Illumina được chọn tham gia nghiên cứu hệ gene tại Singapore với mục tiêu 450.000 người, tập trung vào chăm sóc bệnh nhân

Nghiên cứu DNA cấp quốc gia được đưa vào hệ thống y tế công

Singapore dự định kết nối dữ liệu giải trình tự toàn bộ hệ gene với hồ sơ y tế của khoảng 450.000 người trong khuôn khổ SG-INSIGHT, một nghiên cứu sẽ tuyển bệnh nhân tại cả ba cụm y tế công. Ngày 3 tháng 11 năm 2026, Illumina thông báo được chọn cung cấp dịch vụ giải trình tự, tham gia chương trình nhằm đánh giá cách thông tin di truyền có thể cải thiện công tác phòng ngừa, chẩn đoán và điều trị.

Quy mô chương trình đáng kể: khoảng 1/10 cư dân Singapore. PRECISE, văn phòng điều phối quốc gia về y học chính xác, đưa ra con số từ 400.000 đến 450.000 người tham gia trong tài liệu khởi động Giai đoạn III. Chương trình kéo dài từ năm 2025 đến năm 2031; người tham gia sẽ được tuyển thông qua các cụm y tế trong vòng 5 năm.

Illumina không phải công ty duy nhất công bố tham gia chương trình. Ngày 2 tháng 11, Ultima Genomics cho biết nền tảng giải trình tự UG200 của hãng được lựa chọn thông qua một liên danh do phòng xét nghiệm Lucence của Singapore dẫn đầu, với QIAGEN cung cấp công nghệ chuẩn bị mẫu. Các thông báo chưa công bố cách phân bổ người tham gia và khối lượng giải trình tự giữa các nhà cung cấp, cũng như giá trị hợp đồng và các điều khoản tài chính.

Giải trình tự toàn bộ hệ gene đọc trọn bộ chỉ dẫn DNA của một người. Sau đó, các nhà nghiên cứu tìm kiếm những khác biệt di truyền có thể giúp lý giải nguy cơ mắc bệnh, diễn tiến của bệnh hoặc phản ứng với thuốc. SG-INSIGHT sẽ kết nối dữ liệu giải trình tự với thông tin về tình trạng sức khỏe thực tế và quá trình điều trị của bệnh nhân.

Nhiệm vụ trọng tâm của Singapore là đánh giá liệu thông tin này có thể cải thiện chăm sóc y tế với mức chi phí và quy mô mà hệ thống y tế công có thể duy trì hay không. Giai đoạn III vẫn là một sáng kiến nghiên cứu nhằm thu thập bằng chứng cần thiết trước khi triển khai rộng hơn.

Vì sao tuyển bệnh nhân làm thay đổi hướng nghiên cứu

NHG Health, National University Health System và SingHealth sẽ đưa những người đang được chăm sóc y tế vào nghiên cứu. Đây là điểm khác biệt so với Giai đoạn II, PRECISE-SG100K, vốn thu thập dữ liệu hơn 100.000 hệ gene từ những tình nguyện viên khỏe mạnh.

Bệnh nhân đang mắc bệnh giúp các nhà nghiên cứu có cơ hội tìm hiểu cách bệnh tiến triển và hiệu quả của phương pháp điều trị. Một số bệnh ít gặp trong nhóm tình nguyện viên khỏe mạnh sẽ phổ biến hơn ở nhóm được tuyển thông qua bệnh viện và các dịch vụ y tế khác.

Giáo sư Patrick Tan, giám đốc điều hành của Precision Health Research, Singapore (PRECISE), giải thích sự thay đổi này trong tài liệu khởi động chính thức:

Ở Giai đoạn II, chúng tôi nghiên cứu các nhóm người khỏe mạnh nhằm đóng góp cho nghiên cứu sức khỏe cộng đồng. Trong Giai đoạn III, chúng tôi sẽ phối hợp với những người đang được điều trị và sử dụng dịch vụ lâm sàng, bao gồm cả người mắc các bệnh cụ thể. Điều này sẽ tạo điều kiện cho những nghiên cứu quan trọng nhằm hiểu rõ hơn cách thông tin hệ gene có thể hỗ trợ cải thiện kết quả sức khỏe. Quan trọng hơn, Giai đoạn III hướng đến việc tìm hiểu và giải quyết những thách thức thực tiễn khi tích hợp y học chính xác vào chăm sóc lâm sàng một cách thận trọng, bền vững và công bằng.

PRECISE dự kiến khảo sát những khác biệt di truyền cùng với thông tin về lối sống, môi trường và lâm sàng. Sức khỏe của mỗi người chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố, vì vậy việc liên kết các hồ sơ này giúp giới nghiên cứu tìm hiểu tại sao những người có nguy cơ di truyền tương tự lại có kết quả sức khỏe khác nhau.

Lựa chọn thuốc là ưu tiên lâm sàng ban đầu

Dược di truyền học, lĩnh vực nghiên cứu cách gene ảnh hưởng đến phản ứng của một người với thuốc, là ưu tiên đầu tiên được xác định nhằm chứng minh giá trị lâm sàng. Gói công việc 1 của Giai đoạn III bao gồm phát triển và mở rộng một hệ thống giúp bác sĩ kê thuốc dựa trên hồ sơ di truyền của người tham gia.

Khác biệt di truyền có thể ảnh hưởng đến tốc độ cơ thể chuyển hóa thuốc hoặc mức độ đáp ứng của một người với thuốc. Với bác sĩ, kết quả di truyền hữu ích có thể giúp định hướng lựa chọn thuốc hoặc liều lượng, bên cạnh các thông tin y tế khác.

Nghiên cứu trước đây của Singapore là cơ sở để khảo sát ứng dụng này. Một dự án thí điểm giải trình tự 10.000 hệ gene cho thấy gần như mọi người tham gia đều mang ít nhất một biến thể di truyền có thể tương tác bất lợi với thuốc. Kết quả được công bố trong một bài nghiên cứu năm 2022.

Warfarin, loại thuốc dùng để ngăn ngừa cục máu đông nguy hiểm, được nêu bật trong nghiên cứu trước đó. Mức độ nhạy cảm di truyền có thể ảnh hưởng đến liều thuốc bệnh nhân cần dùng, qua đó cho thấy cụ thể vì sao cùng một đơn thuốc có thể tác động khác nhau giữa mỗi người.

Tổng quan chương trình dành cho công chúng của PRECISE, cập nhật ngày 26 tháng 6 năm 2026, cũng xác định dự đoán bệnh, cải thiện chẩn đoán và giảm tác dụng phụ là những lĩnh vực đang được khảo sát. Giai đoạn III sẽ xem xét cách hiện thực hóa các mục tiêu đó trong chăm sóc bệnh nhân trên khắp Singapore.

Một lần giải trình tự hệ gene, phân tích nhiều lần trong suốt cuộc đời

PRECISE gọi phương pháp dài hạn của mình là SOAR, viết tắt của "Sequence Once, Analyse Repeatedly" (Giải trình tự một lần, phân tích nhiều lần). Ý tưởng là giải trình tự toàn bộ hệ gene của bệnh nhân một lần, rồi quay lại phân tích dữ liệu đó khi phát sinh nhu cầu lâm sàng mới.

Dữ liệu trình tự hệ gene là một kho thông tin lớn. Những phần khác nhau có thể hữu ích vào những thời điểm khác nhau, và hiểu biết khoa học về các biến thể di truyền có thể phát triển sau lần giải trình tự ban đầu. Phân tích lại là xem xét dữ liệu hiện có để trả lời một câu hỏi y khoa cụ thể hoặc áp dụng kiến thức cập nhật.

Kế hoạch nghiên cứu Giai đoạn III của PRECISE, cập nhật ngày 6 tháng 7 năm 2026, cho biết chi phí giải trình tự và công nghệ thông tin giảm có thể giúp phương pháp này khả thi về mặt kinh tế và lâm sàng. Kiểm chứng nhận định đó là một phần mục tiêu của chương trình.

Mỗi cụm y tế cũng dự kiến thành lập một Trung tâm Đổi mới Hệ gene để xác định các bệnh lý di truyền có thể phù hợp cho ứng dụng lâm sàng rộng hơn. Các trung tâm này sẽ kết nối nỗ lực nghiên cứu cấp quốc gia với những nơi bệnh nhân được chăm sóc.

PRECISE cũng dự kiến mở rộng nguồn dữ liệu Giai đoạn II với hình ảnh, kiểu hình số và dữ liệu đa hệ gene. Kiểu hình số sử dụng các phép đo thu thập bằng phương tiện kỹ thuật số để mô tả một số khía cạnh sức khỏe, còn nghiên cứu đa hệ gene xem xét thông tin sinh học ngoài DNA, chẳng hạn hoạt động của gene hoặc protein. Kết hợp các phép đo này có thể giúp giới nghiên cứu có cái nhìn toàn diện hơn về bệnh tật.

Illumina sẽ triển khai công việc tại Singapore

Illumina cho biết hãng được lựa chọn sau một cuộc đấu thầu cạnh tranh quốc tế. Các nhóm khoa học, phòng xét nghiệm và tin sinh học tại địa phương sẽ giám sát việc chuẩn bị mẫu, giải trình tự và phân tích tại một cơ sở hệ gene ở Singapore, bên cạnh hoạt động sản xuất và nghiên cứu của hãng.

Tin sinh học là việc sử dụng máy tính để tổ chức và diễn giải dữ liệu sinh học. Trong nghiên cứu này, công việc đó bao gồm chuyển kết quả giải trình tự thành thông tin mà các nhà nghiên cứu có thể phân tích cùng hồ sơ y tế.

Theo Illumina, cơ sở này sẽ xin các chứng nhận cần thiết và tuân thủ Đạo luật Dịch vụ Y tế Singapore năm 2020. Công ty cho biết các bước này nhằm đáp ứng yêu cầu về chất lượng, an toàn và quy định.

Jacob Thaysen, giám đốc điều hành Illumina, mô tả định hướng dự kiến của công việc:

Đưa thông tin hệ gene đến gần hơn với hoạt động chăm sóc y tế thường ngày có thể giúp chương trình này nâng cao hiểu biết về bệnh tật, tạo ra bằng chứng hỗ trợ các quyết định chăm sóc sáng suốt hơn và cuối cùng đưa y tế tiến tới can thiệp sớm hơn, chính xác hơn.

Illumina hiện diện tại Singapore từ năm 2008 và cho biết hiện có hơn 1.700 nhân viên tại ba địa điểm. Singapore là trụ sở khu vực châu Á - Thái Bình Dương của hãng, đồng thời là một trong những trung tâm lớn nhất bên ngoài Mỹ. Nhiệm vụ mới này tiếp nối hoạt động hỗ trợ PRECISE-SG100K của công ty.

Liên danh Lucence đưa vào chương trình một nền tảng giải trình tự khác

Lucence sẽ dẫn dắt liên danh gồm Ultima Genomics và QIAGEN. Trách nhiệm của Lucence bao gồm điều hành hoạt động tại địa phương, quản lý chương trình lâm sàng và triển khai công việc tại phòng xét nghiệm. Ultima cung cấp dịch vụ giải trình tự và phân tích hệ gene, còn QIAGEN hỗ trợ khâu chuẩn bị mẫu và tự động hóa.

Ultima cho biết việc lựa chọn dựa trên đánh giá về chất lượng, mức độ sẵn sàng phục vụ công việc lâm sàng, giá cả và đổi mới. Liên danh sẽ sử dụng nền tảng UG200 và hóa học Solaris 2.0, cả hai đều ra mắt vào tháng 2 năm 2026. Hóa học giải trình tự là các phản ứng được sử dụng để đọc DNA.

Gilad Almogy, nhà sáng lập kiêm giám đốc điều hành Ultima, đã lập luận suốt một thập kỷ rằng cần giảm chi phí giải trình tự đủ thấp để có thể áp dụng cho các nhóm bệnh nhân lớn. SG-INSIGHT mang đến cho công ty cơ hội lớn để triển khai phương pháp đó trong một chương trình nghiên cứu lâm sàng cấp quốc gia.

Ultima cũng cho biết hãng đã triển khai giải trình tự hai đầu và dự kiến đưa vào sử dụng phương pháp phân tích toàn bộ hệ gene có xét đến hệ gene tham chiếu đa dạng vào cuối năm 2026. Giải trình tự hai đầu đọc cả hai đầu của các đoạn DNA. Phân tích pangenome sử dụng một hệ tham chiếu thể hiện đa dạng di truyền ở nhiều người, giúp tính đến sự đa dạng của các nhóm dân cư.

Chi phí có ý nghĩa trong suốt Giai đoạn III vì PRECISE đang đánh giá tính kinh tế của việc sử dụng thông tin hệ gene ngoài các dự án thí điểm nhỏ. Chương trình cần xem xét toàn bộ quy trình, từ chuẩn bị mẫu đến tạo ra thông tin có thể hỗ trợ quyết định y tế.

Chuẩn bị hàng trăm nghìn mẫu

QIAGEN sẽ cung cấp hệ thống QIAsprint Connect để tự động chiết xuất DNA và bộ QIAseq FX DNA Library Kit để chuẩn bị thư viện. Chiết xuất là quá trình tách DNA khỏi mẫu sinh học. Chuẩn bị thư viện biến DNA thành vật liệu mà máy giải trình tự có thể đọc.

Theo QIAGEN, QIAsprint Connect có thể thực hiện hai lượt chạy tự động, mỗi lượt tối đa 96 mẫu, chỉ với một lệnh khởi động. Công ty cho biết công suất tối đa vượt 3.600 mẫu mỗi tuần và mô tả SG-INSIGHT là lần đầu tiên hệ thống được triển khai ở quy mô quốc gia.

Việc kiểm tra mã vạch được thiết kế để phát hiện lỗi thiết lập, trong khi nhật ký kiểm tra và báo cáo lượt chạy tự động ghi lại quá trình xử lý mẫu. Ở quy mô này, phòng xét nghiệm cần có cách thức đáng tin cậy để theo dõi từng mẫu và xác định nơi xảy ra vấn đề.

QIAGEN cũng mô tả dự án là lần đầu tiên các sản phẩm giải trình tự thế hệ mới đa dụng của hãng được sử dụng trong một nghiên cứu hệ gene dân số trên toàn quốc. Bộ dụng cụ chuẩn bị thư viện của hãng sẽ chuẩn bị mẫu cho nền tảng UG200 của Ultima.

Justus Krause-Harder, người đứng đầu bộ phận Công cụ Phân tử và Ung bướu của QIAGEN, giải thích tầm quan trọng của các bước này khi nghiên cứu tiến gần hơn đến hoạt động chăm sóc bệnh nhân:

Nghiên cứu hệ gene dân số ngày càng tiến gần hơn đến hoạt động chăm sóc lâm sàng, đặt ra yêu cầu mới về độ tin cậy, tính nhất quán và khả năng mở rộng của các quy trình làm nền tảng cho giải trình tự toàn bộ hệ gene.

Singapore đã đi đến giai đoạn này như thế nào

PRECISE-SG100K khởi động vào cuối năm 2022. Đến giữa tháng 12 năm 2023, khoảng 80.000 cư dân trong độ tuổi từ 21 đến 84 đã đăng ký tham gia và khoảng 50.000 hệ gene đã được giải trình tự. Người tham gia đến từ bốn nhóm nghiên cứu, bao gồm HELIOS và các nghiên cứu liên quan đến National University of Singapore, Singapore Eye Research Institute và National Heart Centre Singapore.

Khi đó, NovogeneAIT đang thực hiện hơn 760 ca giải trình tự toàn bộ hệ gene mỗi tuần bằng công nghệ và thiết bị giải trình tự do Illumina cung cấp. Bộ dữ liệu dự kiến gồm 100.000 hệ gene được ước tính có dung lượng 20 petabyte, tương đương 20 triệu gigabyte.

Mục tiêu hiện tại của SG-INSIGHT là 450.000 người tham gia, gấp khoảng 4,5 lần quy mô tham chiếu 100.000 người của Giai đoạn II. So sánh này cho thấy quy mô dự kiến tăng lên đồng thời đối tượng nghiên cứu cũng thay đổi.

• Cuối năm 2022: PRECISE-SG100K bắt đầu xây dựng nguồn dữ liệu lớn về sức khỏe dân số và hệ gene.
• Giữa tháng 12 năm 2023: Khoảng 80.000 cư dân đã đăng ký tham gia, với khoảng 50.000 hệ gene được giải trình tự.
• Năm 2025 đến năm 2031: Thời gian triển khai dự kiến của Giai đoạn III, bao gồm tuyển người tham gia thông qua ba cụm y tế công trong vòng 5 năm.
• Ngày 2 tháng 11 năm 2026: Ultima thông báo nền tảng UG200 được lựa chọn thông qua liên danh Lucence.
• Ngày 3 tháng 11 năm 2026: Illumina thông báo được chọn cung cấp dịch vụ giải trình tự.
• Cuối năm 2026: Thời điểm Ultima dự kiến triển khai phương pháp phân tích toàn bộ hệ gene có xét đến hệ gene tham chiếu đa dạng.

Một mục tiêu được nêu vào năm 2023 là lập bản đồ hệ gene của tối đa một triệu người vào năm 2027. Kế hoạch Giai đoạn III hiện tại của PRECISE đặt ra mục tiêu cụ thể hơn, khoảng 400.000 đến 450.000 cư dân trong chương trình kéo dài từ năm 2025 đến năm 2031.

Bằng chứng cần có trước khi triển khai rộng hơn

Tài liệu khởi động của PRECISE đặt chi phí và hiệu quả làm trọng tâm của Giai đoạn III. Các nhà nghiên cứu sẽ đánh giá liệu thông tin hệ gene có thể hỗ trợ chăm sóc dự phòng và điều trị có mục tiêu hơn khi được sử dụng trên quy mô dân số lớn, thay vì chỉ trong một thử nghiệm hạn chế.

Một mục tiêu khác là xây dựng nền tảng bảo mật kết nối thông tin hệ gene, lâm sàng và các dữ liệu sức khỏe khác. Trong hoạt động Giai đoạn II trước đây, thông tin nhận dạng cá nhân được xóa khỏi mẫu và dữ liệu hệ gene được mã hóa trước khi lưu trữ. Giai đoạn III dự kiến xây dựng nguồn dữ liệu liên kết phục vụ cả nghiên cứu và kết quả lâm sàng.

Nhân viên y tế cũng cần có kỹ năng diễn giải kết quả và trao đổi với bệnh nhân. Trong chương trình trước đó, Simon Giuliano, người đứng đầu Illumina tại Singapore, đã chỉ ra tình trạng thiếu chuyên gia di truyền học, trong đó có chuyên viên tư vấn và chuyên gia tin sinh học, cùng những rào cản về nhận thức, khả năng tiếp cận và chi phí.

Bộ Y tế Singapore hỗ trợ Giai đoạn III thông qua Văn phòng Hội đồng Nghiên cứu Y khoa Quốc gia thuộc sáng kiến tài trợ MOH-001734. Phép thử thực tiễn là liệu chương trình có thể biến lượng dữ liệu DNA lớn hơn nhiều thành những quyết định hữu ích, có chi phí hợp lý cho bệnh nhân hay không, bắt đầu từ việc lựa chọn thuốc và mở rộng sang các ứng dụng khác khi có thêm bằng chứng.

Điểm chính

• SG-INSIGHT đặt mục tiêu tuyển khoảng 450.000 người, tương đương khoảng 1/10 cư dân Singapore.
• Giai đoạn III kéo dài từ năm 2025 đến năm 2031 và tuyển bệnh nhân thông qua NHG Health, NUHS và SingHealth.
• Illumina sẽ cung cấp dịch vụ giải trình tự tại Singapore; liên danh Lucence gồm Ultima và QIAGEN cũng đã công bố vai trò của mình.
• Việc phân bổ giữa các nhà cung cấp, giá trị hợp đồng và điều khoản tài chính chưa được công bố.
• Công việc lâm sàng ban đầu sẽ khảo sát cách hồ sơ di truyền có thể định hướng việc kê đơn.
• PRECISE sẽ đánh giá chi phí, hiệu quả và các yêu cầu thực tiễn trước khi triển khai rộng hơn trong hệ thống y tế.