Số điện thoại: 024 6683 9670
[Vietnamese]
[English]

Các công cụ chỉnh sửa Gen (Kỳ 1)

13/08/2015

Tiến sĩ Dieter C. Gruenert là một Giáo sư tai mũi họng – phẫu thuật đầu và cổ tại Đại học California, San Francisco (USCF) và nhi khoa tại Đại học Vermont (UVM). Ông có bằng Tiến sĩ Lý sinh Đại học California, Berkeley và là một nghiên cứu sinh bậc sau Tiến sĩ về ung thư tại Viện Nghiên cứu Ung thư thực nghiệm Thụy Sĩ (L’Institut Suisse de Recherche Expérimentale sur le Cancer) ở Lausanne. Ông cũng từng là đồng Giám đốc của Trung tâm Nòng cốt Trị liệu Gen tại UCSF, Giám đốc Bộ phận Di truyền học Phân tử người tại UVM và đứng đầu Chương trình Nghiên cứu Tế bào gốc tại Trung tâm Y tế Thái Bình Dương California. Nghiên cứu của ông tập trung vào phát triển chỉnh sửa cấu trúc gen và liệu pháp tế bào cho các bệnh di truyền và ung thư.

Hỏi: Ông có thể cung cấp một số khía cạnh lịch sử trong chỉnh sửa gen?

Đáp: Chúng tôi đã bắt đầu công việc chỉnh sửa gen vào đầu những năm 1990 và đã trình bày một số công trình tại cuộc họp Liệu pháp gen Cold Sping Harbor năm 1992. Chúng tôi đã phát triển một chiến lược thay thế tương đồng (SFHR) đoạn nhỏ (của DNA) để nhắm đến gen xơ nang (CF) trong tế bào biểu mô đường dẫn khí và đã chứng minh rằng các tế bào này trải qua sự chỉnh sửa về gen.

Hỏi:  Tại sao lĩnh vực này lại không phát triển ở thời điểm đó như ngày nay?

Đáp: Một trong những lý do chính là đã có nhiều sự chú trọng vào các liệu pháp dựa trên cDNA tại thời điểm đó. Lập luận của chúng tôi là nếu sắp có biểu hiện tế bào độc lập của gen chuyển đổi thì sau đó nó sẽ không theo quy định của một tế bào cụ thể biểu hiện gen. Vì thế, chúng tôi quyết định đi một con đường khác và đi vào trong tế bào để thử phương pháp “phẫu thuật di truyền”. Trong công trình được công bố năm 1996, chúng tôi đã nâng cao hiệu quả của định hướng gen. Tuy nhiên, kinh phí tài trợ cho công trình này không được dồi dào như đối với các liệu pháp dựa trên cDNA, vì thế rất khó đạt được tiến bộ đáng kể với công nghệ này. Nhìn chung ,liệu pháp gen có một trở ngại lớn khác vào năm 1999 với cái chết của bệnh nhân đầu tiên, Jesse Gelsinger. Mãi đến đầu những năm 2000, với những nghiên cứu trong việc sử dụng các nuclease ngón tay kẽm (Zinc finger nuclease - ZFNs), tiếp theo là các nghiên cứu về những nuclease tác động giống chất kích hoạt phiên mã (Transcription activator-like effector nucleases - TALENs) và nhóm các đoạn ngắn đối xứng lặp lại thường xuyên (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats - CRISPs), mọi việc đã tiến triển hơn.

Hỏi: Ông đã dùng những công cụ nào cho chỉnh sửa gen và ông có thể nêu ra một số điểm giống và khác của các công cụ này?

Đáp: Khái niệm sử dụng các endonuclease để mở đầu các gãy kép đã xuất hiện một thời gian nhưng không ai từng làm điều này với bất kỳ đặc tính nào ngoài công việc với các homing endonuclease (được bảo vệ bởi Cellectis, Pháp) và sau đó là đặc tính lớn hơn trong các nghiên cứu với ZFNs. Khi Sangamo Bioscience tiếp nhận việc cấp giấy phép cho ZFNs, giấy phép trở nên quá đắt để các phòng thí nghiệm nghiên cứu sẵn sàng tiếp cận với công nghệ này. Bởi vì ZFNs không thực sự thân thiện với người sử dụng trong xây dựng và sàng lọc nên chúng tôi đã không sử dụng ứng dụng tiềm năng này để tăng cường chỉnh sửa gen với gãy kép DNA (DSBs) cho đến khi có TALENs. TALENs đã được công khai sẵn sàng và thân thiện với người sử dụng hơn nhiều. Chúng tôi vẫn đang sử dụng TALENs vì cảm thấy chúng có nhiều đặc trưng và linh hoạt hơn CRISPRs. Trong khi CRISPRs dễ dàng được tạo ra thì chúng có các hạn chế. Như trường hợp với các endonuclease định hướng, mối quan tâm chính là các hiệu ứng ngoài định hướng và chúng tôi thật sự không biết mức độ nào thì sẽ xảy ra sự cố. Việc giới thiệu về các hệ thống ZFNs, TALENs hoặc CRISPR/Cas9 đều liên quan tới việc cung cấp một plasmid mã hóa cho một protein lạ có khả năng gây miễn dịch. Thành phần khác của hệ thống định hướng gen là DNA nguồn được hiến. Chúng tôi ưu tiên không dùng các plasmid cho DNA nguồn được hiến của chúng tôi mà sử dụng các đoạn DNA, cả chuỗi đơn hay kép, chủ yếu tương đồng với chuỗi định hướng mà chúng tôi muốn sửa đổi (trừ những thay đổi cơ bản chúng tôi muốn giới thiệu, ví dụ như để sửa đổi một chuỗi đột biến) và vì thế, có được sự sửa đổi liền mạch. Bằng cách này, chúng tôi không để lại dấu vết trong DNA của bộ gen.

Xem thêm: Các công cụ chỉnh sửa Gen (Kỳ 2)

Hỏi: Ông có lời khuyên nào cho các nhà quản lý phòng thí nghiệm đang tìm kiếm đánh giá và sử dụng các công cụ chỉnh sửa gen?

Đáp: Cần biết bạn đang làm việc với gì và làm thế nào để áp dụng nó vào hệ thống của bạn. Hãy đảm bảo rằng bất kỳ công cụ/nền tảng nào mà bạn chọn đều sẽ không làm gián đoạn các con đường mà bạn đang tìm kiếm để đánh giá. Thực hiện một so sánh cho tất cả các công cụ có sẵn. Nếu bạn không quan tâm về các sự kiện ngoài định hướng thì CRISPR/Cas9 khá tốt, nhưng nếu bạn quan tâm về các hiệu ứng ngoài định hướng thì hãy chọn CRISPR/Cas9 nickase hoặc TALENs, lưu ý là phát triển TALENs đặc trưng với allele dễ hơn CRISPRs. ZFNs luôn là một lựa chọn nhưng chúng hơi cồng kềnh hơn trong xử lý và thời gian sản xuất khi so sánh với các nền tảng endonuclease định hướng khác. Hầu hết các phòng thử nghiệm với nhân sự có năng lực có thể sử dụng các công nghệ TALENs hay CRISPR/Cas9. Hãy làm quen với tài liệu và cẩn thận với quảng cáo thổi phồng dù nó đến từ các công ty cung cấp hay các nhà khoa học khác. Các giấy tờ sẽ cho bạn biết các phòng thử nghiệm tạo ra các chất thử của riêng họ hay mua từ một công ty và sau đó bạn có thể đánh giá dữ liệu và xem nếu nó là thật hay còn xảy ra vấn đề.

Theo www.labmanager.com