Khám phá cơ chế chỉnh sửa CRIPSR trên RNA

Kĩ thuật CRISPR/Cas9 được sử dụng trong chỉnh sửa bộ gen đang là một đề tài rất nóng do khả năng sử dụng đa dạng và tiềm năng to lớn trong điều trị nhiều loại bệnh. Tuy nhiên hạn chế của kĩ thuật này là chỉ có khả năng thao tác trên DNA và việc sửa đổi trên DNA sẽ dẫn tới các thay đổi vĩnh viễn bộ gen của một tế bào. Vì vậy một kĩ thuật chỉnh sửa mới trên RNA được các nhà khoa học hướng đến bởi nó sẽ cho phép gây ra các biến đổi tạm thời theo hướng điều chỉnh tăng hoặc giảm và với đặc tính và chức năng tốt hơn so với các phương pháp can thiệp RNA được biết hiện nay.

Và theo một kết quả nghiên cứu được công bố gần đây, các nhà khoa học tại Viện Nghiên Cứu Broad của MIT và Harvard do tiến sĩ Feng Zhang dẫn đầu, người đã tham gia phát triển kỹ thuật CRISPR/Cas9 đầu tiên với sự hợp tác giữa Viện Công Nghệ Massachusetts, Viện Sức Khỏe Quốc Gia (NIH), Đại Học Rutgers-New Brunswick và Viện Khoa Học Công Nghệ Skolkovo đã công bố dữ liệu về những đặc tính của một hệ thống CRISPR mới có thể ứng dụng trên RNA thay vì chỉ trên DNA như trước đây. Điều này đã mở ra một phương pháp có tiềm năng to lớn trong kỹ thuật thao tác tế bào (cellular manipulation).

Hình: Hai domain HEPN của C2c2 cần thiết cho sự cắt ssRNA được hướng dẫn bở crRNARNA nhưng không cần thiết cho sự bám.

Nhóm nghiên cứu đã định danh (identify) và định tính (functionally characterize) thành công C2c2, một loại enzym trong vi khuẩn Leptotrichia shahii có khả năng nhắm tới và phân huỷ RNA bởi cơ chế được lập trình để cắt những trình tự RNA lạ trong tế bào vi khuẩn. Do đó, C2c2 trở thành một công cụ quý giá trong sinh học phân tử giúp vi khuẩn chống lại sự xâm nhiễm của virus. C2c2 là một hệ thống gồm 2 thành phần, chỉ cần 1 phân tử RNA để chỉ dẫn chức năng và có thể được tổng hợp nhân tạo như DNA phù hợp cho sự vận chuyển trên mô và các tế bào.

Cách hoạt động lên RNA của C2c2 là sự bổ sung cho hệ thống CRISPR/Cas9 vốn chỉ tác động lên DNA trong các bản đồ gen về đặc tính và chức năng của tế bào. Khả năng tác động đến các mục tiêu RNA và loại bỏ những trình tự RNA đặc biệt có mức độ biểu hiện protein thấp giúp thực hiện những chỉ thị bộ gen, cung cấp khả năng thao tác trên RNA thông qua hệ thống một cách chính xác và điều khiển chức năng gen theo hướng mở rộng hơn.

Do đó phương pháp sửa đổi RNA dựa trên C2c2 được cho là có đặc tính lớn hơn và mang lại những ứng dụng rộng rãi hơn, ví dụ như thay đổi chức năng RNA, đánh dấu huỳnh quang RNA, thay thế cho kỹ thuật can thiệp nhỏ trên phân tử RNA (small interfereing RNA – siRNA) trước đây.

Theo Omar Abudayyeh, sinh viên tại phòng thí nghiệm của tiến sĩ Zhang, chia sẻ, “tác động quan trọng nhất của C2c2 có lẽ là ảnh hưởng đến  sự hiểu biết của chúng ta về vai trò của RNA trong các loại bệnh và chức năng của tế bào”.

C2c2 đã mở ra một cánh cửa cho toàn bộ những tiềm năng mới của công cụ CRISPR. Vì vậy, các nhà khoa học đang rất kì vọng vào việc phát triển kĩ thuật này thành một nền tảng (platform) cho lĩnh vực khoa học sự sống và y dược.

Nguyễn Thiên Ân

Bài báo:

1. A New CRISPR System for RNA. Genengnews.com. June 3, 2016.
2. Abudayyeh, O. O., Gootenberg, J. S., Konermann, S., Joung, J., Slaymaker, I. M., Cox, D. B., … & Severinov, K. (2016). C2c2 is a single-component programmable RNA-guided RNA-targeting CRISPR effector. Science, aaf5573.

Xin mời Quý Độc Giả bỏ ra 2-5 phút để làm một khảo sát mức độ hài lòng về bài viết của IBSG tại đây. IBSG chân thành cảm ơn Quý Độc Giả.