Công cụ chỉnh sửa gen CRISPR có thể đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại một trong những loại virus nguy hiểm nhất đang lây lan trên toàn cầu – loại virus đã giết chết hàng trăm triệu người kể từ năm 2020.

Tất nhiên, đó không phải là Covid-19. Loại virus này là một loại cúm gia cầm đặc biệt nguy hiểm đã tàn phá quần thể gà trên toàn thế giới. Điều đau lòng là nhiều đàn gia cầm đã bị tiêu hủy để ngăn chặn dịch bệnh. Những mức giá tăng vọt cho một chục quả trứng? Chủng cúm này một phần là nguyên nhân.

Bỏ các hóa đơn tạp hóa sang một bên, vụ cháy rừng do virus lây lan ở gia cầm cũng làm tăng nguy cơ đáng báo động là nó có thể lây sang các loài khác, bao gồm cả con người. Theo Tổ chức Y tế Thế giới, 10 quốc gia trên khắp ba châu lục đã báo cáo các dấu hiệu của virus cúm gia cầm ở động vật có vú kể từ năm 2022, làm dấy lên lo ngại về một đại dịch khác.

Một số quốc gia đã phát động chiến dịch tiêm chủng để chiến đấu với virus. Nhưng đó là một kẻ thù đáng gờm. Giống như các chủng cúm ở người, virus nhanh chóng biến đổi và làm cho vắc xin kém hiệu quả hơn theo thời gian.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể ngăn chặn sự lây nhiễm từ trong trứng nước?

Tuần này, một nhóm Những “siêu gà” được chế tạo từ Vương quốc Anh có khả năng chống chọi với bệnh cúm gia cầm thông thường. Trong các tế bào mầm nguyên thủy của gà – những tế bào phát triển thành tinh trùng và trứng – họ đã sử dụng CRISPR-Cas9 để điều chỉnh một gen duy nhất quan trọng cho sự sinh sản của virus.

Những con gà đã được chỉnh sửa lớn lên và cư xử giống như những con gà “đối chứng” không được chỉnh sửa. Chúng khỏe mạnh, đẻ trứng với số lượng bình thường và kêu lục cục vui vẻ trong chuồng. Nhưng sự cải thiện di truyền của chúng đã tỏa sáng khi được thử thách với một liều cúm thực tế tương tự như những gì có thể lây lan trong chuồng bị nhiễm bệnh. Những con gà được chỉnh sửa đã chống lại virus. Tất cả các loài chim đối chứng đều bị cúm.

Kết quả này là “một thành tựu được chờ đợi từ lâu”, Tiến sĩ Jiří Hejnar tại Viện Di truyền phân tử của Viện Hàn lâm Khoa học Séc, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết. nói với Khoa học. Trở lại năm 2020, Hejnar đã sử dụng CRISPR để tạo ra những con gà có khả năng kháng virus gây ung thư, mở đường cho việc chỉnh sửa gen hiệu quả ở chim.

Công nghệ vẫn còn một con đường để đi. Bất chấp sự thúc đẩy về mặt di truyền, một nửa số gia cầm được chỉnh sửa vẫn bị bệnh khi tiếp xúc với một lượng lớn vi rút. Phần thí nghiệm này cũng đưa ra cảnh báo đỏ: vi-rút nhanh chóng thích nghi với các chỉnh sửa gen với các đột biến khiến nó lây lan tốt hơn—không chỉ ở các loài chim mà còn có các đột biến có thể lây sang người.

Tác giả nghiên cứu, Tiến sĩ Wendy Barclay tại Imperial College London cho biết trong một cuộc họp báo: “Điều này cho chúng tôi thấy bằng chứng về khái niệm rằng chúng tôi có thể hướng tới việc tạo ra những con gà kháng lại vi rút”. “Nhưng chúng ta vẫn chưa đến đó.”

Mục tiêu

Trong 2016, Barclay phát hiện ra một gen gà mà virus cúm gia cầm sử dụng để lây nhiễm và phát triển bên trong tế bào gà. Được gọi là ANP32A, nó là một phần của họ gen giúp chuyển thông tin DNA sang các chất truyền tin sinh hóa khác để tạo ra protein. Khi đã xâm nhập vào tế bào chim, vi rút cúm có thể kết hợp các sản phẩm của gen để tạo ra nhiều bản sao hơn và lây lan sang các tế bào lân cận.

ANP32A không phải là liên kết di truyền duy nhất giữa tế bào và virus. Một nghiên cứu sau đã tìm thấy gen “bảo vệ” thứ hai ngăn chặn vi-rút cúm phát triển trong tế bào. Gen này tương tự như ANP32A, nhưng có hai thay đổi lớn cắt đứt kết nối của virus với tế bào giống như đóng một cánh cửa. Vì virus cần có vật chủ để sinh sản nên về cơ bản, rào cản sẽ cắt đứt đường sống của chúng.

Barclay cho biết: “Nếu bạn có thể phá vỡ sự tương tác [gen-virus] đó theo một cách nào đó… có lẽ bằng cách chỉnh sửa gen này, thì virus sẽ không thể sao chép”.

Nghiên cứu mới đi theo dòng suy nghĩ này. Bằng cách sử dụng CRISPR, họ đã biến đổi ANP32A trong tế bào mầm nguyên thủy của gà bằng cách ghép nối hai thay đổi di truyền quan sát được ở gen bảo vệ. Các tế bào này khi được tiêm vào phôi gà sẽ phát triển thành tinh trùng và trứng đã được chỉnh sửa ở những con gà trưởng thành khỏe mạnh, sau đó chúng sẽ sinh ra những gà con có gen ANP32A đã được chỉnh sửa.

Quá trình này nghe có vẻ kỹ thuật, nhưng về cơ bản nó là sự tăng tốc của một kỹ thuật canh tác cổ xưa của thế kỷ 21: nhân giống động vật để bảo tồn các đặc điểm mong muốn – trong trường hợp này là khả năng kháng virus.

Stand

Nhóm đã thử nghiệm những con gà đã được chỉnh sửa với một số thử thách về virus.

Trong một lần, họ tiêm một lượng virus cúm gia cầm vào mũi của 20 con gà con hai tuần tuổi – một nửa trong số đó đã được biến đổi gen, số còn lại được nhân giống bình thường. Quy trình này nghe có vẻ căng thẳng, nhưng lượng vi rút đã được điều chỉnh cẩn thận để phù hợp với lượng vi rút thường có trong chuồng bị nhiễm bệnh.

Tất cả 10 con đối chứng đều bị bệnh. Ngược lại, chỉ có một con gà được chỉnh sửa bị nhiễm bệnh. Và ngay cả như vậy, nó cũng không truyền virus sang những con chim đã được chỉnh sửa khác.

Trong thử nghiệm thứ hai, nhóm nghiên cứu đã tăng liều lượng lên gấp khoảng 1,000 lần so với thuốc xịt mũi ban đầu. Mỗi con chim, bất kể cấu trúc di truyền của chúng, đều nhiễm vi-rút. Tuy nhiên, những con chim được chỉnh sửa mất nhiều thời gian hơn để phát triển các triệu chứng cúm. Chúng cũng chứa lượng virus thấp hơn và ít có khả năng lây truyền nó sang những con khác trong chuồng của chúng, bất kể cấu trúc di truyền.

Thoạt nhìn, kết quả có vẻ đầy hứa hẹn. Nhưng họ cũng giương cờ đỏ. Lý do khiến virus lây nhiễm sang những con gà đã được chỉnh sửa mặc dù chúng có “siêu gen” bảo vệ là vì lũ bọ đã nhanh chóng thích nghi với việc chỉnh sửa gen. Nói cách khác, việc hoán đổi gen nhằm bảo vệ vật nuôi có thể, trớ trêu thay, lại đẩy virus tiến hóa nhanh hơn.

Bộ ba vàng

Tại sao điều này lại xảy ra? Một số xét nghiệm cho thấy đột biến trong bộ gen của virus có khả năng cho phép virus lây nhiễm sang các thành viên khác trong họ ANP32A. Những protein này thường nằm yên trong quá trình virus cúm xâm nhập và âm thầm chống lại sự nhân lên của virus. Nhưng theo thời gian, virus học cách làm việc với từng gen để tăng cường khả năng sinh sản.

Nhóm nghiên cứu nhận thức rõ rằng những thay đổi tương tự có thể cho phép virus lây nhiễm sang các loài khác, bao gồm cả con người. Barclay cho biết: “Chúng tôi không lo lắng về những đột biến mà chúng tôi đã thấy, nhưng thực tế là chúng tôi đã có [sự lây nhiễm] đột phá có nghĩa là chúng tôi cần những chỉnh sửa nghiêm ngặt hơn trong tương lai”.

Tiến sĩ Sander Herfst tại Trung tâm Y tế Đại học Erasmus, người nghiên cứu sự xâm nhập của cúm gia cầm vào động vật có vú, đồng ý. “Một hệ thống kín nước để không xảy ra sự nhân lên của [vi rút] ở gà nữa,” anh nói Khoa học.

Một giải pháp tiềm năng là chỉnh sửa gen nhiều hơn. ANP32A chỉ là một trong ba thành viên gen giúp virus phát triển mạnh. Trong thử nghiệm sơ bộ, nhóm nghiên cứu đã vô hiệu hóa cả ba gen trong tế bào trên đĩa petri. Các tế bào được chỉnh sửa có khả năng chống lại một chủng virus cúm cực kỳ nguy hiểm.

Nhưng nó vẫn chưa phải là một giải pháp hoàn hảo. Những gen này là những gen đa nhiệm điều chỉnh sức khỏe và khả năng sinh sản. Việc chỉnh sửa cả ba điều này có thể gây tổn hại đến sức khỏe và khả năng sinh sản của gà. Thách thức hiện nay là tìm ra những chỉnh sửa gen có thể ngăn chặn virus nhưng vẫn duy trì chức năng bình thường.

Ngoài công nghệ sinh học, các quy định và dư luận cũng đang nỗ lực bắt kịp thế giới chỉnh sửa gen. Động vật CRISPRed hiện được coi là sinh vật biến đổi gen (GMO) theo luật của Liên minh Châu Âu, một chỉ định đi kèm với vô số rắc rối về quy định và nhận thức của công chúng. Tuy nhiên, vì các chỉnh sửa gen giống như những gì trong nghiên cứu bắt chước những gì có thể xảy ra tự nhiên trong tự nhiên – thay vì ghép gen từ sinh vật này sang sinh vật khác – nên một số động vật CRISPRed có thể được người tiêu dùng chấp nhận hơn.

“Tôi nghĩ thế giới đang thay đổi” nói tác giả nghiên cứu, Tiến sĩ Helen Sang, một chuyên gia đã nghiên cứu về các loài chim có khả năng kháng bệnh cúm trong ba thập kỷ. Các quy định về động vật được chỉnh sửa gen để làm thực phẩm có thể sẽ thay đổi khi công nghệ này phát triển – nhưng cuối cùng, điều gì có thể chấp nhận được sẽ phụ thuộc vào quan điểm đa văn hóa.

Ảnh: Toni Cuenca / Unsplash

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://singularityhub.com/2023/10/12/crispr-engineered-super-chickens-are-resistant-to-bird-flu/