Liệu pháp gen hiện đại đang dần rời bỏ một ý tưởng phổ quát duy nhất là «sửa chữa DNA bị tổn thương». Đôi khi thực sự có thể đưa một bản sao thay thế hoạt động được vào gen. Nhưng đôi khi lại không cần thay đổi trình tự chút nào — chỉ cần gỡ bỏ lệnh cấm phân tử không cho phép gen hiện có hoạt động.
Hai nghiên cứu gần đây đã thể hiện rõ sự khác biệt này.
Nghiên cứu thứ nhất dành cho bệnh võng mạc do KCNV2 — một bệnh di truyền hiếm gặp ở võng mạc. Gen KCNV2 mã hóa protein Kv8.2, tham gia vào hoạt động của kênh kali trong tế bào cảm quang. Khi có các biến thể gây bệnh của KCNV2, hoạt động của tế bào hình que và hình nón bị rối loạn: thị lực giảm, xuất hiện chứng sợ ánh sáng, rối loạn thị giác màu và mù ban đêm. Hiện vẫn chưa có phương pháp điều trị đặc hiệu cho bệnh này.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng vector virus liên quan đến adeno — AAV — để đưa bản sao hoạt động đã được tối ưu hóa của KCNV2 người vào tế bào cảm quang. Đây không phải là chỉnh sửa gen bị tổn thương: đột biến hiện có vẫn giữ nguyên, còn tế bào nhận thêm một chỉ dẫn bổ sung cho phép sản xuất lại Kv8.2.
Sau khi đưa liệu pháp vào dưới võng mạc ở chuột không có Kv8.2 chức năng, các đáp ứng điện của võng mạc đã cải thiện rõ rệt. Ở một số liều, phản ứng định hướng thị giác của động vật trong điều kiện cả ánh sáng yếu lẫn ánh sáng mạnh đã tiến gần đến các chỉ số của chuột khỏe mạnh. Trong các organoid võng mạc được nuôi cấy từ tế bào của bệnh nhân mắc bệnh võng mạc do KCNV2, các nhà nghiên cứu cũng đã khôi phục được quá trình hình thành protein Kv8.2.
Điều này hiện chưa có nghĩa là con người đã «khôi phục được thị lực». Đây là bằng chứng tiền lâm sàng về nguyên lý: phương pháp hoạt động trên mô hình động vật và trên mô hình tế bào người. Câu hỏi tiếp theo phức tạp hơn nhiều — liệu nó có đủ an toàn và hiệu quả ở bệnh nhân hay không.
Các nhà nghiên cứu đã áp dụng một cách tiếp cận hoàn toàn khác cho hội chứng Prader–Willi.
Ở đây vấn đề không chỉ nằm ở tổn thương của một gen riêng lẻ. Trong hội chứng Prader–Willi, không có sự biểu hiện bình thường của một nhóm gen thuộc bản sao từ cha ở đoạn nhiễm sắc thể 15q11–q13. Bản sao từ mẹ của nhiều gen trong số này vẫn tồn tại nhưng im lặng do in dấu bộ gen — một hệ thống biểu sinh quy định bản sao gen từ cha hay mẹ nào phải hoạt động.
Chính sự im lặng này là điều các nhà khoa học đã cố gắng gỡ bỏ.
Một nhóm từ Nhật Bản đã sử dụng hệ thống CRISPR/dCas9-SunTag-TET1. Khác với Cas9 thông thường, dCas9 không cắt DNA. Nó được dùng như một hoa tiêu phân tử: được dẫn đến vùng cần thiết của bộ gen và thu hút enzyme TET1, có khả năng thay đổi sự methyl hóa DNA.
Các nhà nghiên cứu đã tác động lên trung tâm in dấu PWS-ICR trong các tế bào thu được từ bệnh nhân mắc hội chứng Prader–Willi. Việc khử methyl đã cho phép bật lại một số gen của nhiễm sắc thể từ mẹ, bao gồm SNRPN, SNORD116, IPW và MAGEL2. Điều đặc biệt thú vị là những thay đổi vẫn được duy trì sau khi các tế bào này biến đổi thành organoid vùng dưới đồi — mô hình ba chiều của mô liên quan đến điều hòa cơn đói, chức năng hormone và trao đổi chất. Trong các organoid, hồ sơ biểu hiện gen tổng thể cũng được bình thường hóa một phần.
Nhưng ở đây đã phát hiện ra một điểm tinh tế quan trọng.
Sau khi vùng này được «đánh thức» bằng biểu sinh trong các tế bào thần kinh, UBE3A-ATS cũng được kích hoạt — một bản phiên mã đối nghĩa có khả năng ức chế UBE3A. Trong các organoid đã được chỉnh sửa, các nhà nghiên cứu thực sự nhận thấy sự giảm biểu hiện của UBE3A. Các tác giả cảnh báo: việc ức chế quá mức gen này về mặt lý thuyết có thể tạo ra những thay đổi liên quan đến bệnh lý của hội chứng Angelman.
Chính vì vậy công trình này đặc biệt có tính minh chứng. Không thể coi biểu sinh như một chuỗi công tắc độc lập. Đôi khi việc bật một vùng lại làm thay đổi hoạt động của cả một chuỗi gen lân cận.
Cả hai chiến lược hiện vẫn còn xa so với liệu pháp lâm sàng thường quy. Đối với KCNV2, cần xác nhận hiệu quả lâu dài và tính an toàn ở người. Đối với hội chứng Prader–Willi, nhiệm vụ còn phức tạp hơn: cần học cách đưa công cụ chỉnh sửa đến đúng các tế bào não, kiểm soát cường độ và thời gian tác động, đồng thời không phá vỡ sự cân bằng tinh tế của các gen in dấu khác.
Nhưng hướng đi đã có thể thấy rõ. Trong một trường hợp, y học bổ sung cho tế bào chỉ dẫn di truyền còn thiếu. Trong trường hợp khác, y học cố gắng trả lại tiếng nói cho một gen vẫn luôn hiện diện trong DNA nhưng đã bị tắt.
Chính điều này đang trở thành một trong những nét hấp dẫn nhất của nền y học phân tử mới: có thể chữa bệnh không chỉ bằng cách viết lại bộ gen, mà còn bằng cách thay đổi cách tế bào đọc nó.
