Đột phá chỉnh sửa gien mở ra hy vọng điều trị bệnh nan y

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc vừa đạt được bước tiến lớn trong lĩnh vực chỉnh sửa gien khi phát triển thành công một phương pháp mới có thể điều trị những căn bệnh chưa thể chữa khỏi bằng các phương pháp hiện có.
Chú thích ảnh
Một số tế bào người có thể chứa từ 1.000 đến 2.000 ty thể, mỗi ty thể mang bản sao DNA riêng. Các đột biến trong DNA ty thể là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh nghiêm trọng ở người. Ảnh minh họa: Shutterstock.

Theo báo Bưu điện Hoa Nam Buổi sáng, nhóm nghiên cứu đã tạo ra công cụ chỉnh sửa DNA ty thể (mitochondrial DNA - mtDNA) mới, gọi là “trình chỉnh sửa gốc DNA ty thể”. Công cụ này giúp sửa chữa những sai sót trong DNA nằm bên trong ty thể của tế bào – bộ phận sản xuất năng lượng quan trọng của cơ thể. Họ đã sử dụng công nghệ này để tạo ra những con chuột mang các bệnh do đột biến mtDNA gây ra, đồng thời ghi nhận thành công việc sửa chữa trực tiếp các khiếm khuyết gien ở động vật.

Dẫn đầu nghiên cứu là các nhà khoa học từ Đại học Sư phạm Hoa Đông và Phòng thí nghiệm Lingang. Họ cho biết công nghệ chỉnh sửa gốc DNA ty thể có tiềm năng mở ra liệu pháp gien dành cho những căn bệnh nghiêm trọng mà hiện chưa có phương pháp chữa trị.

“Việc tạo ra và hiệu chỉnh các đột biến trong DNA ty thể từ trước đến nay là một thách thức lớn”, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh trong bài báo đầu tiên trong số hai bài công bố trên Tạp chí Nature Biotechnology ngày 3/6.

Các đột biến trong mtDNA liên quan đến nhiều bệnh di truyền nghiêm trọng, như bệnh thần kinh thị giác di truyền Leber gây mất thị lực, hội chứng Leigh - một rối loạn thần kinh nặng, bệnh não cơ ty thể, thường dẫn đến các cơn đột quỵ và suy yếu cơ bắp. Hiện chưa có phương pháp chữa khỏi cho các bệnh này, ảnh hưởng đến khoảng 1/5.000 người trên toàn thế giới, và gây ra nhiều triệu chứng nghiêm trọng, thậm chí tử vong sớm.

Mặc dù các liệu pháp chỉnh sửa gien dựa trên công nghệ CRISPR đã được phát triển để sửa các đột biến trong DNA nhân, cấu trúc đặc biệt của ty thể khiến việc áp dụng công nghệ này cho DNA ty thể trở nên khó khăn hơn rất nhiều.

Trong các bệnh mtDNA, loại đột biến chủ yếu là đột biến điểm – thay đổi, xóa hoặc thêm một đơn vị bazơ nucleotide duy nhất (adenine, thymine, cytosine hoặc guanine). Để bệnh biểu hiện rõ ràng, thường hơn 50% các bản sao mtDNA trong tế bào phải mang đột biến, điều này không chỉ gây khó khăn cho việc chữa trị mà còn cả trong việc tạo ra các mô hình động vật để nghiên cứu bệnh.

Một điểm khác biệt lớn là mỗi tế bào người có thể chứa từ 1.000 đến 2.000 ty thể, trong khi DNA nhân chỉ có 2 bản sao. Điều này khiến việc chỉnh sửa mtDNA cần đạt hiệu quả cao hơn rất nhiều.

Các trình chỉnh sửa mtDNA adenine-to-guanine hiện tại gặp hạn chế về hiệu suất. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã phát triển các biến thể mới với khả năng nhắm mục tiêu và hoạt động hiệu quả hơn.

Trong bài báo đầu tiên, với sự phối hợp của các nhà khoa học từ Đại học ShanghaiTech, BRL Medicine và Đại học Bắc Kinh, nhóm đã giới thiệu trình chỉnh sửa mtDNA được thiết kế riêng, đạt hiệu quả chỉnh sửa lên tới 87% trong tế bào người, đồng thời giảm thiểu các đột biến ngoài mục tiêu.

Nhóm cũng đã tạo ra những con chuột mang đột biến mtDNA gây mất thính lực, chứng minh rằng trình chỉnh sửa có thể đạt đến ngưỡng đột biến đủ để gây ra triệu chứng bệnh ở tế bào.

Theo nhóm nghiên cứu, các mô hình động vật này rất quý giá cho nghiên cứu bệnh học và phát triển liệu pháp điều trị.

Trong nghiên cứu thứ hai công bố cùng ngày, các nhà khoa học đã tạo ra mô hình chuột mắc hội chứng Leigh bằng cách tiêm trình chỉnh sửa mtDNA adenine trực tiếp vào phôi chuột. Hội chứng Leigh là bệnh thần kinh di truyền nghiêm trọng xuất hiện từ năm đầu đời, gây mất dần khả năng vận động và nhận thức, thường dẫn đến tử vong trong vài năm.

Những con chuột này biểu hiện các triệu chứng tương tự như bệnh nhân người, bao gồm khuyết tật tim và suy giảm chức năng cơ.

Đặc biệt, sau khi tiêm trình chỉnh sửa cytosine-to-thymine vào phôi chuột mắc hội chứng Leigh, trung bình 53% mtDNA bị đột biến đã được sửa chữa thành mtDNA khỏe mạnh, giúp cải thiện chức năng tim và cơ bắp ở các con chuột được tạo ra.

“Đây là lần đầu tiên, theo hiểu biết của chúng tôi, việc sửa chữa trực tiếp các đột biến mtDNA trên mô hình động vật được báo cáo”, nhóm nghiên cứu khẳng định.

Các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện này mở ra triển vọng phát triển các công cụ mạnh mẽ để nghiên cứu bệnh liên quan mtDNA và thúc đẩy các liệu pháp chữa trị mới dựa trên việc sửa chữa đột biến điểm.

“Mặc dù công nghệ chỉnh sửa mtDNA vẫn đang ở giai đoạn đầu và cần nhiều cải tiến trước khi áp dụng lâm sàng, nghiên cứu của chúng tôi đã chứng minh khả năng điều trị các bệnh liên quan mtDNA bằng phương pháp này”, các nhà khoa học nhấn mạnh.

Vân Khánh/Báo Tin tức và Dân tộc

Dành cho bạn

Ứng phó biến đổi khí hậu gắn với phát triển bền vững

Ứng phó biến đổi khí hậu gắn với phát triển bền vững

Ngày 10/10, tại Gia Lai, Hội Gặp gỡ Việt Nam và Trung tâm Quốc tế Khoa học và Giáo dục liên ngành (ICISE) tổ chức “Đối thoại Quy Nhơn về khí hậu và chuyển đổi” lần thứ nhất. Sự kiện quy tụ hơn 100 đại biểu cấp cao đến từ Việt Nam, Đông Nam Á và các đối tác quốc tế, bao gồm đại diện chính phủ, các tổ chức quốc tế, định chế tài chính, ngân hàng phát triển, doanh nghiệp và các nhà khoa học.

Hơn 31.000 email lừa đảo lợi dụng dịch vụ xác thực Microsoft

Hơn 31.000 email lừa đảo lợi dụng dịch vụ xác thực Microsoft

Kaspersky phát hiện chiến dịch email lừa đảo sử dụng liên kết hợp lệ của Microsoft để dẫn người dùng tới trang web độc hại. Kẻ gian còn chèn thông điệp giả mạo vào thông báo thật của dịch vụ, khiến người nhận khó phát hiện nguy cơ đánh cắp dữ liệu.

Từ nền tảng đến giá trị

Từ nền tảng đến giá trị

Chuyển đổi số toàn cầu đang bước sang giai đoạn mới. Nếu trước đây trọng tâm là xây dựng hạ tầng và số hóa quy trình, hiện nay các quốc gia chú trọng kết nối hệ thống, khai thác dữ liệu và ứng dụng AI để nâng cao hiệu quả quản trị, năng suất kinh tế và chất lượng sống.