Công nghệ chỉnh gene CRISPR gây ra hàng trăm đột biến không ngờ

Được đánh giá là một trong những phát minh có khả năng biến đổi nhất trong y học hiện đại nhưng CRISPR-Cas9 có nhiều nguy cơ hơn chúng ta tưởng.

Hàng trăm đột biến ngoài mục tiêu trong bộ gene mới phát hiện đã không được dự đoán bởi các thuật toán máy tính mà các nhà nghiên cứu sử dụng rộng rãi để tìm kiếm các hiệu ứng không mong muốn trước đó.

Chúng ta bắt đầu nghe về CRSPR-Cas9 cách đây vài năm, khi công nghệ này đã được giới thiệu như là một cuộc cách mạng do khả năng thực hiện các sửa đổi cụ thể đối với DNA của con người, động vật và thực vật khác.

Kỹ thuật này hoạt động như một công cụ “cắt và dán” sinh học, trong đó, các nhà nghiên cứu sử dụng một protein để tìm ra một gene đặc biệt và cắt nó ra khỏi hệ gene, thay thế nó bằng DNA khác. Ví dụ, chúng ta có thể trao đổi một gene khiếm khuyết lấy gene khỏe mạnh.

Trong những năm gần đây, nó đã được sử dụng trong nhiều nghiên cứu bởi tiềm năng rất lớn của mình. CRSPR được đưa vào trung tâm kiểm soát ung thư, sửa chữa một đột biến gây mù, điều trị bệnh di truyền ở động vật sống, và thậm chí thay đổi phôi người để tìm ra nguyên nhân gây vô sinh và sẩy thai…

Nhưng nghiên cứu xuất hiện trên ấn bản sắp tới của Nature Methods cho thấy, công nghệ tạo ra một cuộc cách mạng chỉnh sửa gene đã bị phát hiện là nguyên nhân gây ra hàng trăm đột biến không mong muốn trong bộ gene.

Điều này dấy lên hồi chuông báo động nghiêm trọng, đặc biệt với các nhà khoa học đã thử nghiệm công nghệ nói trên ở người.

Stephen Tsang, đến từ Trung tâm Y tế Đại học Columbia, cho biết: "Chúng tôi cảm thấy rằng điều quan trọng là cộng đồng khoa học phải xem xét những nguy cơ tiềm tàng của tất cả các đột biến ngoài mục tiêu gây ra bởi CRISPR, bao gồm các đột biến nucleotide và đột biến ở những vùng không mã hóa của bộ gene".

Chính vì vậy, Tsang và nhóm của ông đã tiến hành sàng lọc toàn bộ bộ gene của một sinh vật sống đã trải qua quá trình chỉnh sửa gene CRISPR và phát hiện ra rằng các đột biến không mong muốn có thể xuất hiện trong các khu vực hoàn toàn không liên quan đến các gene mục tiêu.

Những nghiên cứu trước đây đã bỏ qua những đột biến này vì họ đã sử dụng các thuật toán máy tính được thiết kế để xác định và quét các vùng trên bộ gene có nhiều khả năng bị ảnh hưởng dựa trên những gì đã được chỉnh sửa.

"Các thuật toán tiên đoán này dường như có hiệu quả khi CRISPR được thực hiện trong các tế bào hoặc các mô trên đĩa, nhưng toàn bộ trình tự bộ gene không được sử dụng để tìm kiếm tất cả các tác động ngoài mục tiêu trong động vật sống", một người trong nhóm nghiên cứu, Alexander Bassuk thuộc Đại học Iowa, giải thích.

Tsang và nhóm của ông đã giải mã toàn bộ bộ gene của 2 con chuột đã được chỉnh sửa gene bằng công cụ CRISPR trong một nghiên cứu trước đó. Họ tìm kiếm bất kỳ đột biến nào liên quan đến công nghệ này, bao gồm cả những biến đổi chỉ làm thay đổi một phân tử nucleotide - chất tạo thành DNA và RNA.

Họ đã phát hiện ra rằng kỹ thuật này thành công trong việc điều chỉnh một gene gây mù ở chuột, nhưng 2 con chuột có hơn 1.500 đột biến nucleotide đơn ngoài ý muốn, và xóa, chèn lớn hơn hơn 100 lần.

Nhóm nghiên cứu cho biết: "Không có đột biến DNA nào trong số này được dự đoán bởi các thuật toán máy tính được các nhà nghiên cứu sử dụng rộng rãi để tìm kiếm các hiệu ứng không mong muốn trước đó”.

Mặc dù đã có dấu hiệu đột biến ngoài mục tiêu xảy ra trong các thử nghiệm sơ bộ, nhưng người ta vẫn chưa ngăn chặn được công nghệ này trên con đường xâm nhập vào thử nghiệm và chữa trị ở người. Cuộc thử nghiệm lâm sàng đầu tiên sử dụng CRISPR lên các đối tượng thực tế đang được tiến hành ở Trung Quốc, Mỹ và không xa là Anh.

Trên thực tế, một số nhà nghiên cứu dự đoán rằng công nghệ này sẽ sớm gây ra một sự cạnh tranh khốc liệt giữa Trung Quốc và Mỹ, một cuộc đua tương tự như cuộc chiến không gian Space Race. Carl June, một chuyên gia về miễn dịch học từ Đại học Pennsylvania và là cố vấn khoa học thử nghiệm CRISPR của Mỹ, đã nói: "Tôi nghĩ rằng điều này sẽ kích hoạt "Sputnik 2.0", một cuộc đấu tranh về tiến bộ y sinh học giữa Trung Quốc và Hoa Kỳ".

Rõ ràng, việc tìm kiếm ra các đột biến không mong đợi không có nghĩa là CRISPR không phù hợp để sử dụng trên con người mà là chúng ta cần tiến hành thêm nhiều nghiên cứu để xem những kết quả này có thể được nhân rộng trong các mẫu lớn hơn ở trên con người hay không.

Bên cạnh đó, phát hiện cũng chỉ ra rằng phương pháp điều trị y tế có thể có tác dụng phụ nghiêm trọng và lâu dài khác mà các xét nghiệm của chúng ta đã không chỉ ra được.

Các nhà nghiên cứu đang kêu gọi thử nghiệm sàng lọc kỹ hơn các đột biến ngoài mục tiêu nhằm áp dụng cho nghiên cứu CRISPR ngay lập tức.

"Chúng tôi vẫn lạc quan về CRISPR. Chúng tôi là bác sĩ, và chúng tôi biết rằng mọi liệu pháp mới đều có một số tác dụng phụ tiềm tàng, nhưng cần phải biết chúng là gì”, một trong những người trong nhóm, Vinit Mahajan của Đại học Stanford, nói.

Theo Khampha.vn