Tổng quan về liệu pháp gen, chỉnh sửa gen và bất hoạt gen

TÓM TẮT

Tổng quan – Hiện có nhiều phương pháp khác nhau để tác động vào trình tự gen và sự biểu hiện của gen. Liệu pháp gen bao gồm việc đưa một gen mới vào tế bào; chỉnh sửa gen là làm thay đổi trình tự DNA nguyên thủy của một gen hiện có; và im lặng gen sử dụng các kỹ thuật di truyền để làm giảm mức độ biểu hiện của một gen. Các liệu pháp này có thể nhắm mục tiêu đến nhiều loại tế bào khác nhau, được thực hiện bên ngoài cơ thể hoặc đưa trực tiếp vào bệnh nhân. Có nhiều loại vector với các đặc tính khác nhau (ví dụ: tích hợp hoặc không tích hợp, mức độ gây đáp ứng miễn dịch cao hay thấp). Ưu điểm và nhược điểm của một số vector thường dùng đã được mô tả ở trên. (Xem ‘Tổng quan’ ở dưới.)

Liệu pháp gen

• Rối loạn đơn gen – Đối với các rối loạn đơn gen khi cá thể mang biến thể gen gây bệnh, liệu pháp gen có thể được sử dụng để cung cấp một bản sao bình thường của gen hoặc một phiên bản gen biến đổi với các đặc tính đặc biệt, chẳng hạn như tăng cường hoạt tính. (Xem ‘Rối loạn đơn gen di truyền’ ở dưới.)
• Ung thư – Trong liệu pháp miễn dịch ung thư, liệu pháp gen có thể cung cấp cho tế bào T của bệnh nhân một thụ thể kháng nguyên chimeric (CAR) biến đổi, giúp tế bào T và tế bào khối u tiếp cận gần nhau hơn để tăng cường khả năng tiêu diệt tế bào u. Các vector adenovirus tiêu hủy u có thể nhân bản chọn lọc trong tế bào ung thư, dẫn đến ly giải tế bào hoặc tăng độ nhạy cảm với hóa trị và/hoặc xạ trị. (Xem ‘Điều trị ung thư’ ở dưới.)
• Tác dụng không mong muốn – Một mối lo ngại chính của liệu pháp gen là độc tính gen (gây ra các bất thường có hại cho các gen khác); điều này từng dẫn đến bệnh bạch cầu trong các thử nghiệm liệu pháp gen giai đoạn đầu. Mối lo ngại thứ hai là khả năng gây đáp ứng miễn dịch, có thể dẫn đến các phản ứng viêm cấp tính, đôi khi nghiêm trọng, và có khả năng gây thải ghép vector liệu pháp gen. Những lo ngại này đã được giải quyết đáng kể thông qua việc cải tiến các vector liệu pháp gen, dẫn đến một số ít liệu pháp được phê duyệt để sử dụng lâm sàng tại Hoa Kỳ vào năm 2017. (Xem ‘Các lo ngại tiềm tàng với liệu pháp gen’ ở dưới.)

Chỉnh sửa gen – Chỉnh sửa gen là việc thay đổi đặc hiệu tại một vị trí của gen hiện có. Việc chỉnh sửa trình tự di truyền đòi hỏi một vùng DNA phải được cắt bởi một enzyme endonuclease (ví dụ: hệ thống CRΙЅPR-Cas9) và hai đầu cắt được nối lại với nhau, thường là với một trình tự mới hoặc trình tự đã được sửa chữa được chèn vào giữa (hình 1).

Có nhiều tình huống lâm sàng mà việc chỉnh sửa gen tế bào soma (bao gồm cả tế bào gốc tạo máu) có thể mang lại hiệu quả, và một số nghiên cứu tiền lâm sàng cũng như lâm sàng giai đoạn đầu đã được thực hiện. Độ chính xác của việc nhận diện, cắt và sửa chữa DNA phải cực kỳ cao; các lo ngại về độ trung thực của quá trình chỉnh sửa cần được giải quyết. Các vấn đề đạo đức được áp dụng đối với việc chỉnh sửa dòng mầm sử dụng trứng, tinh trùng hoặc phôi. (Xem ‘Chỉnh sửa gen’ ở dưới.)

Im lặng gen

• Can thiệp RNA – Can thiệp RNA (RNAi) sử dụng các phương pháp phân tử (ví dụ: đưa vào oligonucleotide đối nghĩa [ASO] hoặc RNA kẹp tóc ngắn [shRNA]) tận dụng cơ chế bảo tồn tiến hóa để phân hủy RNA thông tin, từ đó làm giảm mức độ biểu hiện của một gen hoặc một nhóm gen. Một số liệu pháp im lặng gen đã có sẵn trên lâm sàng hoặc đang trong quá trình phát triển. (Xem ‘Im lặng gen’ ở dưới.)
• Liệu pháp biểu gen – Việc im lặng gen sử dụng các liệu pháp biểu gen được thảo luận trong một phần riêng. (Xem “Nguyên lý biểu gen”.)

Ví dụ lâm sàng – Các ứng dụng lâm sàng của những phương pháp này được thảo luận chi tiết hơn trong các bài tổng quan về các bệnh lý cụ thể mà chúng được áp dụng. Các liên kết chọn lọc đã được cung cấp ở trên. (Xem ‘Ứng dụng lâm sàng của liệu pháp gen’ ở dưới và ‘Ứng dụng lâm sàng của im lặng gen’ ở dưới.)