Các nhà nghiên cứu Mỹ đã phát hiện ra rằng việc phân tách hệ thống chỉnh sửa gen được sử dụng trong công nghệ CRISPR truyền thống, sẽ cho ra đời một công cụ chính xác có thể “bật” và “tắt” nhưng chỉ gây ra những đột biến gen ngoài ý muốn ít hơn đáng kể. Công cụ mới có khả năng điều chỉnh khoảng một nửa số đột biến gây bệnh.

CRISPR, một trong những khám phá lớn nhất của thế kỷ 21, là công cụ chỉnh sửa gen đã cách mạng hóa việc nghiên cứu và điều trị các bệnh di truyền và không di truyền. Tuy nhiên, công nghệ này tiềm ẩn những rủi ro chính như “các chỉnh sửa ngoài mục tiêu”, cụ thể là những thay đổi bất ngờ, không mong muốn hoặc thậm chí bất lợi tại các vị trí trong bộ gen mà không phải vị trí nhắm đích.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice đã phát triển được công cụ mới chỉnh sửa gen có độ chính xác cao hơn dựa vào CRISPR và giảm đáng kể khả năng xuất hiện các chỉnh sửa ngoài mục tiêu.

Hongzhi Zeng, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi đặt mục tiêu tạo ra một phiên bản cải tiến hơn nhiều, có thể bật hoặc tắt khi cần và đảm bảo độ an toàn và chính xác chưa từng có. Công cụ này có khả năng sửa chữa gần một nửa số đột biến điểm gây bệnh trong bộ gen của chúng ta. Tuy nhiên, các công nghệ chỉnh sửa gen cơ bản adenine hiện luôn ở trạng thái “bật”, có thể dẫn đến làm thay đổi bộ gen theo hướng ngoài mong đợi, cùng với việc điều chỉnh trong mục tiêu bộ gen chủ”.

ADN bao gồm hai sợi liên kết quấn vào nhau, tạo thành một chuỗi xoắn kép giống như một chiếc thang xoắn. Các “nấc thang” của thang được tạo thành từ các cặp bazơ, hai bazơ nucleotide bổ sung được giữ với nhau bằng liên kết hydro: cặp adenine (A) với thymine (T) và cytosine (C) với guanine (G).

Đột biến cặp bazơ còn được gọi là “đột biến điểm”, là nguyên nhân gây ra hàng nghìn căn bệnh. CRISPR truyền thống sử dụng hệ thống chỉnh sửa gen cơ bản adenine (ABE) hoặc hệ thống chỉnh sửa gen cơ bản cytosine (CBE) để tạo đột biến điểm tại các vị trí mong muốn. Tại đây, các nhà nghiên cứu đã biến đổi ABE.

Nhóm nghiên cứu chia ABE thành hai protein riêng biệt không hoạt động cho đến khi bổ sung phân tử sirolimus. Sirolimus, còn được gọi là rapamycin, là loại thuốc có đặc tính chống khối u và ức chế miễn dịch được sử dụng để ngăn chặn hiện tượng đào thải trong cấy ghép nội tạng và điều trị một số loại ung thư.

Zeng cho biết: “Sau khi đưa phân tử nhỏ này vào, hai phân đoạn riêng biệt không hoạt động của hệt hống ABE sẽ dính lại với nhau và hoạt động trở lại. Khi cơ thể chuyển hóa rapamycin, hai phân đoạn này tách ra khỏi nhau, làm hệ thống ngừng hoạt động”.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy công cụ mới chỉnh sửa gen phân chia mang lại nhiều lợi ích ngoài việc duy trì hoạt động trong khoảng thời gian ngắn hơn hệ thống ABE ban đầu. So với công nghệ chỉnh sửa gen cơ bản, phiên bản mới làm giảm hơn 70% các chỉnh sửa ngoài mục tiêu và tăng độ chính xác của các chỉnh sửa đúng mục tiêu. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm phương pháp mới bằng cách nhắm vào gen PCSK9 trong gan chuột. Gen PCSK9 sản sinh một loại protein điều chỉnh cholesterol trong máu, nên có triển vọng điều trị cho con người.

Xue Gao, đồng tác giả nghiên cứu hy vọng công nghệ chỉnh sửa gen phân tách với độ chính xác cao sẽ được ứng dụng để điều trị các vấn đề sức khỏe con người theo cách an toàn hơn nhiều.  Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.

N.P.D (NASATI), theo https://newatlas.com/Medical/new-gene-editing-tool-reduces-unintends-mutations-by-more-than-70-percent/, 21/9/2023