SERIES: CÔNG NGHỆ BIẾN ĐỔI GEN CRISPR/Cas9 (KỲ 1)

|| THE SCIENCE TIMES ||

KỲ 1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CRISPR/Cas

Việc nắm quyền kiểm soát và biến đổi bộ gene từ lâu đã là giấc mơ của con người. Các bước đột phá của ngành công nghệ sinh học đã đưa con người gần như chạm đến viển cảnh ấy. Lùi về khoảng thời gian sơ khai, việc chỉnh sửa gen được thực hiện bằng cách tích hợp ngẫu nhiên plasmid, transposon, virus hoặc thông qua tái tổ hợp tương đồng. Các phương pháp này nhằm tích hợp vào vị trí đặc hiệu, nhưng rất tốn thời gian và không hiệu quả.

Dần dần, các công cụ chỉnh sửa gene (genome editing) ra đời. Hai hệ thống ZFNs (Zinc Finger Nucleases) và TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease) đã cho phép con người chỉnh sửa thành công bộ gen của nhiều loài động vật, cho thấy các kết quả khả quan trong điều trị bệnh. Tuy nhiên, quy trình tổng hợp protein phức tạp đã gây nhiều trở ngại, khiến việc áp dụng chúng rời xa thực tiễn.

CRISPR/Cas9 đã xuất hiện như một lựa chọn đầy tiềm năng. Được lấy ý tưởng từ cơ chế hoạt động của hệ miễn dịch vi khuẩn, CRISPR không những tối ưu về chi phí mà còn khắc phục được những nhược điểm của phương pháp cũ.

🔷 NGUỒN GỐC CỦA CRISPR/Cas

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) là một hệ thống phòng vệ của sinh vật nhân sơ nhằm chống lại sự xâm nhập gen từ virus. Được các nhà khoa học Nhật Bản phát hiện ra trong hệ gene của khuẩn E.coli năm 1987, nhưng mãi đến những năm đầu thế kỉ XXI, CRISPR mới được quan tâm nghiên cứu, sau đó chính thức trở thành công cụ chỉnh sửa gene đắc lực vào năm 2013.

🔷 CẤU TRÚC CỦA MỘT LOCUS CRISPR

Một locus (vị trí) CRISPR được cấu thành từ các đoạn lặp (repeats) dài 21 đến 48 bp xen kẽ bởi các đoạn đệm (spacers) có trình tự dài 26 đến 72 bp. Đoạn tiền đệm (protospacers) là gen được virus đưa vào hệ gene của vi khuẩn, sau đó được sao chép vào đoạn locus CRISPR và trở thành spacers, chúng đóng vai trò như yếu tố giúp hệ thống định vị được đoạn gene cần phá hủy. Trong một locus thì kích thước của đoạn lặp và đoạn đệm rất ổn định. Mỗi locus CRISPR được đặc trưng bởi trình tự của đoạn lặp điển hình trong locus đó.

Hình 1. Một locus CRISPR

Xem tiếp tại: