Theo kết quả nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí Nature, 2018, nhóm tác giả Alexandra Hzigner, Bjorn Petersen, Günther M. Keil, Heiner Niemann, Thomas C. Mettenleiter và Walter Fuchs, Viện Friedrich- Loeffler, Greifswald-Insel Riems, Neustadt, Đức thông báo rằng tại Đức, các thí nghiệm sẽ sớm được tiến hành trên lợn chuyển gen nhằm chứng minh các tế bào miễn dịch có khả năng kháng Virus Dịch tả lợn châu Phi (ASFv).

Theo kế hoạch, các thí nghiệm sẽ được thực hiện vào tháng 5 năm 2020 để kiểm tra khả năng kháng ASF của lợn chuyển gen bằng cách gây nhiễm ASFv thực nghiệm. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của dịch Covid-19, các thí nghiệm bị hoãn lại cho đến tháng 6 năm 2020.

THÀNH TỰU BƯỚC ĐẦU

Vắc-xin và thuốc kháng virus

Hình 1. Lợn chuyển gen sẽ được sử dụng trong các thí nghiệm với ASFv có độc lực cao. Ảnh: FLI

Virus dịch tả lợn Châu Phi (ASF) tiếp tục lây nhiễm trong quần thể lợn nhà và lợn rừng ở Châu Phi, Châu Á và Châu Âu. Đã có nhiều nhóm nghiên cứu đã và đang đang nghiên cứu và phát triển một số loại vắc-xin và thuốc kháng virus để hạn chế và tiêu diệt hoàn toàn virus dịch tả lợn Châu Phi.

Một cách tiếp cận khác, được nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Bjorn Petersen – Viện Friedrich- Loeffler, Viện Nghiên cứu Thú y Liên bang Đức đã và đang tiến hành sử dụng công cụ chỉnh sửa gen để tạo ra những dòng lợn có khả năng chống lại virus dịch tả lợn Châu Phi.

Các thụ thể của virus trên tế bào vật chủ

Các nghiên cứu trước đây cho thấy việc chỉnh sửa gen có thể bằng cắt loại bỏ các gen mã hóa thụ thể của virus trên tế bào vật chủ (không có thụ thể trên tế bào, để virus mất khả năng bám và xâm nhập) hoặc bằng cách giúp vật chủ chống lại virus thông qua việc sản xuất ARN ‘hướng dẫn’ kháng virus. Trong phương pháp thứ hai, virus xâm nhập vào tế bào, nhưng RNA ‘hướng dẫn’ ngăn sự sao chép của virus, hoặc ngăn cản ‘gen tiền sinh’ của virus xâm nhập vào các tế bào khác.

Công cụ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9

Trong các nghiên cứu trước đây, công cụ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 đã được sử dụng thành công ở phòng thí nghiệm để tạo ra các tế bào chống lại sự lây nhiễm của virus gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV) và cộng cụ chỉnh sửa gen nay cũng tạo ra những đàn lợn có khả năng kháng virus gây Hội chứng sinh sản và hô hấp (PRRSv). Petersen giải thích rằng trong các thí nghiệm đó, các tế bào trên người đã kháng virus HIV bằng cách loại bỏ các thụ thể bề mặt tế bào miễn dịch T mà virus HIV cần thiết phải gắn vào. Cơ chế này diễn ra tương tự với lợn kháng PRRSv, nhưng với các tế bào miễn dịch được là các đại thực bào.

Chi tiết chỉnh sửa gen ASFv

Sử dụng CRISPR/Cas9, Petersen và nhóm nghiên cứu của ông đã đưa một cấu trúc di truyền từ vi khuẩn vào tế bào phôi lợn gọi là nguyên bào sợi (tế bào mô liên kết phổ biến nhất ở động vật). Quá trình chỉnh sửa gen này đã tạo ra một gen ‘cắt’ di truyền nhằm cắt bỏ các phần quan trọng trong bộ gen của virus và do đó phá hủy nó. Các tế bào chuyển gen này đã được thử nghiệm để kiểm tra tính ổn định của sự biểu hiện gen vi khuẩn đưa vào và kết quả cho thấy sự sao chép ASFv đã bị ngăn chặn. Petersen cho biết, “Chúng tôi thấy rằng sự biểu hiện của RNA ‘hướng dẫn’ kháng virus đã làm quá trình nhân lên của virus ASF chủng ‘Armenia’ giảm khoảng 10.000 lần. Ban đầu ASF chủng ‘Kenya’ miễn dịch với các gen ‘cắt’ di truyền, và nhóm nghiên cứu đã tạo ra các vec tơ mới nhằm biểu hiện một số RNA ‘hướng dẫn’ và kết quả này đã được áp dụng cho tất cả các chủng ASFv có liên quan.

Hình 2. Nghiên cứu ban đầu dựa trên các thí nghiệm trên lợn từ năm 2018. Ảnh: FLI

Các nguyên bào sợi sau đó được nhân bản để tạo ra lợn con. Các đại thực bào trong các mẫu máu từ những con lợn này đã được gây nhiễm thực nghiệm với ASFv. Kết quả cho thấy mức độ sao chép ASFv đã bị giảm.

Ức chế sự nhân lên của virus ASF

Các nghiên cứu tiếp theo cần khẳng định rằng RNA ‘hướng dẫn’ kháng virus này là đặc hiệu và ức chế hiệu quả quá trình nhân lên của virus và liệu các dòng tế bào liên quan có chống lại tất cả các biến thể ASFv tự nhiên hay không. Petersen lưu ý, “Mục tiêu đồng thời của các gen chỉnh sửa bằng hệ thống RNA kháng virus có thể làm tăng thêm hiệu quả của nó, đặc biệt là chống lại nhiều chủng và nhiều biến thể của ASFv. Để đạt được điều này, chúng tôi đã bắt đầu tạo ra một hệ thống tổ hợp vectơ CRISPR/Cas9. Trong tương lai, hệ thống CRISPR/Cas9 sẽ được hoàn thiện để hướng tới việc xóa các mục tiêu trong các gen khác của ASFv và các dạng virus này có thể giúp việc tìm hiểu chức năng của các gen khác nhau và cũng có thể dùng để tạo ra vắc-xin nhược độc hoặc vắc-xin sống đơn kỳ’.

Petersen cũng khẳng định rằng “Phương pháp này cũng có thể được điều chỉnh để sử dụng với các loại virus khó phát triển được vắcxin hoặc phương pháp điều trị, và phương pháp này cũng có thể sử dụng trong việc phát triển các loại thuốc mới”.

Chỉnh sửa gen là một vấn đề nhạy cảm trong Liên minh châu Âu. Thế hệ con của các động vật được chỉnh sửa gen được coi là sinh vật biến đổi gen ở EU, do đó những động vật này không thể được sử dụng để sản xuất thương mại. Tuy nhiên, chỉnh sửa gen được cho phép với mục đích nghiên cứu.

Ngô Thị Thuỳ và Phạm Kim Đăng

(theo Pig Progress)

Khoa Chăn nuôi

Học viện Nông nghiệp Việt Nam