Công cụ chỉnh sửa gen mới mở ra triển vọng điều trị hàng loạt rối loạn di truyền

6 giờ trướcBài gốc

Ngày 15/5, tạp chí Science đăng tải một báo cáo khoa học cho biết các nhà nghiên cứu đã phát triển một công cụ chỉnh sửa gen thế hệ mới có thể “cài đặt” toàn bộ gen vào DNA của con người. Công cụ này, sử dụng các protein liên quan đến hệ thống CRISPR, hứa hẹn mở đường cho việc điều trị nhiều bệnh di truyền phức tạp bằng cách thay thế hoàn toàn các gen bị lỗi thay vì chỉ sửa lỗi đơn lẻ như công nghệ truyền thống.

Công nghệ mới mang tên evoCAST - một dạng hệ thống chỉnh sửa gen được cải tiến từ CAST (CRISPR-associated transposase), hoạt động bằng cách di chuyển các đoạn DNA lớn một cách chính xác từ vị trí này sang vị trí khác trong bộ gen. Không giống như các công cụ CRISPR cổ điển vốn cắt DNA như "kéo phân tử", evoCAST không tạo ra các vết cắt, nhờ đó tránh được các rủi ro đột biến không mong muốn.

Cho đến nay, evoCAST chỉ mới được thử nghiệm trên tế bào người trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, nếu được chứng minh là an toàn và hiệu quả khi áp dụng trên bệnh nhân, công nghệ này có thể thay thế cho các phương pháp chỉnh sửa gen hiện tại vốn chỉ xử lý các lỗi đánh máy đơn lẻ trong mã di truyền. Thay vào đó, evoCAST đưa một bản sao đầy đủ và hoạt động bình thường của gen vào tế bào, giúp điều trị tận gốc các bệnh do nhiều đột biến gây ra.

Các nhà khoa học đã sử dụng quá trình tiến hóa có định hướng để tạo ra một hệ thống chỉnh sửa gen mới để sử dụng trong tế bào người. Ảnh: Getty.

“Có những căn bệnh di truyền được gây ra bởi hơn 2.000 đột biến khác nhau trong một gen duy nhất. Xơ nang là một ví dụ điển hình,” Isaac Witte, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Harvard và đồng tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ. “Việc phát triển các phương pháp chỉnh sửa riêng biệt cho từng đột biến là cực kỳ tốn kém và phức tạp. Do đó, việc thay thế toàn bộ gen là một giải pháp đơn giản và toàn diện hơn.”

Tuy nhiên, các CAST tự nhiên trong vi khuẩn không hoạt động hiệu quả trong tế bào người. Trước đây, các nỗ lực chỉnh sửa DNA bằng CAST chỉ đạt tỷ lệ tích hợp vào tế bào dưới 0,1%. Để vượt qua giới hạn này, nhóm nghiên cứu do Witte và Giáo sư Samuel Sternberg của Đại học Columbia dẫn đầu đã sử dụng phương pháp tiến hóa có định hướng trong phòng thí nghiệm mang tên PACE để tăng tốc quá trình cải tiến CAST từ vi khuẩn Pseudoalteromonas.

Kết quả, sau hơn 200 giờ thử nghiệm liên tục, tương đương hàng trăm thế hệ tiến hóa, nhóm nghiên cứu đã tạo ra evoCAST - phiên bản cải tiến với khả năng tích hợp DNA vào tế bào người hiệu quả hơn gấp 200 lần so với ban đầu. EvoCAST mang theo 10 đột biến chính giúp hệ thống hoạt động ổn định trong tế bào người, dù hiệu suất vẫn thay đổi giữa các loại tế bào khác nhau.

Trong các thử nghiệm ban đầu, evoCAST cho thấy hiệu quả tích hợp gen dao động từ 12% đến 15% số tế bào trong các vùng bộ gen liên quan đến những bệnh như thiếu máu Fanconi, hội chứng Rett và phenylketon niệu. Dù chưa đạt mức 100%, nhưng theo Witte, hiệu quả này đã có tiềm năng đáng kể vì không phải lúc nào cũng cần thay đổi tất cả các tế bào để điều trị bệnh di truyền.

EvoCAST cũng được thử nghiệm thành công trong việc chỉnh sửa tế bào miễn dịch được sử dụng trong liệu pháp tế bào T CAR - một phương pháp điều trị ung thư tiên tiến. Kết quả này mở ra triển vọng ứng dụng công nghệ không chỉ trong điều trị trực tiếp cho bệnh nhân mà còn trong sản xuất các liệu pháp tế bào trong phòng thí nghiệm.

Mặc dù evoCAST là một bước tiến vượt bậc, nhóm nghiên cứu khẳng định cần tiếp tục tìm ra cách đưa hệ thống đến đúng loại tế bào trong cơ thể. “Còn rất nhiều lĩnh vực cần được nghiên cứu sâu hơn,” Witte cho biết.

Về mặt tài chính, Witte cũng thừa nhận thời điểm hiện tại là một thách thức với giới nghiên cứu. Dự án được tài trợ một phần bởi Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ (NIH). Tuy nhiên, gần đây NIH đã cắt giảm ngân sách đáng kể, trong đó có các khoản tài trợ nhắm vào các trường đại học Ivy League như Harvard. “Đây là vấn đề chúng tôi đang nỗ lực khắc phục,” Witte nói thêm.

Công trình của nhóm nghiên cứu không chỉ mở rộng tiềm năng của công nghệ chỉnh sửa gen mà còn đặt nền móng cho các phương pháp điều trị bệnh di truyền toàn diện và linh hoạt hơn trong tương lai.

Bảo Ngọc (t/h)

Nguồn Doanh Nghiệp : https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/cong-cu-chinh-sua-gen-moi-mo-ra-trien-vong-dieu-tri-hang-loat-roi-loan-di-truyen/20250518020502634