Một Nỗ Lực Đậm Chất Để Chữa Trị HIV—Sử Dụng Crispr

Trong tháng Bảy, một người đàn ông HIV trở thành tình nguyện viên đầu tiên trong một thử nghiệm lâm sàng nhằm sử dụng kỹ thuật chỉnh sửa gene Crispr để cắt bỏ vi rút gây AIDS khỏi tế bào của anh ta. Trong một giờ, anh ta được kết nối với một túi IV đưa thuốc thử nghiệm trực tiếp vào máu. Liều truyền một lần được thiết kế để mang theo các công cụ chỉnh sửa gene đến các tế bào nhiễm bệnh của người đàn ông để loại bỏ vi rút.

Vào cuối tháng này, tình nguyện viên sẽ ngừng sử dụng các loại thuốc chống retrovirus mà anh ta đã sử dụng để giữ vi rút ở mức không thể phát hiện. Sau đó, các nhà điều tra sẽ đợi 12 tuần để xem xét vi rút có tái phát hay không. Nếu không, họ sẽ xem xét thử nghiệm là thành công. “Chúng tôi đang cố gắng trả lại tế bào về trạng thái gần bình thường,” Daniel Dornbusch, Giám đốc điều hành của Excision BioTherapeutics, công ty sinh học có trụ sở tại San Francisco, chịu trách nhiệm cho cuộc thử nghiệm, nói.

HIV tấn công các tế bào miễn dịch trong cơ thể gọi là tế bào CD4 và chiếm đoạt máy móc của chúng để tạo bản sao của chính nó. Nhưng một số tế bào nhiễm HIV có thể trở nên ẩn (đôi khi kéo dài trong vài năm) và không sản xuất chủ yếu bản sao vi rút mới. Những nguồn cấp này được gọi là các chỗ chứa và là rào cản lớn trong việc chữa trị HIV.

“HIV là một đối thủ khó khăn để chiến đấu vì nó có khả năng tự chèn mình vào DNA của chúng ta, và nó cũng có khả năng trở nên im lặng và kích hoạt lại ở các điểm khác nhau trong cuộc sống của một người,” nói Jonathan Li, một bác sĩ tại Bệnh viện Brigham and Women’s và nghiên cứu HIV tại Đại học Harvard, không tham gia thử nghiệm Crispr. Li nói rằng việc tìm ra cách nhắm đến những nguồn cấp này—mà không gây hại cho các tế bào CD4 quan trọng—đã gặp nhiều khó khăn.

Trong khi các loại thuốc chống retrovirus có thể ngừng sao chép vi rút và làm sạch vi rút khỏi máu, chúng không thể tiếp cận được các chỗ chứa này, nên mọi người phải dùng thuốc mỗi ngày suốt đời. Nhưng Excision BioTherapeutics hy vọng rằng Crispr sẽ loại bỏ HIV mãi mãi.

Crispr đang được sử dụng trong nhiều nghiên cứu khác nhau để điều trị một số điều kiện phát sinh từ đột biến gen. Trong những trường hợp đó, các nhà khoa học đang sử dụng Crispr để chỉnh sửa tế bào của chính người. Nhưng đối với thử nghiệm HIV, các nghiên cứu viên của Excision đang sử dụng công cụ chỉnh sửa gene chống lại vi rút. Dung dịch Crispr chứa các phân tử chỉnh sửa gene nhắm đến hai khu vực trong gen HIV quan trọng cho sao chép vi rút. Vi rút chỉ có thể tái tạo nếu nó hoàn toàn nguyên vẹn, vì vậy Crispr làm gián đoạn quá trình đó bằng cách cắt ra các phần của gen.

Năm 2019, các nhà nghiên cứu tại Đại học Temple và Đại học Nebraska đã phát hiện rằng việc sử dụng Crispr để xóa bỏ những khu vực đó đã loại bỏ HIV khỏi gen của chuột và chuột. Một năm sau, nhóm Temple cũng chỉ ra rằng phương pháp này an toàn loại bỏ DNA virus từ linh trưởng với SIV, phiên bản HIV của khỉ.

Đó là một bước quan trọng để kiểm tra phác đồ điều trị trên con người, theo Kamel Khalili, giáo sư vi sinh học tại Đại học Temple, người đã dẫn dắt công việc và là một trong những người sáng lập Excision Biotherapeutics. “Bạn không muốn loại bỏ gen vi rút nhưng đồng thời gây ra bất kỳ sự gián đoạn nào trong một phần khác của gen di truyền người và sau đó tạo ra một bộ vấn đề mới cho bệnh nhân,” anh ta nói. “Chúng tôi phải đảm bảo rằng chúng tôi xác định được một khu vực trong HIV không trùng với gen di truyền người.”

Dornbusch nghĩ rằng chiến lược này sẽ bảo vệ bệnh nhân khỏi các tác dụng phụ nặng và chỉnh sửa "ngoài mục tiêu"—các cắt không chủ ý ở nơi khác trong gen di truyền có thể gây vấn đề như ung thư.

Các khu vực mà phương pháp điều trị Crispr của công ty nhắm đến cũng ở trong một phần của gen di truyền mà thường giữ nguyên ngay cả khi HIV tiến hóa. Điều này quan trọng vì vi rút biến đổi nhanh chóng, và các nhà nghiên cứu không muốn một mục tiêu di động.

Đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học cố gắng sử dụng chỉnh sửa gene với hy vọng chữa trị người mắc HIV, nhưng những nỗ lực khác đã tập trung vào một đột biến bảo vệ trong một gen được gọi là CCR5. Vào những năm 1990, các nhà khoa học phát hiện rằng những người có đột biến tự nhiên này không bị nhiễm HIV khi tiếp xúc với nó. Đột biến—được biết đến với tên gọi delta 32—ngăn chặn khả năng của vi rút xâm nhập vào các tế bào miễn dịch. Năm 2009, công ty Sangamo Therapeutics có trụ sở tại California đã sử dụng một công nghệ chỉnh sửa gene cũ hơn được gọi là zinc finger nucleases để thêm đột biến bảo vệ đó vào các tế bào T của bệnh nhân—một phần quan trọng của hệ thống miễn dịch. Những cuộc thử nghiệm này đã có mức thành công hạn chế.

Năm 2017, các nhà khoa học Trung Quốc kết hợp Crispr với một cấy ghép tủy xương trong một cố gắng chữa trị một bệnh nhân mắc HIV và bạch cầu. Trong một cuộc cấy ghép điển hình, tế bào gốc từ người hiến được chuyển đến người nhận để thay thế tế bào máu bệnh ác tính của họ. Những tế bào này tiếp tục hình thành tế bào máu mới, khỏe mạnh. Để giải quyết cả HIV của bệnh nhân, các nhà nghiên cứu chỉnh sửa tế bào gốc của người hiến với Crispr để vô hiệu hóa CCR5. Nhưng sau cấy ghép, chỉ có một phần nhỏ tế bào tủy xương của bệnh nhân được chỉnh sửa như mong muốn.

Sau đó, vào năm 2018, nhà khoa học Trung Quốc He Jiankui đã sử dụng Crispr để chỉnh sửa đột biến CCR5 vào gen của hai bé gái sinh đôi để làm cho chúng chống lại HIV. Nỗi lo sợ về vi phạm đạo đức, cuộc thử nghiệm đã bị rộng rãi lên án bởi các nhà khoa học. Nghiên cứu của ông He đã bị tạm ngừng bởi chính phủ Trung Quốc, và ông ta đã phải thi hành một hình phạt tù ba năm. Mặc dù cả hai bé gái sinh đôi đều được sinh ra khỏe mạnh, chỉ có một số tế bào của họ được chỉnh sửa thành công, có nghĩa là thực tế có thể chúng không miễn dịch với HIV.

Cho đến năm 2022, hiện đã có hai người đã được chữa khỏi HIV sau khi nhận cấy ghép tủy xương từ người hiến có CCR5. Được biết đến với tên là bệnh nhân Berlin và bệnh nhân London, cả hai đều mắc bệnh ung thư và đã nhận cấy ghép để điều trị bệnh của họ. Nhưng những cuộc cấy ghép này không phải là một lựa chọn khả thi đối với hầu hết mọi người—chúng rất nguy hiểm và người hiến có đột biến delta 32 hiếm hoi. Nhưng một người thứ ba đã được tuyên bố chữa khỏi HIV vào đầu năm nay sau khi cô ấy nhận cấy ghép mới liên quan đến máu rốn rối.

Thử nghiệm của Excision cuối cùng sẽ tham gia chín người và kiểm tra ba lượng liều khác nhau để xác định cái nào hiệu quả nhất. Các nhà điều tra sẽ đo lường lượng virus và số lượng tế bào CD4 của mỗi người trước khi nhận phương pháp điều trị và sau khi họ ngừng sử dụng thuốc chống retrovirus. Mục tiêu cuối cùng là giảm lượng virus xuống mức không thể phát hiện được—tức là ít hơn 200 bản sao HIV mỗi milimet huyết thanh. Ở mức này, HIV không thể được truyền qua quan hệ tình dục.

Thách thức đối với Excision sẽ là đưa Crispr đến đủ số lượng tế bào để đưa HIV xuống mức không thể phát hiện được. Công ty đang sử dụng một loại virus kỹ thuật để chuyển các thành phần chỉnh sửa gen đến các tế bào CD4 nhiễm HIV của bệnh nhân. Nhưng cho đến nay, có rất ít dữ liệu về con người về cách Crispr hoạt động khi được đưa trực tiếp vào cơ thể. “Có khả năng rằng bạn đưa virus xuống mức thấp như vậy, nếu hệ thống miễn dịch của người đó vẫn nguyên vẹn, họ có thể giữ virus ở xa sao cho họ không cần phải sử dụng điều trị chống retrovirus hàng ngày nữa,” nói Rowena Johnston, phó chủ tịch và giám đốc nghiên cứu cho amfAR, Quỹ Nghiên cứu AIDS.

Và mặc dù những loại thuốc này rất hiệu quả, Johnston nói, nhiều người muốn hoàn toàn thoát khỏi virus. Một lần tiêm Crispr—nếu thành công—sẽ loại bỏ nhu cầu sử dụng viên nén hàng ngày. “Những người mắc HIV vẫn sống với rất nhiều sự kỳ thị và xấu hổ nội tâm,” cô ấy nói. “Tôi nghĩ một phương pháp chữa trị là điều giải quyết vấn đề đó tốt hơn rất nhiều so với việc điều trị suốt đời, bất kể liệu liệu pháp đó trở nên dễ dàng như thế nào.”