Chỉnh sửa bộ gen
Với hệ thống CRISPR-Cas9, có thể sửa đổi bộ gen của bất kỳ sinh vật nào - ví dụ, vi khuẩn, động vật, thực vật hoặc của con người - một cách có mục tiêu và chính xác. Trong bối cảnh này, người ta cũng nói đến chỉnh sửa bộ gen và giải phẫu bộ gen. Phương pháp này được mô tả lần đầu tiên vào năm 2012 và hiện đang được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới (Jinek et al., 2012). Hệ thống CRISPR-Cas9 được phát triển bắt đầu từ một cơ chế bảo vệ thích nghi hệ thống miễn dịch of vi khuẩn. Nó cho phép các sinh vật nhân sơ loại bỏ các DNA không mong muốn và lây nhiễm, ví dụ, từ thực khuẩn hoặc plasmid.
- CRISPR là viết tắt của. Nó là các chuỗi DNA lặp đi lặp lại trong bộ gen của vi khuẩn.
- Cas9 là viết tắt của.
Cách thức thực hiện
Hệ thống CRISPR-Cas9 hoạt động như thế nào? Protein Cas9 là một cái gọi là endonuclease, tức là một loại enzyme cắt axit nucleic và trong trường hợp này là sợi kép DNA. Cas9 được liên kết với RNA có chứa, ngoài một phần không đổi, một phần biến đổi nhận biết trình tự DNA đích cụ thể. Phần RNA này được gọi là sgRNA (RNA dẫn đường nhỏ). SgRNA tương tác với DNA được cắt bởi nuclease. Kết quả là đứt gãy sợi kép có thể được hoàn thành bằng cơ chế sửa chữa của chính tế bào. Điều này có thể dẫn đến các đột biến được quan tâm, ví dụ, trong tạo giống cây trồng. Một khuôn mẫu RNA cũng có thể được sử dụng để chèn một đoạn gen mới, ví dụ như để khôi phục chức năng của một gen bị lỗi. Cuối cùng, nó cũng có thể được sử dụng để bất hoạt các gen gây bệnh. Đối với hệ thống CRISPR-Cas để nhập các ô, một phương pháp phân phối cũng được yêu cầu. Ví dụ, vectơ virus, liposome hoặc phương pháp vật lý có thể được sử dụng cho mục đích này. Hệ thống này khác với các phương pháp khác ở tính đơn giản tương đối, tính phổ biến, tốc độ và giá cả. Về nguyên tắc, CRISPR-Cas có thể được áp dụng trực tiếp cho người hoặc cho các tế bào được lấy ra từ bệnh nhân, được sửa đổi, nhân giống và sau đó được đưa vào sử dụng lại. Đây được gọi là điều trị ex vivo hoặc tự thân cấy ghép.
Chỉ định
CRISPR-Cas9 ngày nay đã đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu và sản xuất thuốc, chỉ vài năm sau khi phương pháp này được mô tả. Trong tương lai, liệu pháp gen bổ sung thuốc sẽ được phát triển. Các ứng dụng y tế tiềm năng là rất nhiều. Chúng bao gồm, ví dụ, nghiêm trọng bệnh di truyền như là Bệnh teo cơ Duchenne, xơ nang, các bệnh truyền nhiễm như HIV và viêm gan, bệnh ưa chảy máu và ung thư. CRISPR-Cas9 và các phương pháp chỉnh sửa bộ gen tương tự lần đầu tiên mở ra khả năng không chỉ điều trị bệnh theo triệu chứng mà còn chữa bệnh ở mức độ thông tin di truyền.
Các tác động bất lợi và rủi ro
Một vấn đề tiềm ẩn là tính chọn lọc của phương pháp. Có thể CRISPR có thể gây ra những thay đổi di truyền tại các vị trí không mong muốn khác trong bộ gen. Chúng được gọi là “hiệu ứng ngoài mục tiêu”. Những điều này có thể nguy hiểm và dẫn đến tác dụng phụ. Ngoài ra, hiệu quả của hệ thống vẫn cần được tăng lên. Ở người, ngoài tế bào xôma và tế bào gốc, tế bào mầm cũng có thể bị thao túng, dẫn đến di truyền các gen bị thay đổi. Ví dụ, người ta đã chứng minh rằng CRISPR-Cas9 có thể được áp dụng cho phôi thai, làm dấy lên nỗi sợ hãi về "những đứa trẻ thiết kế" và có khả năng gây ra những hậu quả sâu rộng cho sự phát triển trong tương lai của nhân loại. Sự can thiệp của quân đội Đức gây nhiều tranh cãi và bị cấm ở hầu hết các quốc gia.
