Kéo di truyền CRISPR/Cas9 và quyền năng viết lại mã sự sống - Nguyễn Chấn Hùng và cộng sự

Khám phá công nghệ kéo di truyền CRISPR/Cas9, công cụ đột phá cho phép các nhà khoa học viết lại mã sự sống và chỉnh sửa gen một cách chính xác.

• Tác giả: Nguyen Chan Hung
• Chuyên ngành: Y học
• Đề tài: Kéo di truyền CRISPR/Cas9 và quyền năng viết lại mã sự sống
• Loại tài liệu: Bài báo khoa học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Huế

Tóm tắt

I. CRISPR Cas9 là gì Công cụ chỉnh sửa gen đột phá

CRISPR/Cas9 là một công nghệ chỉnh sửa gen tiên tiến được phát triển từ hệ thống miễn dịch tự nhiên của vi khuẩn. Đây là những kéo di truyền phục vụ viết lại mã sự sống một cách chính xác và hiệu quả. Công cụ này cho phép các nhà khoa học tìm kiếm, cắt và sửa các đoạn DNA có khiếm khuyết trong tế bào sống. CRISPR/Cas9 đã trở thành một trong những phát minh y sinh quan trọng nhất thế kỷ 21, mở ra những khả năng mới trong điều trị bệnh di truyền, ung thư và các bệnh mãn tính. Sự đơn giản, chi phí thấp và độ chính xác cao của công nghệ CRISPR làm cho nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các nghiên cứu khoa học hiện đại.

1.1. Nguồn gốc và nguyên lý hoạt động

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) là hệ thống bảo vệ tự nhiên của vi khuẩn chống lại virus. Cas9 là protein đóng vai trò như kéo di truyền để cắt DNA. Khi kết hợp với RNA hướng dẫn, CRISPR/Cas9 có thể định vị chính xác vị trí muốn chỉnh sửa gen và thực hiện cắt DNA với độ chính xác cao. Cơ chế này cho phép các nhà khoa học viết lại mã sự sống và sửa các mutation gây bệnh.

1.2. Ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác

So với các công nghệ chỉnh sửa gen trước đây, CRISPR/Cas9 có chi phí thấp hơn 99%, tốc độ thực hiện nhanh hơn và độ chính xác cao hơn đáng kể. Công cụ CRISPR dễ sử dụng, giảm thời gian nghiên cứu từ hàng tháng xuống vài tuần. Ngoài ra, CRISPR/Cas9 có khả năng ứng dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh di truyền, làm cho nó trở thành bước ngoặt trong y học hiện đại.

II. Ứng dụng y tế của CRISPR Cas9 trong điều trị bệnh

CRISPR/Cas9 đang mở ra những cơ hội lớn trong điều trị bệnh di truyền và ung thư. Công nghệ này cho phép các bác sĩ chỉnh sửa các gen khiếm khuyết gây ra các bệnh như bạch cầu cấp, thalassemia, cystic fibrosis và bệnh hemophilia. Trong lĩnh vực ung thư, CRISPR được sử dụng để tăng cường hệ miễn dịch của bệnh nhân, giúp cơ thể chiến đấu hiệu quả hơn với các tế bào ung thư. Các ứng dụng CRISPR cũng bao gồm liệu pháp gen tiên tiến để điều trị các bệnh mắt di truyền, rối loạn máu và các bệnh thần kinh. Sự kết hợp giữa chỉnh sửa gen và hóa xạ trị mở ra khả năng tạo ra các phương pháp điều trị kết hợp hiệu quả hơn.

2.1. Điều trị các bệnh di truyền

CRISPR/Cas9 cho phép sửa các đột biến gen gây bệnh bạch cầu cấp dòng lympho, hemophilia và các bệnh di truyền khác. Bằng cách viết lại mã sự sống ở cấp độ tế bào gốc, các bác sĩ có thể cung cấp liệu pháp gen lâu dài và hiệu quả. Các ứng dụng CRISPR này đã cho thấy kết quả lâm sàng hứa hẹn, với một số bệnh nhân đạt được phục hồi hoàn toàn sau điều trị.

2.2. Tiềm năng trong điều trị ung thư

Công nghệ CRISPR cho phép cải thiện các tế bào T miễn dịch để nhận biết và tiêu diệt tế bào ung thư. Kết hợp CRISPR/Cas9 với hóa xạ trị có thể tăng hiệu quả đáp ứng điều trị ở bệnh nhân ung thư phổi, ung thư trực tràng và các loại ung thư khác. Các bệnh nhân ung thư biểu mô vảy và ung thư buồng trứng có thể được hưởng lợi từ những tiến bộ này.

III. Những thách thức và rủi ro trong ứng dụng CRISPR Cas9

Mặc dù CRISPR/Cas9 mang lại những triển vọng lớn, nhưng công nghệ này vẫn đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật và vấn đề đạo đức. Một trong những mối quan ngại lớn nhất là chỉnh sửa gen off-target - khi công cụ CRISPR cắt ở những vị trí không mong muốn trên bộ gen, gây ra những đột biến không mong muốn. An toàn sinh học là ưu tiên hàng đầu khi sử dụng kéo di truyền này trong điều trị lâm sàng. Ngoài ra, các câu hỏi về quyền năng - ai có quyền quyết định chỉnh sửa gen cho con người - vẫn đang được thảo luận rộng rãi. Chi phí cao của các ứng dụng CRISPR hiện tại cũng là rào cản lớn để tiếp cận liệu pháp gen cho đa số bệnh nhân.

3.1. Vấn đề an toàn sinh học và độ chính xác

Chỉnh sửa gen off-target có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng nếu CRISPR/Cas9 cắt nhầm các vị trí trên DNA. Các nhà khoa học đang phát triển các phiên bản kéo di truyền cải tiến để tăng độ chính xác. An toàn sinh học đòi hỏi phải có kiểm tra chuyên sâu trước khi áp dụng ứng dụng CRISPR trong điều trị bệnh nhân.

3.2. Những vấn đề đạo đức và pháp luật

Quyền năng khi viết lại mã sự sống gây ra những tranh cãi lớn về giới hạn đạo đức. Nhiều quốc gia đang xây dựng các quy định pháp luật để kiểm soát ứng dụng CRISPR trên con người. Chỉnh sửa các tính trạng "nâng cấp" (enhancement) còn được cơ quan y tế cả thế giới ngần ngại phê duyệt.

IV. Tương lai của CRISPR Cas9 và những phát triển tiếp theo

CRISPR/Cas9 chỉ là bước khởi đầu của cuộc cách mạng chỉnh sửa gen. Các nhà khoa học đang phát triển các phiên bản nâng cao hơn như Prime Editing và Base Editing để có độ chính xác cao hơn và ít tác dụng phụ hơn. Công nghệ CRISPR thế hệ mới sẽ cho phép viết lại mã sự sống mà không cắt DNA, chỉ thay đổi các cơ sở riêng lẻ. Trong tương lai gần, liệu pháp gen dựa trên CRISPR/Cas9 sẽ trở thành điều trị tiêu chuẩn cho nhiều bệnh di truyền và ung thư. Các bệnh nhân ung thư phổi không tế bào nhỏ, ung thư trực tràng và ung thư biểu mô vảy sẽ được hưởng lợi từ những phương pháp điều trị kết hợp mới. Sự phát triển của CRISPR sẽ mở rộng y học hiện đại và thay đổi cách chúng ta chữa trị bệnh.

4.1. Những công nghệ CRISPR thế hệ tiếp theo

Prime Editing là một bước tiến trong chỉnh sửa gen, cho phép viết lại mã sự sống mà không cần cắt đôi sợi DNA. Base Editing tương tự, thay đổi một cơ sở thành cơ sở khác. Các ứng dụng CRISPR này có độ chính xác cao hơn và ít tác dụng phụ hơn so với công cụ CRISPR nguyên bản, hứa hẹn những phương pháp điều trị bệnh hiệu quả hơn.

4.2. Triển vọng ứng dụng rộng rãi trong y học

CRISPR/Cas9 sẽ trở thành công cụ chỉnh sửa gen tiêu chuẩn trong bệnh viện và phòng khám, giúp điều trị bệnh nhân bạch cầu cấp, ung thư phổi và các bệnh mãn tính. Liệu pháp gen sẽ không còn là điều xa tưởng mà là một phương pháp điều trị thực tế, giúp cải thiện chất lượng sống cho hàng triệu người trên toàn thế giới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề: Điều trị ung thư thực quản là điều trị đa mô thức. Lựa chọn trình tự các phương pháp điều trị dựa trên nhiều căn cứ, trong đó việc tiên lượng bệnh nhân có hoặc không có khả năng đáp ứng một phương pháp điều trị nào đó để từ đó lựa chọn phương pháp điều trị phù hợp là rất quan trọng. Do vậy, việc tìm ra một số yếu tố dễ xác định, ít xâm lấn, rẻ tiền, tiến hành nhanh… có khả năng tiên lượng là một thực tế trong lâm sàng. Chỉ số neutrophil trên lymphocyte (chỉ số NLR) và tiểu cầu trên lymphocyte (chỉ số PLR) có thể đáp ứng được những yêu cầu trên.

Vì vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu với mục tiêu xác định vai trò của chỉ số NLR, PLR trong đánh giá đáp ứng với hóa xạ trị đồng thời ở nhóm bệnh nhân ung thư biểu mô tế bào vảy thực quản. Đối tượng và phương pháp: Nghiên cứu mô tả hồi cứu trên 42 bệnh nhân ung thư thực quản biểu mô vảy được hóa xạ trị đồng thời với phác đồ Paclitaxel - carboplatin chu kì hàng tuần tại Bệnh viện Quân y 103 từ 1/2019 đến 3/2022. Kết quả: Ngưỡng giá trị tối ưu của NLR, PLR để phân biệt đáp ứng và không đáp ứng ở nhóm nghiên cứu lần lượt là: NLR = 4,37 và PLR = 240. Những bệnh nhân có chỉ số NLR cao > 4,37 có PS cao hơn, giai đoạn T lớn hơn và đáp ứng điều trị kém hơn có ý nghĩa so với nhóm bệnh nhân có NLR thấp ≤ 4,37 với p lần lượt là 0,0001; 0,006; < 0,0001.

Những bệnh nhân có chỉ số PLR cao > 240 có PS kém hơn và đáp ứng điều trị kém hơn có ý nghĩa so với nhóm bệnh nhân có PLR thấp ≤ 240 với p lần lượt là 0,01; < 0,0001. Kết luận: Chỉ số NLR, PLR trước điều trị có thể tiên lượng đáp ứng với hóa xạ trị ở bệnh nhân ung thư thực quản. Từ khóa: Chỉ số NLR, PLR; ung thư thực quản. Ngày nhận bài: ABSTRACT 12/6/2022 RESEARCH ON THE VALUE OF NLR, PLR INDEX IN ASSESSMENT OF Ngày chỉnh sửa: RESPONSIBILITY TO CONCURRENT CHEMORADIATION THERAPY IN Ngày nhận bài: 15/7/2023 ESOPHAGEAL SQUAMOUS CELL CARCINOMA PATIENTS 12/6/2022 Chấp thuận đăng: Chấp thuận đăng: 22/7/2022 Dang Quang Vinh1 , Nghiem Thi Minh Chau1, Pham Thi Hoan1, 22/7/2022 Tác giả liên hệ: Nguyen Chau Phong1, Nguyen Thi Nhu An1 Tác ĐặnggiảQuang liên hệ: Vinh Đặng Email:Quang Vinh Background: Treatment of esophageal cancer is multimodal.

Choosing the Email: [e-mail] sequence of treatment methods is based on many factors, in which the prognosis [e-mail] SĐT: [phone] whether patients have the response to a specific treatment method or not, from which SĐT: [phone] to choose the appropriate treatment method is very essential. Therefore, finding 20 Tạp Chí Y Học Lâm Sàng - Số 82/2022 Bệnh viện Trung ương Huế several factors that are easy to identify, less invasive, cheap, and quickly carried out. with predict ability is a reality in clinical practice. The neutrophil - to - lymphocyte index (NLR index) and platelet - to - lymphocyte index (PLR index) may meet the above requirements.

Hence, we do research to determine the role of NLR and PLR indexes in assessing the response to concurrent chemoradiation therapy in esophageal squamous cell carcinoma patients. Methods: A retrospective descriptive study on 42 squamous cell esophageal cancer patients receiving concurrent chemoradiation therapy with a weekly paclitaxel - carboplatin regimen at 103 Military Hospital from January 2019 to March 2022. Results: The optimal threshold values of NLR and PLR to distinguish response and non - response in the study group are NLR = 4,37 and PLR = 240. Patients with high NLR index > 4,37 have higher PS, larger T stage, and worse treatment response significantly compared with the group of patients with low NLR ≤ 4,37 with p = 0,0001; 0,006 and < 0,0001, respectively.

Patients with high PLR index > 240 had higher PS and worse treatment response significantly than those with low PLR ≤ 240 with p = 0,01 and < 0,0001, respectively. Conclusion: Pretreatment NLR and PLR index can predict response to concurrent chemoradiation therapy in esophageal cancer patients. Keywords: NLR, PLR index; esophageal cancer. ĐẶT VẤN ĐỀ lượng đáp ứng điều trị cũng như thời gian sống thêm Ung thư thực quản là ung thư phổ biến thứ toàn bộ của nhiều loại ung thư khác nhau như ung bảy và là nguyên nhân tử vong thứ sáu trong các thư vú, ung thư phổi, ung thư đại trực tràng, ung thư loại ung thư trên toàn thế giới [1].

Mặc dù đã có thực quản. Các chỉ số này dễ dàng tính được những tiến bộ trong phương pháp chẩn đoán, điều bằng xét nghiệm máu thường quy mà tất cả bệnh trị nhưng tiên lượng chung của bệnh nhân ung thư nhân được chỉ định trước khi điều trị. Tuy nhiên, tại thực quản rất xấu, tỷ lệ bệnh nhân ung thư thực quản Việt Nam vấn đề này còn chưa được nghiên cứu. Vì sống thêm 5 năm toàn bộ chỉ đạt khoảng 10% và vậy, đề tài được tiến hành với mục tiêu: Xác định vai tỉ lệ sống sau 5 năm ở bệnh nhân phẫu thuật cắt u trò của của chỉ số NLR, PLR trong đánh giá đáp ứng thực quản chỉ từ 15 - 40% [2].

Điều trị ung thư thực với hóa xạ trị đồng thời ở nhóm bệnh nhân ung thư quản là điều trị đa mô thức. Lựa chọn trình tự các biểu mô tế bào vảy thực quản. phương pháp điều trị dựa trên nhiều căn cứ, trong II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN đó việc tiên lượng bệnh nhân có hoặc không có khả CỨU năng đáp ứng một phương pháp điều trị nào đó để 2.

Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu từ đó lựa chọn phương pháp điều trị phù hợp là rất 42 bệnh nhân chẩn đoán xác định ung thư biểu quan trọng. Do vậy, việc tìm ra một số yếu tố dễ xác mô vảy thực quản bằng mô bệnh học, không phân định, ít xâm lấn, rẻ tiền, tiến hành nhanh… có khả biệt tuổi, giới; được điều trị hóa xạ trị đồng thời với năng tiên lượng là một thực tế trong lâm sàng. Chỉ phác đồ Paclitaxel - carboplatin chu kì hàng tuần tại số neutrophil trên lymphocyte (chỉ số NLR) và tiểu Bệnh viện Quân Y 103 từ tháng 1/2019 đến tháng cầu trên lymphocyte (chỉ số PLR) có thể đáp ứng 3/2022. được những yêu cầu trên.

Phương pháp nghiên cứu Nhiều nghiên cứu đã xác định viêm đóng vai Thiết kế nghiên cứu: mô tả hồi cứu với cỡ mẫu trò quan trọng trong cơ chế bệnh sinh ung thư và toàn bộ được coi là một trong mười dấu hiệu của ung thư [3]. Tiêu chuẩn lựa chọn: bệnh nhân lần đầu được Trong những năm gần đây, đã có rất nhiều nghiên chẩn đoán xác định là ung thư biểu mô tế bào vảy cứu chỉ ra rằng đáp ứng viêm hệ thống thể hiện qua thực quản bằng mô bệnh học không phân biệt tuổi, tỷ lệ neutrophil trên lymphocyte (chỉ số NLR), tỷ lệ giới; điều trị nội trú tại Trung tâm Ung Bướu Bệnh tiểu cầu trên lymphocyte (chỉ số PLR) có ý nghĩa tiên viện Quân Y 103. Tạp Chí Y Học Lâm Sàng - Số 82/2022 21 Nghiên cứu giá trị của chỉ số NLR, PLR trong đánh giá đáp ứng với hóa xạ trị. Tiêu chuẩn loại trừ: Mắc các bệnh lý viêm mạn cơ năng (nuốt nghẹn, đau sau xương ức, gầy sút tính kèm theo; Đang có các bệnh lý viêm cấp tính cân); Vị trí u; Giai đoạn bệnh; Tỷ số NLR, PLR hoặc mới được điều trị khỏi trong 7 ngày; Đang chảy trước điều trị; Đáp ứng điều trị.

máu; Dùng các thuốc kích thích tạo dòng trong vòng Tiêu chuẩn áp dụng trong nghiên cứu: 30 ngày trước khi xét nghiệm; Bệnh nhân truyền máu - Giai đoạn bệnh theo TNM lần 8 của AJCC 2017. và các chế phẩm máu trước khi xét nghiệm trong - Đánh giá đáp ứng điều trị: sau kết thúc hoá xạ vòng 7 ngày; Bệnh nhân dùng thuốc có ảnh hưởng trị 4 tuần đánh giá lại tổn thương. Chia làm 2 nhóm: đến chức năng tạo máu của tủy xương trong vòng nhóm có đáp ứng và nhóm không đáp ứng. Đánh giá 30 ngày trước thời điểm xét nghiệm; Bệnh nhân mắc đáp ứng điều trị theo RECIST 1.

Bệnh nhân đáp các bệnh nội tiết, bệnh máu bẩm sinh di truyền; Bệnh ứng hoàn toàn hoặc đáp ứng một phần sẽ được xếp nhân mắc đồng thời các bệnh ung thư khác; Bệnh vào nhóm có đáp ứng với hóa xạ trị. Trường hợp nhân không đầy đủ thông tin chỉ tiêu nghiên cứu. bệnh giữ nguyên hoặc tiến triển sẽ xếp vào nhóm Chỉ tiêu nghiên cứu: Tuổi; Giới; PS; Triệu chứng không đáp ứng với hóa xạ trị. KẾT QUẢ Bảng 1: Đặc điểm chung của đối tượng nghiên cứu Đặc điểm n (42) % < 50 5 11,9% 50 - < 60 24 57,1% Nhóm tuổi 60 - < 70 9 21,4% ≥ 70 4 9,6% Tuổi ( X± SD ) Trung bình 56,45 ± 9,13 Giới Nam 42 100% Hút thuốc lá 5 11,9% Uống rượu 8 19,0% Yếu tố nguy cơ Hút thuốc lá + uống rượu 25 59,5% Không 4 9,6% 0 26 61,9% PS 1 12 28,6% 2 4 9,5% ≤ 5cm 23 54,8% Kích thước u > 5 cm 19 45,2% 1/3 trên 4 9,5% Vị trí u 1/3 giữa 17 40,5% 1/3 dưới 21 50% T2 8 19% Giai đoạn T T3 32 76,2% T4 2 4,8% 22 Tạp Chí Y Học Lâm Sàng - Số 82/2022 Bệnh viện Trung ương Huế Đặc điểm n (42) % N0 5 11,9% N1 17 40,5% Giai đoạn N N2 19 45,2% N3 1 2,4% II 7 16,7% Giai đoạn III 34 81% IVa 1 2,3% Có 35 83,3% Đáp ứng điều trị Không 7 16,6% Tuổi trung bình của nhóm bệnh nhân nghiên Xác định điểm cắt của chỉ số PLR trước điều trị: cứu là 56,45 ± 9,13 (tuổi).

100% bệnh nhân nghiên cứu giới tính nam. 90,5% số bệnh nhân trong nhóm nghiên cứu có PS 0 hoặc 1.78,5% bệnh nhân có uống rượu; 71,4% bệnh nhân sử dụng thuốc lá. Khối u chủ yếu ở 1/3 giữa, dưới (chiếm 90,5%); giai đoạn III (81%). Tỷ lệ đáp ứng điều trị là 83,3%.

Xác định điểm cắt của chỉ số NLR trước điều trị: Hình 2: Phân tích đường cong ROC cho PLR Với điểm cắt PLR là 240 (95% CI: 0,71-1) thì diện tích dưới đường cong AUC = 0,882 (88,2%), Hình 1: Phân tích đường cong ROC cho NLR p= 0,02. Với điểm cắt NLR là 4,37 (95% CI: 0,647 - 1) thì diện tích dưới đường cong AUC = 0,869 (86,9%), p = 0,002.