Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Các nhà khoa học từ Đại học Chiết Giang (Trung Quốc) đã phát triển một phương tiện vận chuyển CRISPR-Cas9 mới hiệu quả hơn các hạt nano lipid (Lipid nanoparticles - LNPs) trong điều trị ung thư phổi. Phương pháp xử lý bằng nitơ lỏng nhanh chóng có thể chuyển đổi các tế bào khối u thành chất mang cho các công cụ chỉnh sửa gen nhắm mục tiêu vào bệnh ung thư trong cơ thể. Sốc lạnh giúp loại bỏ khả năng gây bệnh của tế bào khối u trong khi vẫn bảo tồn cấu trúc và chức năng của thụ thể bề mặt.

Trong mô hình chuột mắc bệnh ung thư phổi không tế bào nhỏ (non-small cell lung cancer  - NSCLC), hệ thống phân phối này được nạp CRISPR-Cas9, nhắm mục tiêu vào phổi một cách hiệu quả, loại bỏ khối u và kéo dài thời gian sống sót. Nhờ kỹ thuật bất hoạt bằng nitơ lỏng, các tế bào được thu nhận từ các khối u đã được phẫu thuật cắt bỏ, sinh thiết bằng kim hoặc dư thừa có thể được đông lạnh và sử dụng lại làm phương tiện cho các công cụ chỉnh sửa gen trong cuộc chiến chống ung thư.

Bài báo nghiên cứu “Cryo-shocked tumor cells deliver CRISPR-Cas9 for lung cancer regression by synthetic lethality”, tạm dịch là “Các tế bào khối u bị sốc lạnh mang CRISPR-Cas9 để điều trị ung thư phổi thông qua phương pháp gây chết tổng hợp” đã được xuất bản trên tạp chí Science Advances.

Phương tiện mang công cụ chỉnh sửa gen dựa trên tế bào

Hệ thống chỉnh sửa bộ gen CRISPR-Cas9 cho thấy nhiều hứa hẹn là một công cụ phát hiện và điều trị ung thư, nhiễm virus và các bệnh di truyền. Các vấn đề về sự thoái hóa hoặc biến tính của CRISPR-Cas9 trong máu và việc phân phối không hiệu quả là hai trở ngại đối với việc sử dụng rộng rãi trong lâm sàng.

Một vấn đề lớn với các vectơ mang CRISPR-Cas9 của virus và không phải virus hiện nay là chúng không thể nhắm mục tiêu chính xác vào các mô hoặc tế bào cụ thể. Hơn nữa, các vấn đề về khả năng miễn dịch, tác động của gen ngoài mục tiêu và độc tính ở liều giới hạn đã ngăn cản việc sử dụng thêm các phương tiện chuyển gen như virus và LNPs in vivo mặc dù hiệu quả chỉnh sửa gen của chúng cao.

Do có các thành phần protein tương đồng, các chất mang dựa trên tế bào cho thấy khả năng nhắm mục tiêu vượt trội hơn so với các vectơ mang gen tổng hợp và ngoại sinh. Thật không may, việc sử dụng lâm sàng một số loại tế bào sống bị hạn chế do khả năng gây độc hoặc gây bệnh sinh lý của chúng.

Tận dụng các tế bào bị sốc lạnh làm chất mang gen mục tiêu

Công trình hợp tác của Feng Liu và Minhang Xin cho thấy các tế bào khối u có thể bị bất hoạt và trở nên vô hại bằng cách ngâm chúng nhanh chóng trong nitơ lỏng trong khi vẫn giữ được tính toàn vẹn cấu trúc của chúng. Duy trì nhóm protein chức năng của các tế bào được xử lý bằng nitơ lỏng giúp tăng cường khả năng nhắm mục tiêu hiệu quả vào phổi thông qua tương tác của nó với các tế bào nội mô. Ngoài ra, các tế bào được xử lý với nitơ lỏng có các thụ thể tương đồng có thể cải thiện hiệu quả phân phối thuốc và nhắm mục tiêu tương đồng bằng cách gia tăng khả năng tương tác với các tế bào khối u. Do các tế bào được xử lý nitơ lỏng có kích thước lớn hơn và có điện thế cao hơn các phương tiện không có nguồn gốc tế bào nên hệ thống phân phối CRISPR-Cas9 này có nhiều khả năng được các mao mạch phổi bắt giữ hơn, giúp cải thiện khả năng được phổi giữ lại.

Liu, Xin và cộng sự đã sử dụng chiến lược phân phối thuốc CRISPR-Cas9 nhắm mục tiêu phổi để loại bỏ kinase phụ thuộc cyclin 4 (cyclin-dependent kinase  - CDK4) trong các khối u, dẫn đến gây chết tổng hợp ở mô hình chuột đột biến KRAS của NSCLC. Để vận chuyển CRISPR-Cas9 in vivo, các tế bào NSCLC đột biến KRAS không gây bệnh được bất hoạt lạnh đã được sử dụng như là một vectơ. Những tế bào này cho phép vận chuyển đến phổi hiệu quả cao thông qua bẫy thụ động bởi các mao mạch phổi kết hợp với sự tương tác và bám vào tế bào qua CD44 nhờ cấu trúc toàn vẹn của tế bào và CD44 - glycoprotein bề mặt tế bào được bảo tồn. Mặc dù hệ thống vận chuyển tế bào bất hoạt lạnh này có thể gây ra sự cắt bỏ CDK4 và làm chết các tế bào NSCLC có đột biến KRAS, nhưng nó không ảnh hưởng đến các tế bào bình thường khác.

Các tế bào được xử lý bằng nitơ lỏng giữ lại các kháng nguyên khối u, cho thấy chúng có thể hữu ích như một loại vắc-xin trong liệu pháp miễn dịch khối u. Theo đó, các tế bào được xử lý với nitơ lỏng có thể đóng vai trò là phương tiện phân phối thuốc điều hòa miễn dịch. Một ưu điểm khác của phương pháp xử lý bằng nitơ lỏng là nó cho phép tái sử dụng các tế bào thu được từ các khối u dư thừa, cắt bỏ sau phẫu thuật hoặc sinh thiết bằng kim.  
 
Nguồn: https://www.genengnews.com/topics/cancer/crispr-cas9-targets-lung-cancer-using-cryo-shocked-tumor-cells/