có quan hệ huyết thống theo dòng cha.

Điều này không đồng nghĩa: Hai người chắc chắn là anh em trai với xác suất 99,9999%.

4.3. Xét nghiệm mtDNA có ghi 99,9999% không?

ADN ty thể được truyền từ mẹ cho con. Các con của cùng một người mẹ có thể nhận hồ sơ mtDNA giống hoặc gần giống nhau, và hồ sơ đó có thể tiếp tục được truyền qua những người nữ trong dòng ngoại.

Vì vậy, mtDNA có thể hỗ trợ đánh giá:

• Mẹ – con;
• Anh chị em cùng mẹ;
• Bà ngoại – cháu;
• Dì – cháu;
• Cậu – cháu;
• Những người cùng một dòng mẹ.

Tuy nhiên, mtDNA phù hợp không tự phân biệt chính xác hai người là mẹ – con, anh chị em hay dì – cháu. Nhiều người trong cùng dòng ngoại có thể chia sẻ hồ sơ mtDNA.

Kết luận thường phù hợp hơn là: Có quan hệ huyết thống theo dòng mẹ.

4.4. X-STR có giải quyết được mọi xét nghiệm họ hàng không?

Không.

X-STR có thể cung cấp thông tin bổ sung trong một số cấu trúc phả hệ cụ thể, nhất là các quan hệ có đường truyền nhiễm sắc thể X phù hợp. X-STR thường được sử dụng để tăng sức mạnh phân tích khi marker thông thường chưa đủ hoặc khi cấu trúc người tham gia tạo ra một đường truyền X có giá trị.

Phương pháp này không áp dụng giống nhau cho mọi quan hệ. Trước khi lựa chọn, cần xác định:

• Giới tính từng người;
• Quan hệ đi qua cha hay mẹ;
• Người trung gian là nam hay nữ;
• Cấu trúc phả hệ có cho phép truyền nhiễm sắc thể X hay không.

4.5. Kết quả không có 99,9999% có đáng tin không?

Có thể đáng tin nếu báo cáo được tính và diễn giải đúng.

Giá trị của xét nghiệm họ hàng không nên được đánh giá chỉ bằng việc có một con số phần trăm đẹp hay không. Cần xem đồng thời:

• Quan hệ được kiểm tra;
• Những người đã cung cấp mẫu;
• Phương pháp sử dụng;
• Số lượng và loại marker;
• LR hoặc chỉ số quan hệ;
• Giả thuyết thay thế;
• Dữ liệu quần thể;
• Giới hạn được ghi trên báo cáo;
• Kết luận của phòng xét nghiệm.

Một kết quả thận trọng ghi “dữ liệu ủng hộ quan hệ” hoặc “không đủ cơ sở kết luận” có thể chuyên môn hơn một kết quả 99,9999% cho mọi loại họ hàng.

4.6. Có thể tự quy đổi kết quả họ hàng sang phần trăm không?

Không nên tự quy đổi khi chưa biết:

• LR chính xác;
• Xác suất ban đầu được sử dụng;
• Hai giả thuyết được so sánh;
• Những giả định về quan hệ thay thế;
• Dữ liệu quần thể;
• Khả năng những người liên quan là họ hàng gần;
• Marker có liên kết hay không.

Trong các hồ sơ phức tạp, phần mềm thống kê phải xử lý phả hệ, tần suất allele, liên kết marker và mô hình đột biến. Các khuyến nghị chuyên môn nhấn mạnh phần mềm dùng cho tính LR trong xét nghiệm huyết thống cần được thẩm định và kiểm tra phù hợp.

Do đó, một công thức quy đổi đơn giản không thể thay thế toàn bộ quá trình phân tích.

4.7. Làm thế nào để tăng sức mạnh của xét nghiệm họ hàng?

4.8. Bổ sung đúng người thân

Đây thường là biện pháp hiệu quả nhất.

Không phải cứ thêm nhiều người là tốt. Người bổ sung phải tạo thêm thông tin cho nhánh huyết thống đang được kiểm tra.

4.9. Cung cấp sơ đồ gia đình chính xác

Cần thông báo:

• Quan hệ đi qua bên cha hay bên mẹ;
• Người trung gian còn sống hay không;
• Những người tham gia có phải họ hàng gần với người nghi vấn khác không;
• Có quan hệ hôn nhân cận huyết hay cấu trúc gia đình đặc biệt không.

Việc xây dựng sai giả thuyết có thể khiến chỉ số thống kê không trả lời đúng câu hỏi thực tế.

4.10. Chọn đúng loại xét nghiệm

Tùy sơ đồ, phòng xét nghiệm có thể cân nhắc:

• NST Y cho những người nam cùng dòng nội;
• NST X cho một số đường truyền qua cha và con gái;
• mtDNA cho cùng dòng mẹ;
• Hoặc kết hợp các hệ marker phù hợp.

Một phương pháp chỉ phản ánh cùng dòng không thể tự xác định chính xác cấp độ quan hệ.

4.11. Thông báo nếu người nghi vấn là họ hàng gần

Ví dụ, nếu hai người cha giả định là anh em ruột, cần nói rõ trước khi xét nghiệm.

Nếu chỉ so sánh đứa trẻ với một người nhưng giả thuyết thay thế lại là anh em của người đó, cách tính phải phản ánh đúng cấu trúc này. Không nên sử dụng mặc định giả thuyết “một người đàn ông hoàn toàn không liên quan”.

4.12. Bổ sung marker khi cần thiết

Trong các hồ sơ khó, tăng số lượng hoặc loại marker có thể cải thiện sức mạnh phân tích. Tuy nhiên, các nghiên cứu cho thấy việc bổ sung marker không phải lúc nào cũng loại bỏ hoàn toàn vùng chồng lấn ở quan hệ xa; đôi khi bổ sung người thân có giá trị hơn chỉ tăng số marker.

4.13. Những cách hiểu sai thường gặp

4.14. “Không đạt 99,9999% nghĩa là không có quan hệ”

Sai.

Kết luận phải được đọc theo LR, mức độ ủng hộ và giới hạn của phương pháp. Một tỷ lệ thấp hơn cha – con vẫn có thể là bằng chứng đáng kể đối với quan hệ họ hàng.

4.15. “Cùng dòng cha nghĩa là chắc chắn anh em trai”

Sai.

Nhiều người nam trong một dòng nội có thể chia sẻ hồ sơ Y-STR.

4.16. “Cùng dòng mẹ nghĩa là chắc chắn mẹ – con”

Sai.

Mẹ, con, anh chị em cùng mẹ, bà ngoại, dì và cậu có thể nằm trong cùng một dòng mtDNA.

4.17. “Chỉ cần giống nhiều marker là có quan hệ”

Sai.

Nhiều allele phổ biến có thể xuất hiện ở người không liên quan. Phòng xét nghiệm cần tính LR dựa trên tần suất allele và giả thuyết quan hệ.

4.18. “Phòng xét nghiệm có thể chọn phần trăm cao hơn”

Sai.

Chỉ số phải được tạo từ dữ liệu ADN thực tế, mô hình thống kê và giả thuyết đã xác định. Không thể hợp lệ nếu thay đổi con số để đáp ứng kỳ vọng của khách hàng.

5. Bảng so sánh kết quả cha – con và họ hàng

6. Kết luận

Xét nghiệm ADN họ hàng không mặc định ghi 99,9999% như cha – con vì:

• Quan hệ được xác định qua một hoặc nhiều người trung gian;
• Lượng ADN chia sẻ giữa họ hàng có tính biến động;
• Người có quan hệ và không liên quan có thể tạo vùng kết quả chồng lấn;
• Một số quan hệ khác nhau có mức độ di truyền tương tự;
• Y-STR và mtDNA chỉ phản ánh cùng dòng, không tự xác định cấp độ quan hệ;
• Kết quả phải được diễn giải theo LR, giả thuyết và sơ đồ gia đình cụ thể.

Một báo cáo khoa học không cần cố tạo ra con số 99,9999% cho mọi trường hợp. Điều quan trọng hơn là dữ liệu có ủng hộ quan hệ nào, mạnh đến đâu, có giả thuyết thay thế nào và cần bổ sung người thân hay marker hay không.

Cần giải thích kết quả xét nghiệm ADN họ hàng?

Chuyên viên GEN CIPHER hỗ trợ kiểm tra sơ đồ huyết thống, chỉ số quan hệ, giới hạn phương pháp và phương án bổ sung mẫu phù hợp. Nội dung trao đổi được bảo mật.