Năm 2012, Thorsten Stafforst (Đại học Tübingen, Đức) đã có bước ngoặt lớn trong sự nghiệp nghiên cứu của mình. Nhóm nghiên cứu của ông đã phát hiện ra rằng, bằng cách liên kết các enzyme với các chuỗi RNA được thiết kế, có thể giúp thay đổi trình tự các phân tử RNA thông tin (mRNA) trong các tế bào. Về bản chất, điều này có thể giúp họ viết lại các hướng dẫn cho bộ gen trong quá trình tạo ra các protein. Về mặt lý thuyết, quá trình này có thể phục vụ để điều trị nhiều bệnh, kể cả những bệnh có nền tảng di truyền, bằng cách can thiệp để thay đổi số lượng hoặc loại protein muốn tạo ra. Tuy vậy, khi công bố kết quả nghiên cứu, Stafforst gặp rất nhiều khó khăn. Kết quả nghiên cứu của ông bị lu mờ bởi những nghiên cứu đã được công bố vài tháng trước đó về CRISPR-Cas9. Với những ưu điểm của mình, CRISPR-Cas9 trở thành chủ đề “hot” trong các phòng thí nghiệm về biến đổi gen; đã có nhiều công ty khởi nghiệp được sinh ra từ việc sử dụng công nghệ này để phát triển thuốc và phương pháp điều trị.

Tuy nhiên sau một thời gian, việc ứng dụng công cụ CRISPRCas9 vào trị liệu đã không dễ dàng như mong đợi ban đầu. Việc sử dụng enzym Cas9 đã kích hoạt phản ứng của hệ miễn dịch và gây ra những thay đổi ngẫu nhiên, không thể kiểm soát cho bộ gen một cách vĩnh viễn. Ngược lại, kỹ thuật điều chỉnh gen bằng RNA cho phép các bác sĩ lâm sàng chỉnh sửa một cách tạm thời để loại bỏ những đột biến trong protein, làm ngừng sự sản xuất của protein hoặc thay đổi cách chúng hoạt động trong các cơ quan nội tạng và mô riêng biệt, bất kỳ lỗi nào xuất hiện bởi liệu pháp điều trị sẽ được làm sạch mà không bị tồn tại mãi trong bộ gen như kỹ thuật Cas9. Chính vì ưu điểm này, kỹ thuật chỉnh sửa RNA đang dần lấy lại sự quan tâm của cộng đồng khoa học.

Kỹ thuật chỉnh sửa RNA và những bước phát triển

Các nhà khoa học đã nỗ lực trong ba thập kỷ qua để tìm hiểu chính xác những gì mà kỹ thuật chỉnh sửa RNA có thể mang lại. Sự chỉnh sửa chỉ diễn ra trên các chuỗi RNA đôi, đôi khi xuất hiện trong tế bào dưới dạng các yếu tố điều tiết, hoặc virus. Một số người đã suy đoán rằng, các protein ADAR (enzyme adenosine deaminase hoạt động trên RNA) tiến hóa như một sự bảo vệ chống lại virus, nhưng nhiều loại virus có RNA chuỗi đôi lại không bị ảnh hưởng bởi các enzyme. Việc chỉnh sửa có thể phục vụ chức năng điều tiết, nhưng hầu hết các mô trưởng thành không thể tạo ra mức protein cao cần thiết cho quá trình chỉnh sửa.

Nhà sinh hóa Brenda Bass (Đại học Utah, Salt Lake, Hoa Kỳ) là một trong những người đầu tiên xác định ADAR trong phôi ếch. Cô cho biết không ai tìm thấy một vai trò cụ thể cho những thay đổi được thực hiện đối với các RNA không mã hóa protein, chúng chiếm phần lớn các phân tử được chỉnh sửa. Việc chỉnh sửa có thể phục vụ để bảo vệ các chuỗi RNA đôi khỏi sự tấn công của miễn dịch. Bass nghi ngờ rằng các ADAR chỉnh sửa các bản sao chuỗi đôi, thêm inosine như một cách để nói với cơ thể là hãy để chúng yên. Các enzyme dường như cũng có vai trò trong sự phát triển phôi thai: những con chuột thiếu gen ADAR chết trước khi sinh hoặc sau khi sinh không bao lâu. Điều này đã thu hút nhà sinh vật học Joshua Rosenthal (Đại học Puerto Rico, Hoa Kỳ). Năm 2013, nhóm nghiên cứu của ông đã tái cấu trúc các enzyme ADAR và gắn chúng để hướng dẫn các RNA liên kết với một điểm cụ thể trong một mRNA, tạo ra một chuỗi kép. Nhờ đó, họ đã có thể chỉnh sửa các bản sao trong phôi ếch và thậm chí trong các tế bào người trong nuôi cấy.

Sau một thời gian, nhiều yếu tố hội tụ đã khiến cho những phát hiện của Rosenthal và Stafforst được cộng đồng khoa học chú ý. Năm 2018, Cơ quan Quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã phê duyệt liệu pháp đầu tiên sử dụng RNA can thiệp (RNAi). Sự chấp thuận này đã mở ra cơ hội cho các liệu pháp khác liên quan đến tương tác mRNA. Nhiều người cho rằng, chỉnh sửa RNA là một thay thế quan trọng cho CRISPR. Công nghệ CRISPR đang có sức hút lớn, nhưng kỹ thuật chỉnh sửa DNA này có thể gây ra các đột biến ngoài mong muốn trong các phần khác của bộ gen và có thể tạo ra các vấn đề không mong đợi mới.

Mặc dù còn rất nhiều việc phải làm để công nghệ chỉnh sửa RNA đi đến sự hoàn hảo, song nhiều công ty trong lĩnh vực chỉnh sửa DNA đã tuyên bố sẽ tập trung vào RNA. Thách thức đối với ngành công nghiệp này là tìm ra cách tốt nhất để đưa các RNA dẫn hướng vào trong tế bào mà không gây ra phản ứng miễn dịch hoặc khiến tế bào bị suy giảm.

Ntptuong