Tế bào gốc được chỉnh sửa bằng CRISPR tiết lộ nguyên nhân tiềm ẩn của chứng tự kỷ

Để cho phép nghiên cứu các nguyên nhân di truyền của chứng rối loạn phổ tự kỷ, một nhóm nghiên cứu của Đại học Kobe đã tạo ra một ngân hàng gồm 63 dòng tế bào gốc phôi chuột chứa các đột biến có liên quan chặt chẽ nhất với chứng rối loạn này. Thành tựu này có thể thực hiện được bằng cách phát triển một phương pháp mới và hiệu quả hơn để thay đổi bộ gen của tế bào gốc phôi.

Mặc dù người ta hiểu rõ rằng di truyền ảnh hưởng đến sự phát triển của chứng rối loạn phổ tự kỷ, nhưng vẫn chưa ai có thể xác định chính xác nguyên nhân và cơ chế. Để nghiên cứu bối cảnh sinh học của bệnh, các nhà nghiên cứu sử dụng các mô hình: Các mô hình tế bào cho phép chúng ta nghiên cứu cách các thay đổi trong gen ảnh hưởng đến hình dạng và chức năng của tế bào, trong khi các mô hình động vật cho thấy cách thay đổi trong các thành phần tế bào của nó ảnh hưởng đến sức khỏe và hành vi. Mặc dù có sự khác biệt đáng kể giữa chuột và người, nhiều gen gây bệnh rất giống nhau và gây ra các tình trạng tương tự ở các loài này. "Tuy nhiên, một trong những vấn đề là thiếu một mô hình sinh học chuẩn hóa để nghiên cứu tác động của các đột biến khác nhau liên quan đến chứng rối loạn phổ tự kỷ. Điều này khiến việc tìm ra, ví dụ, liệu chúng có tác động chung hay tác động cụ thể đối với một số loại tế bào nhất định trở nên khó khăn", nhà khoa học thần kinh TAKUMI Toru của Đại học Kobe giải thích.

Vì vậy, mười hai năm trước, Takumi và nhóm của ông đã bắt đầu hành trình thay đổi điều đó. Là những chuyên gia nghiên cứu mô hình chuột mắc chứng rối loạn này, họ đã kết hợp một kỹ thuật thao tác thông thường đối với tế bào gốc phôi chuột — các tế bào có thể phát triển thành hầu như bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể — với hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR mới được phát hiện, có độ đặc hiệu cao và dễ xử lý. Phương pháp mới này tỏ ra rất hiệu quả trong việc tạo ra các biến thể di truyền của các tế bào này và cho phép nhóm nghiên cứu của Đại học Kobe sản xuất một ngân hàng gồm 63 dòng tế bào gốc phôi chuột của các biến thể di truyền có liên quan chặt chẽ nhất đến chứng rối loạn phổ tự kỷ.

Trong tạp chí Cell Genomics , Takumi và nhóm của ông hiện đã công bố rằng họ có thể phát triển các tế bào của mình thành nhiều loại tế bào và mô khác nhau, thậm chí tạo ra những con chuột trưởng thành với các biến thể di truyền của chúng. Chỉ riêng việc phân tích những biến thể này đã chứng minh rằng các dòng tế bào của chúng là mô hình phù hợp để nghiên cứu chứng rối loạn phổ tự kỷ. Tuy nhiên, các dòng tế bào cũng cho phép họ tiến hành phân tích dữ liệu quy mô lớn để xác định rõ ràng các gen hoạt động bất thường và loại tế bào nào là trường hợp này. 

Một trong những điều mà phân tích dữ liệu đưa ra ánh sáng là các đột biến gây ra chứng tự kỷ thường dẫn đến việc các tế bào thần kinh không thể loại bỏ các protein bị biến dạng. Takumi giải thích rằng "Điều này đặc biệt thú vị vì việc sản xuất protein tại chỗ là một đặc điểm độc đáo ở các tế bào thần kinh và việc thiếu kiểm soát chất lượng các protein này có thể là yếu tố gây ra các khiếm khuyết ở tế bào thần kinh".

Nhà khoa học thần kinh của Đại học Kobe hy vọng rằng thành tựu của nhóm ông, đã được cung cấp cho các nhà nghiên cứu khác và có thể được tích hợp linh hoạt với các kỹ thuật phòng thí nghiệm khác và điều chỉnh theo các mục tiêu khác, sẽ là nguồn tài nguyên vô giá cho cộng đồng khoa học nghiên cứu chứng tự kỷ và cố gắng tìm ra mục tiêu thuốc. Ông nói thêm: "Điều thú vị là các biến thể di truyền mà chúng tôi nghiên cứu cũng có liên quan đến các rối loạn thần kinh tâm thần khác như tâm thần phân liệt và rối loạn lưỡng cực. Vì vậy, thư viện này cũng có thể hữu ích để nghiên cứu các tình trạng khác nữa".

Nguồn  Đại học Kobe