Nghiên cứu Y - Dược Thứ tư, ngày 14/9/2022

Cách tiếp cận mới tăng gấp đôi hiệu quả chỉnh sửa tế bào gốc

Một nhóm các nhà nghiên cứu liên ngành đã phát triển các kỹ thuật để cải thiện hiệu quả của CRISPR-Cas9, kỹ thuật chỉnh sửa bộ gen đã giành được giải Nobel vào năm 2020.
Ảnh minh họa
Ảnh minh họa
Một nhóm các nhà nghiên cứu liên ngành do Penn State dẫn đầu đã phát triển các kỹ thuật để cải thiện hiệu quả của CRISPR-Cas9, kỹ thuật chỉnh sửa bộ gen đã giành được giải Nobel vào năm 2020. Trong khi CRISPR-Cas9 nhanh hơn, ít tốn kém hơn và chính xác hơn so với các chỉnh sửa gen khác. Theo trưởng dự án Xiaojun "Lance" Lian, phó giáo sư kỹ thuật y sinh và sinh học tại Penn State, công nghệ này có những hạn chế - đặc biệt là trong các ứng dụng để cải thiện sức khỏe con người.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một quy trình hiệu quả hơn và dễ tiếp cận hơn để áp dụng hệ thống CRISPR-Cas9 trong tế bào gốc đa năng của con người (hPSC), có nguồn gốc từ các dòng tế bào gốc được liên bang phê duyệt, mà Lian cho biết có thể thúc đẩy rất nhiều chẩn đoán và điều trị rối loạn di truyền. Phương pháp tiếp cận đã được xuất bản vào ngày 7 tháng 9 trong Phương pháp Báo cáo Tế bào .

CRISPR-Cas9, viết tắt của cụm lặp lại palindromic ngắn xen kẽ thường xuyên và protein liên kết CRISPR 9, mang đến cho các nhà khoa học khả năng nhắm mục tiêu các vị trí chính xác của mã di truyền để thay đổi DNA, mang lại cơ hội tạo ra các công cụ chẩn đoán mới và có khả năng sửa các đột biến để điều trị các nguyên nhân di truyền của bệnh tật.

Lian nói: “Bộ gen của con người rất lớn, và CRISPR-Cas9 giúp các nhà khoa học có thể tìm và nhắm mục tiêu một gen đột biến để nghiên cứu nó.


CRISPR sử dụng một đĩa vật liệu di truyền, được gọi là DNA plasmid, để cung cấp axit ribonucleic có hướng dẫn (RNA) giúp định vị enzyme Cas9 tại vị trí chính xác của gen mục tiêu. Khi DNA được định vị, Cas9 liên kết với nó và cắt nó ra, cho phép DNA khác sửa chữa vết cắt. Sau đó, các nhà nghiên cứu có thể xem việc loại bỏ thay đổi biểu hiện của gen như thế nào. Nhưng có những vấn đề về hiệu quả phân phối và chỉnh sửa với các phương pháp CRISPR dựa trên DNA hiện tại, theo Lian.

Ông nói: “Việc phân phối các hiệu ứng DNA CRISPR là thấp. "Chỉ 20% đến 30% các tế bào được nhắm mục tiêu sẽ nhận được DNA chỉnh sửa gen khi sử dụng CRISPR. Việc phân phối RNA vào các tế bào có thể hiệu quả hơn; tuy nhiên, khi RNA thông thường được đưa vào, các tế bào có thể coi đó là virus. Chúng phá hủy RNA trước khi nó có thể tạo ra protein - chẳng hạn trong vài giờ - và làm như vậy sẽ phá hủy nỗ lực chỉnh sửa gen. "

Để cải thiện kết quả, các nhà nghiên cứu đã thay đổi cách chuyển các công cụ chỉnh sửa bộ gen đến tế bào gốc, sử dụng ARN đã được sửa đổi (modRNA). ModRNA khác với DNA plasmid ở chỗ nó thay thế một trong những chất nền cơ bản được tìm thấy trong RNA bằng một phiên bản đã được sửa đổi về mặt hóa học, và nó được ổn định nhờ sự hỗ trợ cấu trúc mạnh mẽ hơn.

Lian cho biết: “ModRNA được phát hiện là hiệu quả hơn đáng kể so với DNA plasmid. "Khoảng 90% tế bào nhận được modRNA từ một quá trình chuyển nạp đơn giản, vì vậy nó có thể giữ nguyên vị trí và thực hiện công việc của mình."

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng khoảng thời gian modRNA ở tại chỗ là lý tưởng: đủ lâu để sửa đổi các tế bào nhưng không quá lâu để nó gây ra hoạt động ngoài mục tiêu. Nhưng modRNA đã đưa ra một vấn đề khác, theo Lian.

Khi modRNA Cas9 được phân phối thành công đến gen mục tiêu, nó sẽ tạo ra đứt gãy sợi kép trong bộ gen, mà một số tế bào sẽ cố gắng sửa chữa. Những người tự sửa chữa có thể truyền sửa chữa, hoặc "đột biến," cho con cháu của họ. Đây là quá trình mà các nhà nghiên cứu muốn hiểu rõ hơn, vì vậy đây là những tế bào mà họ muốn thu hoạch và nghiên cứu. Lian cho biết, vấn đề là hầu hết các tế bào bị đứt gãy này xác định đó là một vấn đề lớn với bộ gen và sẽ tự hủy thay vì cố gắng tự sửa chữa.

Để giảm tác dụng phụ độc hại của Cas9 và giúp các tế bào được chỉnh sửa tồn tại, nhóm của Lian đã giới thiệu một loại protein nhỏ được biết là có thể giúp các tế bào phát triển. Theo Lian, protein được bổ sung này đã ức chế sự chết của tế bào và cải thiện hiệu suất chỉnh sửa Cas9 lên đến 84%.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng modRNA có thể cải thiện các kỹ thuật chỉnh sửa gen khác, chẳng hạn như chỉnh sửa cơ sở. Chỉnh sửa cơ sở có thể loại bỏ gen hoặc sửa chữa các đột biến trong bộ gen bằng cách sử dụng một protein để thay đổi một nucleotide thay vì cắt cả hai sợi, như CRISPR đã làm.

Lian cho biết: “Chúng tôi đã chuyển các tế bào gốc bằng một protein chỉnh sửa cơ sở dựa trên plasmid hoặc một modRNA. "Phương pháp dựa trên modRNA của chúng tôi hiệu quả hơn bốn lần, ở mức 68%, so với kỹ thuật dựa trên plasmid, khoảng 16%, trong việc chỉnh sửa thành công bộ gen."

Theo Lian, khi nhiều phòng thí nghiệm chỉnh sửa gen cải thiện hiệu quả và hiệu quả chỉnh sửa gen, các nhà nghiên cứu sẽ có thể hiểu rõ hơn về gen và chức năng của chúng nhanh hơn.

Lian cho biết: “Cơ thể con người có hơn 20.000 gen, nhưng chúng tôi chỉ nghiên cứu chức năng của khoảng 10% trong số đó. "Việc kiểm tra mục đích của từng gen còn lại, tại một thời điểm, có thể mất cả đời. Sử dụng tế bào gốc được thiết kế từ các kỹ thuật chỉnh sửa gen hiệu quả cao của chúng tôi có thể đẩy nhanh quá trình này".

Nguồn Penn State 
- Thuocbietduoc.com.vn cung cấp thông tin về hơn 30.000 loại thuốc theo toa, thuốc không kê đơn. - Các thông tin về thuốc trên Thuocbietduoc.com.vn cho mục đích tham khảo, tra cứu và không dành cho tư vấn y tế, chẩn đoán hoặc điều trị. - Khi dùng thuốc cần tuyệt đối tuân theo theo hướng dẫn của Bác sĩ
- Chúng tôi không chịu trách nhiệm về bất cứ hậu quả nào xảy ra do tự ý dùng thuốc dựa theo các thông tin trên Thuocbietduoc.com.vn
Thông tin Thuốc và Biệt Dược
- Giấy phép ICP số 235/GP-BC.
© Copyright Thuocbietduoc.com.vn
- Email: contact@thuocbietduoc.com.vn