Liệu pháp gen nằm trong tầm tay

Liệu pháp gen tấn công các bệnh không gây chết

Liệu pháp gen được bắt đầu với những thành công rực rỡ bên cạnh thất bại đáng buồn. Người ta vẫn ghi nhớ bệnh nhân đầu tiên bị chết sau khi điều trị bằng liệu pháp gưn vào tháng 10 năm 1999. Tuy nhiên, chắc người ta cũng không quên vài tháng sau đó, bệnh thiếu hụt miễn dịch di truyền đã thuyên giảm ở hai trẻ em được điều trị bằng liệu pháp này tại bệnh viện Necker. Chắc chắn rằng, cũng giống như các ngành công nghệ mới, liệu pháp gen tiến triển từng bước một chậm hơn mong đợi. Tuy nhiên trong quá trình đó, phạm vi áp dụng liệu pháp gen ngày càng mở rộng hơn dự đoán. Kỹ thuật chuyển gen đã bù đắp được thiếu hụt do đột biến đối với những bệnh di truyền đơn gen. Kỹ thuật này đã được áp dụng đối với những bệnh gây chết như ung thư, AIDS (HIV), với ý tưởng đưa vào cơ thể bệnh nhân tế bào chuyển gen để chúng tổng hợp ra các sản phẩm phục vụ cho liệu pháp gen. Ngày nay, việc phát triển các công cụ ngày càng hoàn hảo và được kiểm soát tốt hơn cho phép chúng ta áp dụng kỹ thuật này đối với những bệnh không gây chết.

Năm 1996, trường Đại học Pittsburgh ở bang Pennsylvanie (Mỹ) đã đưa ra qui trình điều trị lâm sàng giai đoạn I có áp dụng liệu pháp gen đối với bệnh viêm đa khớp (thấp khớp). Ngày nay qui trình này đã được hoàn thiện và thu được nhiều kết quả. Trước đây, bệnh viêm đa khớp kinh niên gây đau đớn mà y học đành bó tay. Khoảng 1% dân số thế giới mắc bệnh này và tỷ lệ phụ nữ mắc bệnh cao gấp 3 lần so với đàn ông. Lúc đầu bệnh chỉ đau âm ỉ. Bệnh này có thể đến với mọi lứa tuổi, nhưng thường bắt gặp ở những người bước vào độ tuổi 30 – 40. Đặc biệt những khớp nhỏ như ngón tay, chân, đầu gối hay bị nhất. Biểu hiện ban đầu của bệnh là mệt mỏi, cứng các khớp. Diễn biến của bệnh rất đa dạng, lúc tăng lúc giảm. Mọi cách điều trị có thể làm thay đổi một cách khả quan điều kiện sống của bệnh nhân, nhưng không thể phòng ngừa hoặc làm chậm tiến triển của bệnh. Ngoài ra, còn phải tính đến tác dụng phụ của một số phương thức điều trị, đặc biệt là khi sử dụng các thuốc chống viêm không phải là steroid. Ví dụ như lở loét, rối loạn chức năng gan, thận.v.v...

Việc triển khai qui trình điều trị theo liệu pháp gen đối với bệnh viêm khớp đã phải đối đầu với một số vần đề như sau: điều trị tổng thể hay cục bộ? Đây là vấn đề chủ chốt về mặt bệnh lý vì bệnh thấp khớp là một bệnh hệ thống. Tức là bệnh này có thể lan rộng ra toàn cơ thể. Một số trường hợp nặng, bệnh xảy ra ở hầu hết các khớp, thậm chí các tổ chức khác như màng mắt, phổi. Về lý thuyết, phác đồ điều trị tổng thể có ưu điểm điều trị toàn bộ các khớp bị viêm cũng như một số tổ chức phụ chịu tác động. Tuy nhiên, phác đồ này đòi hỏi đưa vào cơ thể một số lượng rất lớn các vector cũng như bắt buộc chúng phải tạo ra đầy đủ các protein ở tất cả các khớp bị đau. Sử dụng lượng vector lớn cũng như các tác dụng phụ gây ra do gen lạ (transene) hoạt động mạnh động chạm tới vấn đề an toàn sức khoẻ cho bệnh nhân. Như vậy, phác đồ điều trị cục bộ, tức là chỉ tác động trực tiếp đến phần bị viêm, có vẻ an toàn hơn, ngay cả khi một khớp đau cũng có thể điều trị bằng liệu pháp gen.

Ở khớp bị viêm, các tế bào màng dịch khớp là trung khu viêm nhiễm và phần nào khiến sụn bị thoái hoá. Chính các màng này được liệu pháp gen chọn làm đích để chuyển gen. Bằng cách đưa một gen mã cho protein chống viêm, chúng ta có thể thay đỏi tiến trình viêm nhiễm, thậm chí dừng quá trình phát triển của bệnh. Viêm khớp là một bệnh diễn biến phức tạp liên quan đến nhiều phân tử, các chất trung gian viêm nhiễm. Trong số đó, interleukine-1 (IL-1) là cytokine hoạt động mạnh ở các khớp bị viêm. Chúng là chất trung gian quan trọng liên quan đến sự thoái hoá của sụn ở khớp cũng như xương đối với bệnh nhân viêm đa khớp. Vì vậy, cần phải ngăn chặn quá trình này. Gen được sử dụng trong liệu pháp gen tác động đến quá trình thoái hoá do IL-1 là gen mã cho chất kháng lại thụ cảm của IL-1. Chất này sẵn có trong tự nhiên và có tên gọi là IL-1Ra (interleukine-1 receptor antagonists). Về mặt lý thuyết, nếu IL-1Ra được tạo ra với số lượng đủ lớn tương tác với tất cả thụ cảm thì IL-1 không liên kết được với thụ cảm nữa và chúng không thể thực hiện được nhiệm vụ trung gian chuyển tín hiệu đi. Như vậy quá trình viêm nhiễm, suy thoái sụn được ngăn chặn.

Tiêu chuẩn lựa chọn

Cách thức lựa chọn để chuyển gen như thế nào? Gen và vector chuyên chở gen được quyết định tuỳ thuộc vào loại bệnh cần điều trị, sinh lý của tế bào đích. Liệu pháp gen cho bệnh thấp khớp đã chọn vector MMLV, có nguồn gốc từ retrovirus nhưng đã bị biến đổi về mặt di truyền nên không còn khả năng sinh sôi nữa. Trái với vector adenovirus, vector MMV, cũng như vector AAV (adeno-associated virus) có khả năng ghép gen lạ vào hệ gen tế bào đích. Vì vậy, thời gian biểu hiện của gen lạ được tăng cường. Đây là tiêu chuẩn quan trọng trong điều trị cac bệnh kinh niên như bệnh thấp khớp. Hơn nữa, các vector này không cho phép protein virus biểu hiện trong tế bào đích, vì vậy chúng không gây phản ứng miễn dịch ở cơ thể nhận vector. Vector có xuất xứ từ adennovirus không có đặc tính này. Tuy nhiên vector MMV chỉ có khả năng xâm nhập vào các tế bào phân chia. Do đó, cần phải thực hiện thao tác phụ trong quá trình chuyển gen, tức là tế bào đích phải được lấy ra từ bệnh nhân, nuôi cấy invitro, chuyển vector mang gen vào chúng rồi sau đó lại cấy vào cơ thể bệnh nhân. Mặc dù qui trình trở nên phức tạp cần nhiều bước nhưng lại đảm bảo tối đa sự an toàn cho bệnh nhân. Ví dụ như không một vật liệu nào có nguồn gốc virus được đưa vào tổ chức khớp, vì vậy bệnh nhân không có hiện tượng mẫn cảm. Hơn nữa, qui trình đảm bảo chỉ tác động đến tế bào màng dịch khớp chứ không đụng chạm đến bất cứ loại tế bào bảo vệ nhạy cảm nào khác (như bạch cầu) thường xuyên “đi tuần” qua khớp. Cuối cùng, bằng việc kiểm tra các tế bào nuôi cấy để khẳng định retrovirus không có khả năng phân chia, chúng ta đã kiểm tra được mức độ an toàn cho cơ thể điều trị theo liệu pháp gen.

Xuất phát từ các nghiên cứu tiền lâm sàng, chúng ta đã xác định được các bước chuyển gen ở mức độ phân tử như nêu trên cũng như kiểm tra tính vô hại của IL-1Ra đối với con người. cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm đã cho phép chuyển gen mã cho IL-1Ra vào các khớp bàn tay của 9 phụ nữ mắc bệnh viêm khớp. Cả 9 bệnh nhân đều ở thể nặng, đều cần được phẫu thuật ít nhất 4 trong tổng số khớp ở trên một bàn tay. Hơn nữa, các bệnh nhân đều ở thời kỳ mãn kinh và đã cắt bỏ buồng trứng. Các tiêu chuẩn này, không liên quan gì đến bệnh thấp khớp, nhưng đều cần thiết để loại bỏ mọi khả năng, thậm chí để khẳng định gen chuyển vào không di truyền cho thế hệ sau.

Qui trình liệu pháp gen

Đầu tiên, tiều phẫu được tiến hành ở cổ tay hoặc ngón cái của 8 bệnh nhân. Bệnh nhân thứ chín chịu phẫu thuật ở ngón chân cái. Điều này cho phép lấy ra các tế bào màng dịch khớp để nuôi cấy tạo tế bào đích. Các tế bào lấy ra từ mỗi bệnh nhân được nuôi cấy thành hai nhóm riêng biệt. Nhóm thứ nhất được chuyển retrovirus chứa gen mã cho IL-1Ra. Nhóm thứ hai không chịu bất cứ thay đổi di truyền nào dùng làm đối chứng. Mỗi nhóm đều được thử nghiệm kiểm tra những tác nhân gây nghiễm có thể xảy ra trong các khâu thao tác trước khi đưa trở lại khớp bàn tay. Chỉ có hai khớp nhân tế bào nhóm thứ nhất còn hai khớp kia nhận tế bào đối chứng. Một tuần sau đó, cả 4 khớp được thay thế bởi các khớp giả silicon và màng dịch khớp thật được phân tích. Thời gian giữa phẫu thuật và đưa gen vào tế bào cho phép kết hợp hai điều kiện bắt buộc thứ nhất về mặt khoa học, tức là các dữ liệu để thao tác tốt đạt hiệu quả chuyển gen và biểu hiện của gen trong khớp được điều trị. Thứ hai về mặt đạo đức, tức là loại bỏ sự tồn tại lâu dài của các tế bào biến đổi gen trong cơ thể. Tuy nhiên, mục đích của liệu pháp gen vơi bệnh thấp khớp không phải ở chỗ đó, mà về lâu dài cần phải thoát khỏi sự can thiệp liên tục đến khớp. Chắc chắn điều kiện an toàn là tiên quyết. Thí nghiệm trên động vật vẫn được tiếp tục nhằm mục đích nghiên cứu nguy cơ xuất hiện tế bào ác tính trong tế bào đích (do gen lạ ghép ngẫu nhiên vào hệ gen) cũng như khả năng dịch khơp di chuyển ra ngoài khớp. Song song với nghiên cứu đó, chúng ta cần phải tính đến hiện tượng gen chuyển bị đào thải theo thời gian. Dường như genụâ biến mất do tế bào chuyển bị loại bỏ dần dần bởi phản ứng miễn dịch. Tuy nhiên, đó cũng có thể do cơ chế đổi mới tế bào xảy ra một cách bình thường trong cơ thể. Hơn nữa rất có thể promoter của gen không hoạt động nữa do nguyên nhân khác mà chúng ta chưa biết.

Mở rộng phạm vi áp dụng liệu pháp gen với một số bệnh khác

Qui trình điều trị theo liệu pháp gen nêu trên đã hoàn thiện và một thử nghiệm tương tự đã được triển khai ở Đức tại trường Đại học Dusseldorf (thời gian từ lúc tiến hành phẫu thuật đến khi đưa tế bào chuyển gen vào cơ thể là một tháng). Tập hợp các dữ liệu điều trị đầu tiên đã chứng tỏ gen IL-1Ra chỉ hoạt động trong tế bào chuyển gen. Hơn nữa, bệnh nhân được đảm bảo an toàn trong các điều kiện hoàn hảo. Thành công bước đầu này đáng khích lệ và qui trình ở giai đoạn II với mục đích nghiên cứu hiệu suất của liệu pháp gen IL-1Ra đã được triển khai.

Người ta còn có ý định mở rộng công nghệ này trong điều trị bệnh liên quan đến xương khớp như hỏng khớp, gãy xương, loãng xương, teo cơ hoặc các tai nạn về xương. Hỏng khớp là trường hợp hay gặp nhất và đến nay chưa có biện pháp nào ngăn chặn được tiến triển của bệnh. Bệnh này gắn liền với sự thoái hoá không ngừng sụn khớp. Đây là tổ chức một khi bị phá huỷ thì việc hồi phục rất ít và rất khó khăn. Vậy thì cần tiến hành như thế nào? Thủ thuật đầu tiên là chuyển các gen mã cho protein ức chế sự phá huỷ sụn. Thủ thuật thứ hai là tạo thuận lợi để tổ chức sụn phục hồi bằng cách tăng cường khả năng sinh tổng hợp sụn. Kết quả các thử nghiệm tiền lâm sàng rất đáng phấn khởi: Chúng ta có thể đưa gen vào các tế bào sụn và dường như việc sử dụng các gen mã cho factor kích thích sinh trưởng có tác động đến quá trình tổng hợp sụn. Việc triển khai những nghiên cứu điều trị lâm sàng giai đoạn I nay chỉ là vấn đề thời gian.

Đối với xương và cơ, việc sử dụng liệu pháp gen cũng rất được quan tâm đến. Những tổ chức này có khả năng tự phục hồi. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, ví dụ như nếu hai đầu xương gãy quá xa nhau, việc tự phục hồi không thể xảy ra. Liệu pháp gen nhằm tránh phẫu thuật được đề cập đến. Một số factor sinh trưởng, ví dụ như BMP (bone morphogenetic proteins), TGF (transforming growth factors)... có khả năng tăng cường sự tái tạo của xương và cơ và phục hồi tổ chức cơ-xương bị tổn thương. Liệu pháp gen nhằm sửa chữa những tổ chức cơ xương thường xuyên bị hỏng có nhiều hứa hẹn nhờ hoạt động của gen chuyển. Nghiên cứu tiền lâm sàng đã chứng tỏ có thể chuyển gen và hiệu suất chuyển gen vào các tổ chức khác nhau của hệ cơ-xương. Thực vậy các gen khi chuyển vào các tổ chức đó đã tăng cường sự tái tạo xương gãy và sự tổng hợp các thành phần của tổ chức. Như vậy, một lần nữa, việc triển khai các thử nghiệm lâm sàng là trong tầm tay.

Sự kế thừa

Một cách trái ngược nhau, quá trình thực hiện liệu pháp gen với những bệnh về viêm xương khớp di truyền (do sai hỏng gen) lại tiến triển chậm hơn những điều đạt được khi áp dụng với các bệnh hoặc các chấn thương về cơ xương không phải do di truyền. Tuy nhiên, chúng ta ghi nhận những bước tiến đầy hứa hẹn về thử nghiệm tiền lâm sàng đối với bệnh teo cơ và thiểu năng tái tạo xương. Chúng ta hy vọng rằng thành công trong việc điều trị những bệnh này sẽ tương tự như với một số bệnh khác mà rối loạn đầu tiên không phải là xương khớp, ví dụ như bệnh Gaucher hoặc bệnh ưa chảy máu. Cả hai bệnh này đang là mục tiêu của liệu pháp gen.