Các nhà khoa học tại Đại học Texas ở Austin đã phát triển một phương pháp chỉnh sửa gen mang tính cách mạng sử dụng retron vi khuẩn, có thể sửa chữa nhiều đột biến gây bệnh cùng lúc.
Một số bệnh di truyền, bao gồm xơ nang, bệnh máu khó đông và bệnh Tay Sachs, liên quan đến nhiều đột biến gen trong DNA của một người. Ngay cả hai người mắc cùng một bệnh cũng có thể có các tập hợp đột biến khác nhau. Do tính phức tạp này, việc tạo ra các liệu pháp gen có hiệu quả rộng rãi trên tất cả bệnh nhân mắc một rối loạn nhất định là vô cùng khó khăn.
Một đột phá mới và hiệu quả hơn trong chỉnh sửa gen
Các nhà khoa học tại Đại học Texas ở Austin đã phát triển một phương pháp chỉnh sửa gen chính xác và hiệu quả hơn, có thể sửa chữa đồng thời nhiều đột biến gây bệnh trong tế bào động vật có vú. Kỹ thuật này cũng đã sửa chữa thành công các đột biến liên quan đến chứng vẹo cột sống ở phôi cá ngựa vằn.
Phương pháp tiếp cận mới này được hỗ trợ bởi retron, các yếu tố di truyền ban đầu được tìm thấy trong vi khuẩn, giúp chúng chống lại nhiễm trùng do virus. Các nhà nghiên cứu hiện đã lần đầu tiên sử dụng retron để điều chỉnh một đột biến liên quan đến bệnh ở động vật có xương sống, mang đến hy vọng mới cho sự phát triển của các liệu pháp gen mới điều trị các rối loạn ở người.
"Nhiều phương pháp chỉnh sửa gen hiện có chỉ giới hạn ở một hoặc hai đột biến, khiến nhiều người bị bỏ lại phía sau", Jesse Buffington, nghiên cứu sinh tại UT và đồng tác giả của một bài báo mới trên tạp chí Nature Biotechnology , cho biết . "Hy vọng của tôi, và cũng là động lực thúc đẩy tôi, là phát triển một công nghệ chỉnh sửa gen bao gồm nhiều hơn những người có thể mang nhiều đột biến gây bệnh đặc thù, và việc sử dụng retron sẽ có thể mở rộng tác động đó đến một nhóm bệnh nhân rộng lớn hơn nhiều."
Buffington đã dẫn đầu cuộc nghiên cứu cùng với Ilya Finkelstein, giáo sư khoa học sinh học phân tử tại UT, với sự hỗ trợ từ Retronix Bio và Quỹ Welch.
(adv)
Thay thế DNA lỗi bằng trình tự khỏe mạnh
Hệ thống dựa trên retron có thể hoán đổi các đoạn DNA khiếm khuyết dài bằng các đoạn DNA khỏe mạnh. Điều này có nghĩa là một "gói" retron duy nhất có khả năng sửa chữa nhiều đột biến trong cùng một đoạn DNA, thay vì chỉ nhắm vào một khiếm khuyết cụ thể tại một thời điểm.
"Chúng tôi muốn dân chủ hóa liệu pháp gen bằng cách tạo ra các công cụ sẵn có có thể chữa khỏi cho một nhóm lớn bệnh nhân chỉ trong một lần tiêm", Finkelstein nói. "Điều đó sẽ giúp việc phát triển trở nên khả thi hơn về mặt tài chính và đơn giản hơn nhiều về mặt quản lý vì bạn chỉ cần một lần phê duyệt của FDA."
Mặc dù retron đã được sử dụng trước đây trên tế bào động vật có vú, nhưng những nỗ lực trước đây rất kém hiệu quả, chỉ hiệu chỉnh được khoảng 1,5% tế bào mục tiêu. Phương pháp của nhóm nghiên cứu tại Đại học Texas ở Austin đã cải thiện đáng kể hiệu quả này, đưa thành công DNA khỏe mạnh vào khoảng 30% tế bào mục tiêu. Các nhà nghiên cứu tin rằng họ có thể nâng con số này lên cao hơn nữa khi kỹ thuật này ngày càng phát triển.
Một lợi thế quan trọng khác là hệ thống retron có thể được đưa vào tế bào dưới dạng RNA được bao bọc trong hạt nano lipid. Các hạt nano này được thiết kế đặc biệt để khắc phục những vấn đề về vận chuyển mà nhiều hệ thống chỉnh sửa gen truyền thống gặp phải.
Áp dụng kỹ thuật này vào bệnh xơ nang
Nhóm nghiên cứu hiện đang điều chỉnh phương pháp tiếp cận của họ để điều trị bệnh xơ nang (CF), một rối loạn đe dọa tính mạng do đột biến gen CFTR gây ra. Những đột biến này dẫn đến tích tụ chất nhầy đặc trong phổi, gây nhiễm trùng mãn tính và tổn thương phổi lâu dài.
Đại học Texas tại Austin gần đây đã nhận được khoản tài trợ từ Emily's Entourage, một tổ chức phi lợi nhuận chuyên tìm kiếm phương pháp điều trị cho khoảng 10% số người mắc bệnh xơ nang (CF) không được hưởng lợi từ các liệu pháp hiện tại. Các nhà nghiên cứu đang bắt đầu nghiên cứu thay thế các vùng gen CFTR bị lỗi trong các mô hình phòng thí nghiệm mô phỏng các triệu chứng xơ nang và sau đó là trong các tế bào đường thở lấy từ bệnh nhân.
"Các công nghệ chỉnh sửa gen truyền thống hoạt động tốt nhất với các đột biến đơn lẻ và tốn kém để tối ưu hóa, vì vậy các liệu pháp gen thường tập trung vào các đột biến phổ biến nhất", Buffington nói. "Nhưng có hơn một nghìn đột biến có thể gây ra bệnh xơ nang. Việc phát triển liệu pháp gen cho ba người là không khả thi về mặt tài chính đối với các công ty. Với phương pháp dựa trên retron của chúng tôi, chúng tôi có thể cắt bỏ toàn bộ một vùng gen khiếm khuyết và thay thế bằng một vùng gen khỏe mạnh, điều này có thể ảnh hưởng đến một bộ phận lớn hơn nhiều trong quần thể bệnh xơ nang."
Một khoản tài trợ riêng từ Quỹ Xơ nang sẽ hỗ trợ công việc tương tự nhắm vào vùng gen CFTR bao gồm các đột biến gây bệnh CF phổ biến nhất.
Nguồn Đại học Texas tại Austin
