Công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR đã tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ thuật di truyền. Nguồn: Adobe Stock
Kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR được mệnh danh là "kéo di truyền", được phát triển bởi hai nhà khoa học Jennifer A. Doudna và Emmanuelle Charpentier, cho phép đưa trình tự DNA mong muốn vào bất kỳ vị trí nào của bộ gen, qua đó sửa đổi hoặc bất hoạt một gen.
Kỹ thuật này hiện đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu y sinh và một số liệu pháp dựa trên CRISPR đang được thử nghiệm lâm sàng để điều trị các chứng bệnh như rối loạn máu ở người, một số loại ung thư và HIV, cùng nhiều bệnh lý khác.
Tuy nhiên, các nhà khoa học tại IRB Barcelona, dẫn đầu bởi nhà nghiên cứu ICREA, tiến sĩ Fran Supek đã báo cáo rằng: Tùy thuộc vào vị trí được nhắm mục tiêu của bộ gen người, việc chỉnh sửa gen CRISPR có thể làm phát sinh độc tính tế bào và sự bất ổn định của bộ gen.
Tác dụng không mong muốn này là do protein ức chế khối u p53 làm trung gian và được xác định bởi trình tự DNA gần điểm chỉnh sửa và các yếu tố biểu sinh khác nhau ở vùng xung quanh.
Bằng cách sử dụng các phương pháp tính toán, các nhà nghiên cứu về dữ liệu bộ gen đã phân tích nhiều hồ sơ CRISPR phổ biến nhất được thực hiện trên các tế bào của con người và đã phát hiện ra 3.300 điểm mục tiêu có tác dụng ngược mạnh. Công trình vừa được công bố trên tạp chí Nature Communications, kèm báo cáo rằng khoảng 15% gen của con người chứa ít nhất một điểm chỉnh sửa độc hại.
"Công trình của chúng tôi giải quyết một vấn đề quan trọng với độc tính liên quan đến TP53 của kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR, một vấn đề gây tranh cãi trong thời gian gần đây, và nó cũng đưa ra các hướng dẫn để né tránh các hậu quả. Tránh chỉnh sửa ở những điểm 'rủi ro' này sẽ không chỉ khiến CRISPR chỉnh sửa hiệu quả hơn, nhưng quan trọng hơn là nó an toàn hơn", tiến sĩ Supek giải thích.
Tiến sĩ Miguel-Martin Álvarez, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: Một gen cụ thể có thể được chỉnh sửa ở nhiều vị trí khác nhau. Các vùng của gen đã mặc định tầm quan trọng để điều hòa hoặc có một số dấu hiệu biểu sinh nhất định là những vùng có nhiều khả năng kích hoạt phản ứng p53 nhất. Và do đó nên tránh đụng vào đó như một khuyến nghị chung”.
P53 là một loại protein được coi là kẻ giám hộ của bộ gen. Nó phát hiện tổn thương DNA và dẫn đến việc các tế bào ngừng phân chia và có thể tạo nền tảng cho một cơ chế bảo vệ tự nhiên chống lại tế bào ung thư và các biến chứng liên quan đến tổn thương DNA khác.
Kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR thường yêu cầu cắt cả hai mạch DNA. Trong một số trường hợp, thao tác này có thể kích hoạt phản ứng p53, trong đó các tế bào đã chỉnh sửa có thể được "gắn thẻ" là bị hỏng và sau đó bị loại bỏ, do đó làm giảm hiệu quả của quá trình chỉnh sửa gen.
Tuy nhiên, sự phức tạp chính liên quan đến p53 và kỹ thuật chỉnh sửa gen là các tế bào vượt qua chỉnh sửa CRISPR có thể làm y như vậy do chức năng của p53 bị lỗi. Điều đó có nghĩa là, các tế bào này có thể ít có khả năng phát hiện ra tổn thương DNA hoặc “gắn thẻ” các tế bào chết theo quy trình. Kết quả là, quy trình chỉnh sửa gen cuối cùng có thể ưu tiên các quần thể tế bào có bộ gen không ổn định, có nghĩa là chúng có xu hướng tích lũy thêm các đột biến, do đó làm tăng nguy cơ phát triển các khối u ác tính.
Tiến sĩ Supek nói: "Hậu quả không mong muốn này có thể dẫn đến nguy cơ mất ổn định bộ gen. Đây là mặt trái rất không mong muốn trong bối cảnh liệu pháp CRISPR. Chúng tôi hy vọng rằng nghiên cứu của chúng tôi sẽ cung cấp một số khuyến cáo để tìm ra cách thiết kế thuốc thử CRISPR an toàn hơn và khuyến khích nghiên cứu sâu hơn về vấn đề này.
