PHƯƠNG PHáP CHUYểN GEN MớI TĂNG TRIểN VọNG Sử DụNG ARNi TRONG LIệU PHáP ĐIềU TRị GEN Tạ Thành Văn Bộ môn Hóa-Hóa sinh- Trường Đại học Y Hà Nội Ngày nay các nhà khoa học đã hiểu những n
Trang 1PHƯƠNG PHáP CHUYểN GEN MớI TĂNG TRIểN VọNG Sử
DụNG ARNi TRONG LIệU PHáP ĐIềU TRị GEN
Tạ Thành Văn
Bộ môn Hóa-Hóa sinh- Trường Đại học Y Hà Nội Ngày nay các nhà khoa học đã hiểu những nguyên tắc cơ bản của ARNi và các công
ty dược phẩm trên thế giới hiện đang nghiên cứu để tăng cường khả năng ứng dụng công nghệ này in vivo Vấn đề then chốt nhất để có thể để tiến tới áp dụng phương pháp điều trị này trên lâm sàng phải có kỹ thuật chuyển tải ARNi vào trong tế bào một cách hiệu quả, kết hợp với các phương pháp sàng lọc nhanh, chính xác Đồng thời việc nghiên cứu tạo ra những phân tủ ARNi có khả năng bất hoạt gen đặc hiệu và hiệu quả cũng là một vấn đề hết sức quan trọng (1) Các nhà khoa học trên thế giới đã nhận ra tiềm năng to lớn của việc sử dụng ARNi trong liệu pháp điều trị gen Một số công ty dược phẩm đã công bố kết quả các công trình nghiên cứu mà họ đang tiến hành trong hội nghị về ARNi toàn Châu Âu tại London vào tháng 10 năm 2004
1 Phương pháp chuyển gen bằng
kỹ thuật hóa học mới
Hãng Ambion có kế hoạch đưa ra sản
phẩm là siPORTer-96, một thiết bị tạo
điện trường (electroporation) cho phép
các nhà nghiên cứu đưa ARNi vào trong
các dòng tế bào mà khó được thực hiện
bởi các phương pháp khác như các tế bào
gốc hay các tế bào nổi (không bám vào
đáy của các phương tiện nuôi cấy) Các
phương pháp chuyển gen bằng phương
pháp hóa học (sử dụng các hóa chất có
bản chất là lipid) được sử dụng thường
xuyên đối với các dòng tế bào trưởng
thành nhưng lại không hiệu quả đối với
các dòng tế bào gốc (2) Thiết bị tạo điện
trường tạo ra các xung điện để tạo ra các
lỗ siêu nhỏ ở màng tế bào, qua đó các
phần tử có thể dễ dàng xâm nhập vào
trong tế bào Các lỗ siêu nhỏ này sau đó
được đóng lại nhờ những xung điện trong
những điều kiện đặc biệt để cho phép các
tế bào hồi phục và tiếp tục phát triển Ưu
điểm của phương pháp này là quá trình
đưa gen từ ngoài vào độc lập với chu trình
phân chia của tế bào và tác dụng của
ARNi trên quá trình thể hiện gen của tế
bào được phát hiện sớm chỉ trong khoảng một vài giờ sau khi ARNi được đưa từ ngoài vào Để tăng cường tỷ lệ sống của
tế bào sau khi chuyển gen nhờ tác dụng của điện trường, công ty đã nghiên cứu
và sản xuất dung dịch đệm cho kỹ thuật chuyển gen này Dung dịch đệm này có
độ dẫn điện thấp và có thành phần giống như bào tương Chính vì vậy mà các lỗ siêu nhỏ sau khi được tạo ra, được hàn gắn lại nhanh chóng Dung dịch đệm này cho phép thu hồi lại 65-95% tế bào sống sau khi được chuyển gen và tỷ lệ bất hoạt gen đạt tới 75-99%
Nghiên cứu tìm ra phương pháp chuyển siARN mới, có hiệu quả cao là hướng nghiên cứu được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nhằm mục
đích bất hoạt một gen đích bấy kỳ nào đó trong tế bào Song song với hướng nghiên cứu này, việc cần thiết là phải chế tạo ra ARNi đặc hiệu với gen đích và có tác dụng kéo dài Đồng thời cũng cần thiết phải nghiên cứu tác dụng phụ do ARNi gây ra khi nó được chuyển đến cơ quan đích Một trong những tác dụng phụ
được các nhà khoa học chú ý nhiều là
Trang 2ARNi tạo ra sự đáp ứng của interferon và
hậu quả là dẫn đến chết tế bào Khắc
phục tình trạng này, các nhà khoa học đã
chế tạo ra các dẫn xuất ARNi để hạn chế
tác dụng kích thích sự đáp ứng của
interferon nhưng lại làm tăng cường và
kéo dài tác dụng bất hoạt gen
2 Tăng cường tác dụng của ARNI
Công ty Invitrogen đã nghiên cứu tăng
cường tiềm năng áp dụng của ARNi và đã
cho ra đời sản phẩm là Block-iTTM
transfection control kit (hình 1) cho phép
tối ưu hóa các điều kiện đưa ARNi vào
trong tế bào đồng thời cũng cho phép
nguời sử dụng theo dõi hiệu quả và sự
khác biệt giữa các lần thí nghiệm
Lipfect-amineTM
2000 trong kit này cho phép tăng
cường hiệu quả của việc chuyển gen còn
Block-iT Fluorescent oligonucleotide
mang tín hiệu huỳnh quang mạnh cho
phép phát hiện được các tế bào đã được
chuyển gen Cho đến nay, đây là một kit
cho phép chúng ta kiểm tra hiệu quả của
việc chuyển gen một cách dễ dàng và
đơn giản nhất với hiệu suất chuyển gen
đạt tới 90-95% Kỹ thuật hiện tại đã cho
phép có thể thực hiện 10 ngàn thí nghiệm
chuyển gen chỉ trong vòng một ngày và
quy trình chuyển gen đang được phát
triển theo hướng tự động hóa Đồng thời
sự ra đời của phức hợp ARNi “tàng hình”, sản phẩm của sự biến đổi cấu trúc và đặc tính hóa học của các dẫn xuất ARNi trước
đó đã cho phép bất hoạt các gen đích một cách hiệu quả, bền và hạn chế được các tác dụng phụ Các nhà khoa học về liệu pháp điều trị gen cho rằng sản phẩm này hứa hẹn một triển vọng ứng dụng
điều trị lớn của ARNi trong trên lâm sàng Các chuyên gia thiết kế Block-iT ARNi xác định những vùng gen đặc hiệu nhất trên gen đích để thiết kế các phân tử ARNi “tàng hình” có chiều dài khoảng 25 nucleotide bằng phần mềm phân tích ARNi Cho đến nay, trong thư viện ARNi (ARNi library) đã có trên 10 ngàn siARN
đặc hiệu với trên 5 ngàn gen đích khác nhau Nghiên cứu sản xuất ra ARNi đặc hiệu với các gen đích trải dài trên cả genome của tế bào là đích mà các nhà khoa học đang hướng đến Các chuyên gia này cũng nghiên cứu phát triển các kỹ thuật đánh giá hiệu quả tác dụng của ARNi khi nó được đưa vào trong tế bào
Đây là hướng nghiên cứu đang được chú
ý nhằm đánh giá hiệu quả tác dụng của các thuốc để góp phần tăng cường khả năng tác dụng của thuốc cũ và nghiên cứu ứng dụng điều trị các thuốc mới
Hình 1: Mô hình cơ chế bất hoạt gen của hệ thống BLOCK-iT ARNi sau khi được chuyển
vào trong tế bào (sản phẩm của hãng Invitrogen)
Trang 33 Triển vọng ứng dụng trong điều
trị
Nhiều công ty dược phẩm hàng đầu
trên thế giới đang đầu tư nghiên cứu ứng
dụng liệu pháp điều trị gen trên lâm sàng
trong đó việc sử dụng ARNi được coi là
một trong các hướng ưu tiên Một số vấn
đề then chốt trong quá trình này cần phải
được làm sáng tỏ: i) Thiết kế tạo ra ARNi
đặc hiệu với gen đích; ii) Nghiên cứu đặc
tính dược động học và vận chuyển ARNi;
iii) Phương pháp đánh giá hiệu quả tác
dụng của ARNi ở thực nghiệm in vivo, khi
ARNi được tiêm vào trong cơ thể động vật
(môi trường trong cơ thể hoàn toàn khác
với môi trường nuôi cấy tế bào với rất
nhiều các nuclease trong huyết thanh của
động vật), ARNi sẽ bị thủy phân nhanh
chóng trước khi nó được đưa đến cơ quan
đích Chính vì vậy, mục tiêu mà các nhà
khoa học đang hướng đến là nghiên cứu
tạo ra các chế phẩm ARNi bền vững
nhằm cải thiện các đặc tính dược động
học bằng cách biến đổi cấu trúc hóa học
của các đơn vị nucleotide Từ nguyên tắc
này, một số chế phẩm ARNi mới đã được
tạo ra Trong đó phải kể đến SiARN-027
của công ty SiARN Therapeutics, USA,
một sản phẩm có khả năng bất hoạt gen
của yếu tố phát triển tế bào nội mạc góp
phần điều trị một số bệnh liên quan đến
quá trình thoái hóa ở tuổi già (macular)
SiARN-027 có thể được tiêm trực tiếp vào mắt và tránh được phá hủy bởi các nuclease Công ty này cũng đã tạo ra
được một số các dạng biến đổi của ARNi khác hiện đã được thử nghiệm thành công trên mô hình động vật và đang tiến tới thử nghiệm lâm sàng Trong số này phải kể đến anti-HCV siARN, các ARNi bất hoạt gen của các yếu tố phát triển khối u, quá trình thoái hóa thần kinh (Huntington, Parkinson, Alzheimer và Spinocerebellar ataxia 1) Cần phải nhấn mạnh rằng, sở dĩ có sự thành công trong lĩnh vực này là do sự kết hợp giữa hai yếu tố: công nghệ adenoviral siARN và các kỹ thuật Y sinh học Trong đó các công nghệ
và kỹ thuật đều nhằm hướng đến việc giải quyết các vấn đề do Y học lâm sàng đặt
ra là tạo ra thuốc để điều trị bệnh
Tài liệu tham khảo
1 Phan Thị Phi Phi Tắt (ức chế) gen
thông qua các phân tử ARN nhỏ Tạp chí
nghiên cứu y học 22, 89-93, (2003)
2 Tạ Thành Văn Hệ thống chuyển tải
gen và ứng dụng trong liệu pháp điều trị
gen Tạp chí nghiên cứu y học 24,
107-110, (2003)
3 Nina Flanagan Enhancing ARNi’s
potential Genetic engineering news 24
(17), 1-24, (2004)
