Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng những bệnh nhân mắc bệnh hồng cầu hình liềm không có triệu chứng thực sự thiếu một phần nhỏ của bộ gen.
Các nhà nghiên cứu của UNSW đã sử dụng phương pháp chỉnh sửa gen CRISPR - một loại 'dao kéo phân tử' - để hiểu cách việc xóa bỏ một khu vực của bộ gen có thể ảnh hưởng đến sự biểu hiện của các gen lân cận như thế nào. Công trình do Phó Giáo sư Kate Quinlan và Giáo sư Merlin Crossley của UNSW đứng đầu, cùng với các cộng tác viên từ Mỹ, sẽ giúp các nhà nghiên cứu điều tra các phương pháp điều trị mới cho một trong những chứng rối loạn máu di truyền tàn phá nhất thế giới - bệnh hồng cầu hình liềm.
Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng những bệnh nhân mắc bệnh hồng cầu hình liềm không có triệu chứng thực sự thiếu một phần nhỏ của bộ gen.
Phát hiện của nhóm nghiên cứu được công bố ngày hôm nay trên tạp chí học thuật Blood . (Mới tuần trước, A / GS. Quinlan và GS. Crossley đã nhận được khoản tài trợ liên kết ARC trị giá 412,919 đô la để tài trợ cho sự hợp tác giữa UNSW Sydney và CSL tiếp nối từ công việc được mô tả trong bài báo này.)
"Bệnh hồng cầu hình liềm và bệnh beta thalassemia, một căn bệnh có liên quan chặt chẽ, là những tình trạng di truyền ảnh hưởng đến các tế bào hồng cầu. Chúng khá phổ biến trên toàn thế giới - hơn 318.000 trẻ mắc các bệnh này được sinh ra hàng năm và rối loạn hemoglobin gây ra 3% trường hợp tử vong ở trẻ em dưới 5 tuổi trên toàn thế giới, "A / GS đồng tác giả cho biết. Quinlan.
Đột biến gen - cụ thể là một khiếm khuyết trong gen globin trưởng thành - là nguyên nhân gây ra các rối loạn. Các gen đột biến ảnh hưởng đến việc sản xuất hemoglobin, một loại protein trong tế bào hồng cầu có chức năng vận chuyển oxy đi khắp cơ thể chúng ta.
"Điều thú vị là khi trẻ sinh ra, ban đầu chúng không biểu hiện các triệu chứng bệnh, ngay cả khi chúng có đột biến, bởi vì ở giai đoạn đó, chúng vẫn biểu hiện globin bào thai chứ chưa phải là globin trưởng thành . Đó là do chúng ta có các gen hemoglobin khác nhau. mà chúng tôi thể hiện ở các giai đoạn phát triển khác nhau, "A / GS. Quinlan.
"Khi globin bào thai bị tắt và globin trưởng thành được bật - xảy ra trong khoảng năm đầu tiên của cuộc đời - các triệu chứng bắt đầu biểu hiện."
(adv)
Khi điều đó xảy ra, các tế bào hồng cầu có hình dạng bất thường, hình liềm và chặn các mạch máu nhỏ, gây đau, tổn thương các cơ quan và tử vong sớm. Căn bệnh này đặc biệt phổ biến ở các nước nhiệt đới, và ở những người đến từ những nơi lưu hành bệnh sốt rét.
"Mục tiêu nghiên cứu của chúng tôi là tìm ra cách chúng tôi có thể đảo ngược quá trình chuyển đổi globin của bào thai sang người lớn, để bệnh nhân tiếp tục biểu hiện globin bào thai trong suốt cuộc đời, thay vì các gen globin trưởng thành đột biến khiến các tế bào máu trở nên cứng và tắc nghẽn mạch máu". A / GS cho biết. Quinlan.
Điều thú vị là điều này đã xảy ra ở một số người mắc bệnh hồng cầu hình liềm: nhờ một đột biến gen có lợi khác, một nhóm nhỏ bệnh nhân hiếm hoi giữ cho gen globin của bào thai 'hoạt động' trong suốt cuộc đời của họ và được bảo vệ khỏi các triệu chứng hồng cầu hình liềm.
Giáo sư A / GS. Quinlan nói.
'Xóa' gen bằng CRISPR
Để hiểu rõ điều gì đang xảy ra trong bộ gen của những người may mắn này, Sarah Topfer, nghiên cứu sinh của UNSW, đã tổng hợp dữ liệu về những gia đình hiếm hoi biểu hiện globin thai nhi trong suốt cuộc đời.
"Bước đầu tiên, Sarah so sánh việc bị xóa trong nhiều bộ gen của các bệnh nhân khác nhau - về cơ bản, cô ấy xem xét liệu có thiếu yếu tố chung nào trong tất cả chúng hay không. Những bệnh nhân này có điểm gì chung? Cô ấy nhận thấy một vùng rất nhỏ là đã xóa trong tất cả các bộ gen của những bệnh nhân này. "
Sarah sau đó đã sử dụng chỉnh sửa gen CRISPR để tái tạo một số vết xóa của bệnh nhân lớn này - và bit bị xóa nhỏ mà chúng đều có điểm chung - trong các dòng tế bào trong phòng thí nghiệm.
GS. Quinlan nói.
"Một cách hiệu quả, bằng cách xóa 'công tắc' globin trưởng thành, chúng tôi đã làm cho 'công tắc' globin của thai nhi hoạt động."
Giáo sư Quinlan nói rằng kết quả thật bất ngờ.
"Thật ngạc nhiên khi thấy những phát hiện - nhiều người đã nghiên cứu những đột biến này trong nhiều năm, vì vậy ý tưởng rằng có một giả thuyết thống nhất có thể giải thích chúng thay vì tất cả chúng hoạt động thông qua các cơ chế khác nhau sẽ gây ngạc nhiên cho lĩnh vực này.
"Trong khi chúng tôi đi vào với giả thuyết rằng có thể có một cơ chế, chúng tôi không mong đợi nó xuất hiện rõ ràng như vậy - chúng tôi nghĩ rằng có lẽ nó sẽ phức tạp hơn những gì chúng tôi nghĩ ban đầu."
Cuộc cách mạng CRISPR và các liệu pháp tiềm năng
Đồng tác giả, Giáo sư Crossley, đồng thời là Phó Hiệu trưởng UNSW, Phụ trách Học thuật & Đời sống Sinh viên, cho biết không thể thử nghiệm mô hình này trước khi chỉnh sửa gen CRISPR ra đời.
Giáo sư Crossley cho biết: “Nhóm của chúng tôi chuyên sử dụng công nghệ mới này để hiểu về chuyển đổi gen globin. "Úc hiện có một số lượng đáng kể người mắc bệnh hồng cầu hình liềm hoặc bệnh thalassemia.
"Công trình được hỗ trợ bởi Hội đồng Nghiên cứu Y tế và Sức khỏe Quốc gia, là một ví dụ quan trọng về cách cuộc cách mạng chỉnh sửa gen CRISPR đang thúc đẩy sự hiểu biết khoa học và sẽ cung cấp các liệu pháp mới cho phòng khám."
Các nhà khoa học cho biết nghiên cứu được tiết lộ ngày hôm nay đang nâng cao hiểu biết cơ bản của chúng ta về cơ chế đằng sau bệnh hồng cầu hình liềm.
"Điều này thực sự giúp chúng tôi làm là hiểu quá trình tắt globin bào thai và kích hoạt globin trưởng thành và cách chúng tôi có thể đảo ngược điều đó, để chúng tôi có thể sử dụng sự hiểu biết này về cơ chế để giúp chúng tôi tìm kiếm các phương pháp điều trị mới - đó là một phần quan trọng của câu đố, "A / GS. Quinlan nói.
Một số khám phá trước đây của nhóm giáo sư Crossley trong lĩnh vực này đang cung cấp thông tin về các thử nghiệm lâm sàng - bằng cách sử dụng các đột biến có lợi mà họ đã phát hiện trong quá khứ có thể dẫn đến các liệu pháp cho những rối loạn này.
Tại Giải thưởng Thủ hiến về Khoa học và Kỹ thuật NSW năm 2020, Giáo sư Crossley đã giành được giải thưởng Xuất sắc trong Khoa học Sinh học Y tế (tế bào và phân tử, y tế, thú y và di truyền học) cho công việc của mình trong lĩnh vực này.
Theo Science daily
