Khoa học - Y dược

Nghiên cứu lớn nhất về đột biến CRISPR-Cas9 tạo ra công cụ dự đoán cho chỉnh sửa gen (21/12/2018)

Nghiên cứu lớn nhất về CRISPR cho đến nay đã phát triển một phương pháp dự đoán chính xác đột biến CRISPR-Cas9 tạo ra khi chỉnh sửa gen của một tế bào. Các nhà nghiên cứu tại Viện Wellcome Sanger đã tiến hành chỉnh sửa 40.000 mẫu ADN khác nhau và phân tích một tỷ chuỗi ADN thu được để tìm hiểu những tác động của việc chỉnh sửa gen cũng như phát triển một công cụ dự đoán các kết quả. Điều này sẽ hỗ trợ các nhà nghiên cứu đang sử dụng CRISPR-Cas9 để nghiên cứu cơ chế bệnh và thuốc nhắm đích.

Protein Cas9 liên quan đến RISPR (màu trắng) dựa trên Cơ sở dữ liệu Protein ID 5AXW.

Ảnh: Thomas Splettstoesser (Wikipedia, CC BY-SA 4.0)

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Biotechnology, có thể giúp các nhà khoa học dự đoán được các trình tự tốt nhất, giúp cho việc thực hiện chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 đảm bảo hơn, rẻ hơn và hiệu quả hơn.

CRISPR-Cas9 là công nghệ chỉnh sửa gen cho phép các nhà nghiên cứu cắt ADN ở bất kỳ vị trí nào trong bộ gen, để tạo đột biến và chặn các gen cụ thể. Công nghệ quan trọng này được các nhà khoa học trên toàn thế giới sử dụng để nghiên cứu gen đóng vai trò quan trọng đối với các trạng thái, bệnh lý khác nhau, từ ung thư đến các bệnh hiếm gặp. Nó cũng đang được thử nghiệm để điều chỉnh các đột biến có hại trong gen của người.

Một RNA định hướng cụ thể liên kết với một trình tự chính xác của ADN mục tiêu, điều khiển “cây kéo” Cas9 cắt ADN ở đúng vị trí mong muốn. Tuy nhiên, rất khó để có thể dự đoán chính xác những đột biến cuối cùng, vì những thay đổi tiếp theo thường xảy ra khi tế bào sửa chữa đoạn đứt, nối lại hai đầu cắt của ADN.

Để nghiên cứu điều này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra hơn 40.000 cặp ADN mục tiêu và RNA định hướng khác nhau và thực hiện chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9. Bằng cách giải trình tự sâu mỗi cặp trong các tế bào khác nhau, họ đã có thể phân tích chi tiết cách thức DNA bị cắt và nối lại. Nhóm nhận thấy việc sửa chữa phụ thuộc vào trình tự chính xác của ADN và định hướng cũng như phát hiện ra nó có thể tái sản xuất trong cùng một trình tự.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng số lượng lớn dữ liệu trình tự để tạo ra một công cụ tính toán bằng máy, tạo ra các quy tắc chung để xác định kết quả của việc sửa chữa. Chương trình này được gọi là FORECasT, cho phép dự đoán trình tự gen được sửa chữa, chỉ cần sử dụng chuỗi ADN được nhắm mục tiêu.

Tiến sĩ Luca Crepaldi, Viện Wellcome Sanger cho biết: "Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu lớn nhất, toàn diện nhất về CRISPR-Cas9 cho đến nay, và phân tích hơn một tỷ chuỗi ADN. Chúng tôi đã chứng minh được các trình tự mục tiêu cụ thể đã được sửa chữa bởi tế bào theo cùng một cách, cho thấy cơ chế tế bào có thể tái sản xuất được”.

Theo tiến sĩ Felicity Allen: "Từ phát hiện ADN tái tạo tự sửa chữa sau khi chỉnh sửa CRISPR-Cas9, kết hợp với số lượng lớn dữ liệu trình tự chúng tôi đã tạo ra, chúng ta có thể tạo ra một công cụ dự đoán bằng máy tính. Các công cụ của chúng tôi có khả năng dự đoán các đột biến chính xác từ việc chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9, chỉ từ chuỗi ADN mục tiêu. Chúng ta có thể tiết kiệm được thời gian và tài nguyên cho các ứng dụng CRISPR-Cas9 trong tương lai, và tất cả các nhà nghiên cứu đều có thể sử dụng chỉnh sửa gen để nghiên cứu về các tình trạng sức khỏe và bệnh tật".

Tiến sĩ Leopold Parts, tác giả của bài báo cho biết: “CRISPR-Cas9 là một hệ thống cực kỳ quan trọng trong việc đưa các đột biến vào ADN để nghiên cứu và các mục đích điều trị tiềm năng. Nghiên cứu của chúng tôi giúp các nhà khoa học hiểu rõ hoạt động của nó và phương pháp chuyển đổi của chúng tôi giúp dự đoán chính xác hơn ảnh hưởng của mỗi chỉnh sửa CRISPR-Cas9 trong tế bào. Từ đó các thí nghiệm chỉnh sửa sẽ được thiết kế hiệu quả hơn và có thể dẫn đến các ứng dụng điều trị trong tương lai".

Nguồn: P.K.L (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 12/12/2018