Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu do Đại học Osaka dẫn đầu đã giới thiệu một kỹ thuật mới gọi là NICER, dựa trên việc tạo ra nhiều điểm cắt nhỏ trên mạch đơn DNA bằng enzyme nickase.

Kỹ thuật chỉnh sửa gen truyền thống dựa trên CRISPR/Cas9 sử dụng RNA dẫn đường (guide RNA) và enzyme Cas9. Các RNA dẫn đường nhắm mục tiêu vào một vị trí DNA cụ thể và enzyme Cas9 bắt đầu phá vỡ cấu trúc DNA mạch đôi tại vị trí này. Sự phá vỡ mạch đôi này là chìa khóa để bắt đầu những thay đổi đối với DNA. Tuy nhiên, việc sửa chữa các đứt gãy mạch đôi có thể dẫn đến đột biến DNA ngoài ý muốn, cũng như sự tích hợp DNA ngoại sinh vào bộ gen, điều này gây lo ngại về an toàn cho các ứng dụng lâm sàng của công nghệ CRISPR/Cas9. Để giảm thiểu những đột biến ngoài ý muốn này, nhóm nghiên cứu do Đại học Osaka dẫn đầu đã nghiên cứu sử dụng Cas9 nickase, enzyme này tạo ra điểm các đứt gãy mạch đơn DNA, thường không gây đột biến khi được sửa chữa.

Tác giả chính của nghiên cứu Akiko Tomita cho biết: “Mỗi nhiễm sắc thể trong bộ gen có một bản sao ‘tương đồng’. "Sử dụng kỹ thuật NICER, các đột biến dị hợp tử - trong đó đột biến xuất hiện ở một nhiễm sắc thể nhưng không có ở bản sao tương đồng - được sửa chữa bằng cách sử dụng nhiễm sắc thể tương đồng không đột biến làm khuôn."

Đối với các thí nghiệm ban đầu, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các tế bào nguyên bào lympho người có đột biến dị hợp tử đã biết ở gen TK1. Khi các tế bào này được xử lý bằng nickase để tạo ra một điểm cắt đơn ở vùng TK1, hoạt động TK1 được phục hồi ở tốc độ thấp. Tuy nhiên, khi nickase gây ra nhiều điểm cắt ở vùng này trên cả hai nhiễm sắc thể tương đồng, hiệu quả chỉnh sửa gen đã được nâng cao khoảng 17 lần thông qua việc kích hoạt cơ chế sửa chữa tế bào.

Tác giả cao cấp Shinichiro Nakada cho biết: “Phân tích bộ gen sâu hơn cho thấy công nghệ NICER hiếm khi gây ra đột biến ngoài mục tiêu”. "Chúng tôi cũng rất vui khi thấy rằng NICER có thể khôi phục sự biểu hiện của các gen gây bệnh trong các tế bào có nguồn gốc từ các bệnh di truyền liên quan đến đột biến dị hợp tử."

Do công nghệ NICER không liên quan đến việc phá vỡ mạch đôi DNA hoặc sử dụng DNA ngoại sinh nên kỹ thuật này dường như là một giải pháp thay thế an toàn cho các phương pháp CRISPR/Cas9 thông thường. NICER có thể là một cách tiếp cận mới trong điều trị các bệnh di truyền do đột biến dị hợp tử gây ra.

Nguồn: Sciencedaily.com