Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Một mẫu chụp cắt lớp mô tủy sống chuột cho thấy các tế bào biểu hiện gen CRISPR- Cas9 (màu xanh lá). Gen Cas9 đã được chèn thành công vào các neuron vận động (màu vàng), cứu chúng khỏi cái chết, nhưng không hỗ trợ các tế bào thần kinh đệm hình sao – astrocytes (màu đỏ). Nhóm nghiên cứu tại UC Berkeley hiện đang cải tiến những vector virus nhằm mang gen Cas9 có khả năng chèn vào được bên trong các tế bào astrocyte để cái chết của chúng không làm các neuron vận động chết theo. (Hình do David Schaffer cung cấp)
 

“Liệu pháp không làm những con chuột bệnh ALS trở lại bình thường và chưa hẳn là một phương pháp chữa trị”, giáo sư Schaffer lưu ý. “Nhưng dựa trên kết quả thu nhận được, tôi nghĩ đây thật sự là một bằng chứng rõ ràng cho ý tưởng CRISPR-Cas9 có thể trở thành một liệu pháp phân tử cho điều trị bệnh ALS. Sau khi chúng tôi tiến hành thêm các biện pháp tối ưu hóa nhằm vận chuyển CRISPR-Cas9 vào tế bào với tần suất cao hơn, chúng tôi nghĩ chúng ta sẽ thực hiện được việc kéo dài tuổi thọ của người bệnh.”

Một trong những thách thức của liệu pháp là loại bỏ đột biến SOD1 trong các tế bào não và dây sống khác có cùng chức năng hỗ trợ các neuron vận động. Nhóm của Schaffer đang thiết kế một phiên bản adeno virus kết hợp (viết tắt là AAV) được biến đổi siêu cấp, có thể vận chuyển gen Cas9 vào hai dạng tế bào đệm, tế bào hình sao (astrocytes) và tế bào ít nhánh (oligodendrocytes) để tách chúng ra khỏi các neuron vận động ở xung quanh, một cách hữu hiệu của “hiệu ứng người ngoài cuộc”

“Tôi thường rất thận trọng, nhưng trong trường hợp này tôi khá lạc quan rằng nếu chúng ta có khả năng loại bỏ gen SOD1 không chỉ trong các neuron mà còn trong các tế bào hình sao hay các tế bào thần kinh đệm khác, tôi nghĩ chúng ta sẽ kéo dài tuổi thọ của bệnh nhân một cách đáng kể,” giáo sư Schaffer khẳng định.

Giáo sư Schaffer cũng đang nghiên cứu trên một cơ chế tự hủy của protein Cas9 để một khi nhiệm vụ bất hoạt gen SOD1 đã hoàn thành, protein Cas9 có thể được loại bỏ khỏi tế bào và sẽ không vô tình làm biến đổi các gen khác hay làm kích thích  phản ứng miễn dịch.

Sự vận chuyển đặc biệt của adeno virus kết hợp (AAV)

Giáo sư Schaffer đã và đang làm việc với AAV virus gần 20, các nghiên cứu  liên quan trực tiếp đến việc đưa chúng vào các tế bào mục tiêu, như các neuron vận động, mà không ảnh hưởng đến các tế bào khác. AAV được tìm thấy trên người và các loài linh trưởng và thường vô hại.

“Chúng tôi đã thiết kế các AAV mới có khả năng chuyển vào nhiều loại tế bào và các mô mục tiêu trong cơ thể một cách hiệu quả, và cùng với CRISPR-Cas9, chúng tôi xem đây một cơ hội tuyệt vời để phối hợp chúng thành một công cụ vận chuyển tuyệt vời có khả năng vận chuyển đến vô số các tế bào và các mô bệnh mục tiêu trong cơ thể sống, giáo sư  Schaffer nói thêm.

Một loại virus AAV đã biến đổi gen sẽ sớm được cơ quan đăng kiểm thực phẩm và thuốc của Hoa Kỳ (FDA) chấp thuận lưu hành như là một phương tiện vận chuyển sử dụng trong liệu pháp gen để điều trị các căn bệnh hiếm như bệnh mù bẩm sinh type 2, và một số liệu pháp khác sử dụng AAV cũng đang trong tiến trình xét duyệt, giáo sư Schaffer cho biết.

Những liệu pháp này hiện nay đang dựa trên các phiên bản tự nhiên của AAV virus chưa được tối ưu hóa để đạt hiệu suất chuyển nạp cao cho hầu hết các tế bào mục tiêu quan trọng. Vì vậy, các bác sĩ lâm sàng hoặc phải sử dụng liều cao hoặc phải dùng phẫu thuật để xâm nhiễm khi sử dụng AAV. Giáo sư Schaffer đã và đang phát triển kỹ thuật biến đổi virus thích hợp cho vận chuyển đặc hiệu đến các tế bào và các mô bằng những con đường đưa thuốc vào cơ thể đơn giản ví dụ như áp dụng trực tiếp trên mô mắt và não. Việc này đã thôi thúc ông tới việc đồng sáng lập nên công ty 4D Molecular Therapeutics vào năm 2014, nhằm tối ưu hóa khả năng của AAV tác động đến nhiều mô khác nhau và mang nhiều liệu pháp gen đa dạng hơn đến các tế bào.

“Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này đều hiểu rằng chúng ta cần tạo ra những vector tốt hơn có khả năng tiếp cận tế bào đích thông qua các con đường sử dụng thuốc đơn giản, và đồng thời phải hiệu quả,” ông khẳng định. “Đây chính là công việc của chúng tôi”.

Nghiên cứu này được sự hỗ trợ của Viện Sức Khỏe Quốc Gia Hoa Kỳ (NIH). Các đồng tác giả của công trình nghiên cứu tại UC Berkeley gồm có Thomas Gaj, David Ojala, Freja Ekman, Leah Byrne và Prajit Limsirichai.

Nguồn: http://news.berkeley.edu/2017/12/20/first-step-toward-crispr-cure-of-lou-gehrigs-disease/