Bài viết bởi TS. Đào Thị Mai Lan – Viện nghiên cứu Tế bào gốc và Công nghệ gen Vinmec

Hiện nay công nghệ CRISPR đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực từ cây trồng, vật nuôi, nông nghiệp, y học… Trong lĩnh vực y học, các nhà khoa học đã ứng dụng công nghệ CRISPR để chữa các bệnh di truyền.

CRISPR được viết tắt của những chữ cái đầu của cụm từ Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. CRISPR được phát hiện lần đầu tiên ở trong vi khuẩn và vi khuẩn cổ năm 1987 (Ishino et al., 1987). Tại thời điểm đó, CRISPR được mô tả là một họ các trình tự DNA ngắn xuôi ngược lặp lại (đọc theo hướng xuôi hay ngược thì đều có trình tự DNA giống nhau) và các trình tự này được ngăn cách với nhau bởi các vùng đệm (spacer). Tuy nhiên các nhà khoa học vẫn chưa biết chức năng của vùng CRISPR này là gì. Năm 2012, lần đầu tiên công nghệ CRISPR được áp dụng làm kĩ thuật chỉnh sửa hệ gen nhờ công trình nghiên cứu của nhóm tác giả Jennifer Doudna và Emmanuelle Charpentier tại trường đại học California (Jinek et al., 2012). Trong nghiên cứu này nhóm tác giả đã đưa vào trong tế bào một phức hệ bao gồm enzyme Cas9 nuclease và RNA dẫn đường (guide RNA) tự thiết kế để cắt đoạn DNA tại những vị trí mong muốn.

Sau điều tra và nghiên cứu này, hàng loạt những nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật CRISPR đã được triển khai tạo nên sự bùng nổ về công nghệ CRISPR trong những năm sau đó. Hiện nay rất nhiều tân tiến trong việc ứng dụng công nghệ CRISPR đã được tìm ra với mục tiêu cải tổ mạng lưới hệ thống để thao tác hiệu suất cao hơn, bảo đảm an toàn hơn khi ứng dụng cho việc chữa bệnh trên người .

CRISPR/Cas9 là hệ thống được mô tả lần đầu tiên và được dùng phổ biến. Hệ thống CRISPR/Cas9 bao gồm 2 thành phần: enzyme Cas9 nuclease và RNA dẫn đường. Nhờ đoạn trình tự bổ sung của RNA dẫn đường với trình tự đích mà phức hợp này có thể tìm thấy vị trí cần chỉnh sửa trên hệ gen. Để có thể hoạt động, hệ thống CRISPR còn yêu cầu một trình tự ngắn từ 2-5 nucleotides trên DNA đích được gọi là protospacer associated motif (PAM) ngay sau đoạn bổ sung của RNA dẫn đường (đối với CRISPR/Cas9 của vi khuẩn S.pyogenes thì trình tự này là 5’-NGG, trong đó N là bất kỳ nucleotide nào). Khi phức hợp Cas9 và guide RNA bám vào trình tự đích, enzyme Cas9 sẽ dùng 2 tiểu phần HNH và RuVC của mình để cắt đoạn DNA trên cả 2 mạch tại vị trí nucleotide thứ 3-4 phía trước PAM.

Theo chính sách tự sửa chữa thay thế của tế bào, đoạn DNA sau khi bị cắt sẽ được hàn gắn lại theo 2 con đường : con đường ghép nối không tương đương ( non-homologous end joing NHEJ và con đường thay thế sửa chữa tái tổng hợp tương đương ( homology directed repair – HDR ). Con đường sửa chữa thay thế NHEJ sẽ tạo ra những đột biến mất hoặc mất nucleotide, trong khi con đường thay thế sửa chữa HDR sử dụng khuôn mẫu có trình tự tương đương ở khớp nối nên bảo toàn được trình tự DNA. Thông qua chính sách cắt và nối DNA này những nhà khoa học hoàn toàn có thể thêm, xoá, đổi khác trình tự DNA trong hệ gen. Công cụ CRISPR được ví như một chiếc “ kéo sinh học ” giúp những nhà khoa học hoàn toàn có thể dung làm “ phẫu thuật phân tử ” nhờ năng lực cắt một cách đúng chuẩn tại vị trí mong ước và từ đó giúp chỉnh sửa hệ gen trong tế .

Source: http://139.180.218.5
Category: Thuật ngữ đời thường