Chỉnh sửa epigenome có thể ngăn ngừa rối loạn phát triển không?
Sử dụng một loại công cụ kỹ thuật di truyền mới được gọi là chỉnh sửa epigenome ở chuột, các nhà khoa học đã khôi phục những bất thường trong não đang phát triển phát sinh từ đột biến gen.
Chỉnh sửa epigenome là một cách thay đổi sự biểu hiện hoặc cách đọc của các gen mà không làm thay đổi mã DNA cơ bản của chúng.
Một nhóm từ Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, MD, đã dẫn đầu Nature Communications nghiên cứu tập trung vào protein C11orf46.
Một trong những tác giả tương ứng của nghiên cứu là Tiến sĩ Atsushi Kamiya, phó giáo sư tâm thần học và khoa học hành vi tại Trường Y Đại học Johns Hopkins.
Ở người, đột biến trong đoạn DNA có chứa C11orf46 gen có thể dẫn đến hội chứng WAGR, một tình trạng di truyền có thể gây ra khuyết tật trí tuệ và làm suy giảm nhiều hệ thống của cơ thể.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng C11orf46 chỉ đạo sự phát triển của tiểu thể, là một bó sợi thần kinh phức tạp kết nối hai bên phải và trái của não.
Nếu thể vàng không hình thành chính xác, nó có thể làm phát sinh các rối loạn phát triển não, chẳng hạn như chứng tự kỷ và dạng khuyết tật trí tuệ có thể xảy ra trong hội chứng WAGR.
Gene im lặng
Một tên khác của hội chứng WAGR là hội chứng mất đoạn nhiễm sắc thể 11p13 bởi vì các đột biến gây ra nó bao gồm việc mất đoạn DNA trong một vùng cụ thể của nhiễm sắc thể 11. C11orf46 gen nằm trong vùng này.
Để nghiên cứu ảnh hưởng của việc thiếu protein C11orf46, các nhà nghiên cứu đã làm im lặng gen mã hóa của nó ở chuột.
Tuy nhiên, thay vì xóa trực tiếp gen, họ đã giảm sự biểu hiện của nó bằng cách sử dụng một công cụ chỉnh sửa epigenome.
Với công cụ này, các nhà khoa học có thể thay đổi bao bì nhiễm sắc của DNA chứ không phải chính mã DNA.
Sự thay đổi này khiến trình đọc DNA của tế bào khó đọc mã DNA của protein hơn, dẫn đến kết quả là tế bào tạo ra ít mã này hơn.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng những con chuột tạo ra ít protein C11orf46 hơn không phát triển đúng thể tích callosum trong não của chúng. Sự suy giảm chức năng não tương tự như tình trạng xảy ra trong hội chứng WAGR.
Chỉnh sửa Epigenome đã khôi phục gói sợi trục
Khi các nhà nghiên cứu xem xét kỹ hơn, họ phát hiện ra rằng những con chuột tạo ra ít protein C11orf46 hơn có biểu hiện cao hơn trong gen tạo ra một loại protein khác có tên là Semaphorin 6A.
Semaphorin 6A có vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn sự phát triển của các sợi trục thần kinh trong não đang phát triển.
Với việc chỉnh sửa thêm epigenome đã làm thay đổi sự biểu hiện của gen liên quan, SEMA6A, các nhà nghiên cứu đã có thể làm giảm Semaphorin 6A ở chuột và khôi phục bó sợi trục thần kinh giống như ở chuột bình thường.
“Chỉnh sửa biểu sinh có hướng dẫn RNA của Sema6a các trình tự khởi động gen thông qua hệ thống dCas9-SunTag với sự biểu hiện SEMA6A được chuẩn hóa liên kết với C11orf46 và giải cứu rối loạn chuyển hóa tử cung thông qua tái cấu trúc nhiễm sắc đàn áp bởi phức hợp bộ ức chế SETDB1, ”các tác giả viết.
Các nhà nghiên cứu kết luận rằng nghiên cứu chứng minh cách chỉnh sửa biểu sinh chính xác của chất nhiễm sắc có thể thay đổi sự phát triển ban đầu của kết nối giữa não phải và trái.
“Mặc dù công việc này còn sớm, nhưng những phát hiện này cho thấy rằng chúng ta có thể phát triển các liệu pháp chỉnh sửa epigenome trong tương lai có thể giúp định hình lại các kết nối thần kinh trong não và có thể ngăn ngừa các rối loạn phát triển của não xảy ra.”
Tiến sĩ Atsushi Kamiya
