My Blog

Gen là đơn vị sinh học cơ bản của di truyền, nó giúp xác định những đặc điểm dễ thấy trên cơ thể người như màu tóc, màu mắt cũng như những đặc điểm khó thấy hơn như khả năng chuyên chở oxy của máu. Những đặc điểm phức tạp, chẳng hạn như thể lực, có thể là kết quả của sự tương tác của nhiều loại gen khác nhau cùng với tác động của môi trường.

Gen nằm trong các nhiễm sắc thể bên trong tế bào và được tạo thành từ các DNA (deoxyribonucleic acid) là một loại phân thử sinh học. Con người có khoảng từ 30,000 đến 40,000 gen. Gen mang những thông tin cho phép các tế bào sản xuất ra những loại protein đặc biệt, chẳng hạn như enzyme.

Để tạo thành protein, đầu tiên các tế bào phải sao chép thông tin chứa trong gen vào một loại phân tử khác có tên là RNA (ribonucleic acid). Các protein sau đó được tổng hợp và giải mã những thông tin trên RNA để sản xuất ra những loại protein đặc biệt. Chỉ có một số loại gen nhất định của tế bào hoạt động ở mọi thời điểm. Khi tế bào trưởng thành, nhiều gen của nó sẽ trở nên bất hoạt vĩnh viễn. Lịch hoạt động và bất hoạt của các gen trong tế bào và những kết quả của nó là thành phần cấu tạo protein cho phép xác định loại tế bào và những gì nó có thể và không thể thực hiện được. Những sai sót trong gen có thể gây ra bệnh.

Liệu pháp gen là gì?

Những tiến bộ trong sự hiểu biết và khả năng tác động lên gen tạo điều kiện cho các nhà khoa học có thể thay đổi vật chất di truyền của người để chống lại hoặc ngăn ngừa bệnh tật. Liệu pháp gen là một loại điều trị thử nghiệm bằng cách đưa những vật chất di truyền (DNA hoặc RNA) vào cơ thể người để chống lại bệnh tật. Liệu pháp gen đang được nghiên cứu trên các thử nghiệm lâm sàng (những nghiên cứu trên con người) ở nhiều loại ung thư khác nhau và những bệnh khác nhau. Hiện nay nó vẫn chưa được cho phép sử dụng bên ngoài khác thử nghiệm lâm sàng.

Liệu pháp gen đang được nghiên cứu trong điều trị ung thư như thế nào?

Các nhà khoa học đang nghiên cứu dùng liệu pháp gen để điều trị ung thư theo nhiều cách khác nhau. Một số cách nhắm tới mục tiêu là các tế bào khỏe mạnh để tăng cường khả năng chống lại ung thư của chúng. Một số cách khác nhắm đến mục tiêu là các tế bào ung thư để tiêu diệt và ngăn không cho chúng phát triển. Dưới đây là một số kỹ thuật liệu pháp gen đang được nghiên cứu:

• Các nhà khoa học thay những gen bị thiếu hoặc bị thay đổi bằng những gen khỏe mạnh. Do một số gen nếu bị thiếu hoặc thay đổi (vd như p53) có thể gây ung thư, bản sao thay thế đang hoạt động của những loại gen này có thể được sử dụng để điều trị ung thư.
• Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu cách tăng cường đáp ứng miễn dịch của bệnh nhân đối với ung thư. Ở cách này, liệu pháp gen được dùng để kích thích khả năng tự nhiên của cơ thể chống lại các tế bào ung thư. Ở một phương pháp đang được nghiên cứu, các nhà khoa học lấy một mẫu máu nhỏ từ bệnh nhân và đưa vào đó những loại gen làm cho các tế bào sản xuất ra một loại protein có tên là thụ thể tế bào T (TCR - T-cell receptor). Những loại gen được đưa vào các tế bào bạch cầu của bệnh nhân (có tên là lympho T) sau đó được truyền ngược trở lại vào cơ thể. Bên trong cơ thể, các bạch cầu sản xuất ra TCR, TCR sẽ gắn với lớp mặt ngoài của các bạch cầu. Sau đó TCR sẽ nhận ra và gắn với một số phân tử hiện diện trên bề mặt của các tế bào u. Cuối cùng, TCR sẽ hoạt hóa bạch cầu để tấn công các tế bào u này.
• Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu cách đưa gen vào trong các tế bào ung thư để làm chúng nhạy cảm hơn với hóa trị, xạ trị hoặc những phương pháp điều trị khác. Trong những nghiên cứu khác, các nhà khoa học lấy những tế bào mầm tạo máu khỏe mạnh ra khỏi cơ thể rồi đưa gen vào các tế bào này để giúp chúng tăng khả năng kháng cự lại với các tác dụng phụ của những loại thuốc kháng ung thư dùng ở liều cao. Sau đó, các tế bào này được đưa trở lại cơ thể bệnh nhân.
• Ở một cách khác, các nhà khoa học đưa những loại "gen tự vẫn" vào các tế bào ung thư của bệnh nhân. Những tiền chất của thuốc (dạng bất hoạt của thuốc độc) được đưa vào cơ thể bệnh nhân. Những chất này sẽ hoạt hóa các tế bào ung thư có chứa những loại "gen tự vẫn" trên dẫn đến sự hủy hoại của chính bản thân chúng.
• Những nghiên cứu khác tập trung vào việc dùng liệu pháp gen để ngăn các tế bào ung thư tạo thêm những mạch máu mới.

Trong liệu pháp gen, gen được đưa vào tế bào như thế nào?

Nói chung, không thể đưa gen trực tiếp vào tế bào người được mà phải qua trung gian các phương tiện vận chuyển, hay còn gọi là các vector. Vector thường được dùng nhất trong liệu pháp gen là các virus. Các loại virus có một khả năng độc đáo là có thể nhận dạng một số loại tế bào và đưa vật chất di truyền vào bên trong chúng được.

Ở một số thử nghiệm lâm sàng, các tế bào của máu của bệnh nhân hoặc tủy xương sẽ được lấy ra và phát triển trong phòng thí nghiệm. Các tế bào này tiếp xúc với virus mang những loại gen mong muốn. Virus đi vào tế bào và đưa gen vào trong các DNA của tế bào. Các tế bào phát triển bên trong phòng thí nghiệm và sau đó được đưa trở lại cơ thể bệnh nhân qua đường tĩnh mạch. Loại liệu pháp gen này được gọi là ex vivo do các tế bào phát triển bên ngoài cơ thể. Gen được đưa vào các tế bào bệnh nhân khi các tế bào này đang ở ngoài cơ thể.

Ở những nghiên cứu khác, các vector (thường là virus) hoặc các liposome (hạt mỡ) được dùng để đưa gen vào các tế bào của cơ thể bệnh nhân. Loại liệu pháp gen này được gọi là in vivo vì gen được đưa vào các tế bào ở bên trong cơ thể bệnh nhân.

Loại virus nào được sử dụng trong liệu pháp gen và cách làm cho chúng có thể sử dụng được an toàn?

Nhiều thử nghiệm lâm sàng về liệu pháp gen sử dụng retrovirus để đưa gen vào cơ thể. Những loại virus khác được dùng làm vector bao gồm: adenovirus, những virus liên quan đến adeno, lentivirus, poxvirus, và herpes virus. Những loại virus trên khác nhau ở các đặc điểm như hiệu quả đưa gen vào các tế bào mà chúng nhận ra, khả năng lây nhiễm và làm thay đổi DNA của tế bào vĩnh viễn hay tam thời. Do đó, các nhà nghiên cứu sử dụng nhiều loại vector khác nhau tùy thuộc vào những đặc điểm riêng và những đòi hỏi của nghiên cứu.

Các nhà khoa học thay đổi virus được dùng trong liệu pháp gen để làm cho chúng trở nên an toàn đối với con người và gia tăng khả năng đưa những loại gen chuyên biệt vào các tế bào của bệnh nhân. Tùy thuộc vào loại virus và mục tiêu nghiên cứu, các nhà khoa học có thể làm bất hoạt một số gen của virus để ngăn không cho chúng sinh sản hoặc gây bệnh. Các nhà khoa học cũng có thể làm thay đổi các virus này để chúng có thể nhận biết và xâm nhập vào các tế bào mục tiêu tốt hơn.

Những nguy cơ của các thử nghiệm liệu pháp gen hiện thời là gì?

Virus có thường gây nhiễm cho nhiều loại tế bào. Do đó, khi vector là virus được dùng để mang gen đưa vào cơ thể, chúng có thể gây nhiễm cho các tế bào khỏe mạnh cũng như các tế bào ung thư. Một nguy cơ khác là các gen mới có thể được đưa vào sai vị trí bên trong DNA có thể gây ra những đột biến nguy hiểm cho DNA hoặc thậm chí gây ung thư.

Ngoài ra, khi virus hoặc liposome được dùng để đưa DNA vào các tế bào bên trong cơ thể, sẽ có một tỷ lệ nhỏ xảy ra khả năng DNA được đưa vào các tế bào sinh sản của bệnh nhân một cách vô ý. Khi đó, chúng sẽ gây ra những thay đổi di truyền đến thế hệ sau nếu bệnh nhân có con sau khi điều trị.

Những mối lo ngại khác bao gồm khả năng gen đưa vào có thể lan rộng quá mức, tạo ra quá nhiều protein gây nguy hiểm, hoặc vector virus có thể gây viêm hoặc phản ứng miễn dịch, và virus có thể truyền từ bệnh nhân đến những người khác hoặc đi vào môi trường. Các nhà khoa học thử nghiệm trên động vật để xác định và tránh những nguy cơ trên trước khi thực hiện bất kỳ thử nghiệm lâm sàng nào trên người.

Những trở ngại chính nào mà các nhà khoa học phải vượt qua trước khi đưa liệu pháp gen trở thành kỹ thuật thông dụng để trị bệnh là gì?

Các nhà khoa học cần phải tìm ra thêm nhiều cách hiệu quả hơn để đưa gen vào cơ thể. Để điều trị ung thư và những bệnh khác hiệu quả hơn với liệu pháp gen, các nhà nghiên cứu cần phải phát triển những loại vector có thể tiêm vào cơ thể bệnh nhân và tập trung đặc biệt vào những tế bào mục tiêu nằm ở khắp cơ thể. Cần phải làm thêm nhiều việc nữa để bảo đảm các vector sẽ đưa gen vào từng tế bào mục tiêu một cách thành công.

Các nhà nghiên cứu cũng cần phải đủ khả năng đưa gen một cách phù hợp vào vị trí chính xác trong DNA của bệnh nhân và bảo đảm gen đưa vào được kiểm soát chính xác bởi những dấu hiệu sinh lý bình thường của cơ thể.

Mặc dù các nhà khoa học đang làm việc cật lực để giải quyết những vấn đề trên nhưng không thể tiên đoán trước được lúc nào họ sẽ cho ra những giải pháp hiệu quả.

Bệnh đầu tiên được chấp nhận điều trị bởi liệu pháp gen là thiếu Adenosine deaminase (ADA). Loại bệnh này là gì và vì sao nó được chọn?

Thiếu ADA là một bệnh di truyền hiếm gặp. Gen ADA bình thường sản xuất ra một loại enzyme có tên là adenosine deaminase đóng vai trò cơ bản trong hệ miễn dịch của cơ thể. Bệnh nhân bị thiếu ADA là những người không có gen ADA bình thường và không sản xuất ra các enzyme ADA chức năng. Những trẻ bị thiếu ADA khi sinh ra sẽ bị suy giảm miễn dịch nặng và dễ bị nhiễm trùng nặng lặp lại có thể gây nguy hiểm tính mạng. Mặc dù bệnh thiếu ADA có thể được điều trị bằng thuốc PEG-ADA, nhưng loại thuốc này rất đắt tiền và cần phải sử dụng suốt đời qua đường tiêm truyền tĩnh mạch.

Thiếu ADA được chấp nhận trở thành loại bệnh đầu tiên được điều trị thử nghiệm bằng liệu pháp gen do một số lý do sau:

• Đây là loại bệnh được gây ra bởi một loại gen duy nhất do đó tăng khả năng thành công của liệu pháp gen.
• Quá trình điều hòa của gen cũng đơn giản, không giống như nhiều loại gen khác với quá trình điều hòa phức tạp.
• Lượng ADA hiện diện không cần phải được điều hòa một cách chính xác. Thậm chí chỉ một lượng nhỏ enzyme cũng đủ có lợi cho bệnh nhân và nếu enzyme xuất hiện với một lượng lớn cũng có thể được dung nạp tốt.

Những vấn đề xã hội và đạo đức xung quanh liệu pháp gen

Nhìn một cách toàn diện thì những vấn đề mà liệu pháp gen phải đối mặt cũng tương tự như những vấn đề xảy ra mỗi khi có một kỹ thuật mới mạnh mẽ xuất hiện. Những kỹ thuật này có thể hoàn thiện rất tốt những chúng cũng có thể gây ra những tổn hại lớn nếu được sử dụng bất cẩn.

Liệu pháp gen hiện nay tập trung vào việc sửa chữa những sai sót về gen và trị dứt hẳn những bệnh đe dọa mạng sống, và những loại nghiên cứu này dùng phương pháp điều hòa để thực hiện. Nhưng trong tương lai, khi kỹ thuật trong liệu pháp gen trở nên đơn giản hơn và dễ tiếp cận hơn, xã hội sẽ phải đối mặt với những vấn đề phức tạp hơn.

Một trong số những vấn đề đó là khả năng thay đổi gen di truyền của trứng hoặc phôi người, là những tế bào sinh sản di truyền gen sang những thế hệ sau (do những tế bào sinh sản còn được gọi là các tế bào mầm nên loại liệu pháp gen này còn được gọi là liệu pháp gen tế bào mầm). Một vấn đề khác là khả năng cải thiện năng lực của con người - chẳng hạn như tăng cường trí nhớ, sự thông minh - bằng cách can thiệp vào gen. Mặc dù liệu pháp gen tế bào mầm và cải thiện di truyền có khả năng mang lại những lợi ích, nhưng những vấn đề có thể xảy ra gây lo ngại cho nhiều nhà khoa học. Liệu pháp gen tế bào mầm có thể thay đổi vĩnh viễn cấu tạo gen của các thế hệ sau. Do đó hệ gen của con người có thể bị ảnh hưởng vĩnh viễn. Mặc dù những thay đổi này có thể hướng đến những điều tốt đẹp hơn nhưng những sai sót trong kỹ thuật có thể cho những hậu quả lâu dài về sau. NIH không chấp thuận thực hiện liệu pháp gen tế bào mầm trên cơ thể người.

Đối với vấn đề cải thiện di truyền, có một mối lo lắng rằng nó sẽ trở nên một món hàng xa xỉ chỉ dành cho những người giàu có và quyền lực. Một số người còn lo lắng rằng nếu kỹ thuật này được dùng rộng rãi sẽ dẫn đến một định nghĩa mới về "bình thường" có thể sẽ loại trừ những người có mức thông mình trung bình đơn thuần. Và một số người liên hệ những phương pháp di truyền này với khái niệm "ưu sinh" được dùng nhiều trước đây, hoặc nghiên cứu những phương pháp cải thiện chất lượng di truyền qua sinh sản chọn lọc.

Những gì đang được làm để giải quyết các vấn đề xã hội và đạo đức trên?

Các nhà khoa học đang làm việc cho dự án gen người (HGP - Human Genome Project) để hoàn thành vẽ sơ đồ và sắp xếp tất các bộ gen của con người đã nhận ra rằng những thông tin có được từ dự án này có thể làm thay đổi sâu sắc đến từng cá nhân, gia đình và xã hội. Chương trình nghiên cứu về những ảnh hưởng trên đạo đức, luật pháp và xã hội (Ethical, Legal, and Social Implications - ELSI) được thành lập vào năm 1990 là một bộ phận của HGP để giải quyết những vấn đề này. Chương trình nghiên cứu ELSI thúc đẩy những nghiên cứu cơ bản và hữu dụng về những ảnh hưởng trên đạo đức, luật pháp và xã hội của các nghiên cứu gen và di truyền đối với cá nhân, gia đình và cộng đồng. Chương trình nghiên cứu ELSI bảo trợ và quản lý các nghiên cứu, hỗ trợ những hội thảo, những hội nghị chính trị về những đề tài trên.

Theo National Cancer Institute - Y học NET dịch