Công cụ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực y học nhưng nó có tỷ lệ gây lỗi tương đối cao và có thể tạo ra các đột biến nguy hại tiềm tàng. Mới đây, các nhà nghiên cứu ở Đức đã phát triển được một công cụ tinh vi hơn, có thể giúp giảm sai hỏng bằng cách khía ADN thay vì cắt đứt nó.

CRISPR là một trong những phát minh có tính đột phá nhất của thế kỷ, có tiềm năng cách mạng hóa liệu pháp gen đối với nhiều loại bệnh, cũng như cải thiện năng suất hoặc dinh dưỡng của cây trồng, tạo ra các vi khuẩn có lợi và nhiều mục đích sử dụng khác. Nó hoạt động giống như một cặp “kéo phân tử”, cắt bỏ các gen có vấn đề và bổ sung vào các gen hữu ích hơn.

Vấn đề ở chỗ, đôi khi nó có thể nhắm mục tiêu sai đoạn ADN và thực hiện biến đổi tại đó - còn được gọi là đột biến ngoài mục tiêu - dẫn đến có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe. Ngay cả khi nó thực hiện đúng mục tiêu, quá trình sửa chữa ADN có thể gặp lỗi và dẫn đến vấn đề có tên gọi là đột biến đúng mục tiêu.

Ngăn chặn cả hai vấn đề này xảy ra là trọng tâm của nghiên cứu mới đây do các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Y học Phân tử Max Delbrück (MDC) và Đại học Humboldt Berlin thực hiện. Nhóm nghiên cứu đã sửa chữa những chiếc kẹp kéo phân tử này để nó có thể thực hiện nhẹ nhàng hơn một chút, tạo ra một kiểu cắt cơ bản khác.

Thay vì thực hiện một lần cắt và cắt đứt ngay toàn bộ sợi kép của ADN, công cụ mới tạo ra hai vết cắt nhỏ hơn, mỗi vết cắt một sợi. Một miếng đệm tích hợp sẽ giữ cho các lỗ này cách nhau một khoảng cách an toàn từ 200 đến 350 cặp đế.

Tiến sĩ Van Trung Chu, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Các thí nghiệm của chúng tôi với tế bào gốc tạo máu và tế bào T đã cho thấy rằng đây là khoảng cách tối ưu để có thể làm giảm thiểu cả đột biến đúng mục tiêu và đột biến ngoài mục tiêu. Bất kỳ khoảng cách ngắn hơn nào sẽ có nguy cơ cắt toàn bộ phân tử ADN - mặc dù đã sử dụng hai chiếc kéo riêng biệt”.

Trong các thử nghiệm tế bào trên đĩa thí nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng công cụ mới này có hiệu quả như CRISPR thông thường trong việc chỉnh sửa gen - khoảng 20 đến 50% các tế bào bị điều chỉnh đã được sửa chữa. Điều quan trọng là, công cụ mới có kết quả tốt hơn nhiều trong việc giảm thiểu sai hỏng, với tỷ lệ dưới 2% xảy ra các đột biến mục tiêu so với 40% đối với CRISPR-Cas9. Trong khi đó, đột biến ngoài mục tiêu dường như là “một vấn đề hiếm hoi, nếu không muốn nói là không tồn tại, trong cách tiếp cận này”, Tiến sỹ Chu nói.

Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng các nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào thử nghiệm công cụ chỉnh sửa mới này trên động vật, trước khi chuyển sang thử nghiệm trên người. Một trong những mục tiêu tiềm năng đầu tiên là dùng để điều trị chứng rối loạn máu di truyền.

Kết quả của công trình nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances gần đây.

P.T.T (NASATI), theo https://newatlas.com/medical/crispr-dna-gene-editing-spacer-nick-reduce-errors/, 24/6/2022