Messenger RNA (mRNA) là tác nhân trị liệu tương đối mới, đang được sử dụng để ngăn ngừa và điều trị một số bệnh di truyền. Chúng có chức năng mang thông tin di truyền và chỉ đạo các tế bào tạo ra protein. 

Tuy nhiên, để hoạt động hiệu quả trong cơ thể, mRNA cần một hệ thống phân phối ổn định, giúp ngăn chặn sự thoái hóa và cho phép xâm nhập vào tế bào, nhằm phân phối tải trọng thay đổi gen. 

Khoa học đã chứng minh các hạt nano là phương tiện hiệu quả để cung cấp mRNA. Mặc dù vậy, quá trình phân phối hạt nano của mRNA mang đến thách thức không nhỏ. 

Theo nghiên cứu trước đây, phương pháp tiêm nano chỉ có hiệu quả khi hạt nano được bọc trong quả cầu lipid, để ngăn chặn sự thoái hóa của mRNA và cải thiện khả năng nhắm mục tiêu tế bào. Dựa vào thành tựu trên, mới đây, các nhà khoa học đến từ Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Trường Y thuộc Đại học Massachusetts đã phát triển một hạt nano lipid đầy hứa hẹn, nơi nó có thể cung cấp mARN biến đổi gen cho phổi.

Nhóm nghiên cứu chế tạo các hạt nano bao gồm một nhóm đầu tích điện dương, hỗ trợ tương tác với mRNA tích điện âm và một đuôi lipid dài, giúp đi qua màng tế bào vào trong tế bào. Họ đã thử nghiệm với 72 nhóm đầu và 10 đuôi lipid có cấu trúc hóa học khác nhau trước khi xác định cấu trúc hạt nano có thể đến được phổi.

Sau khi tìm thấy hạt nano lipid phù hợp, các nhà nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm trên chuột. Kết quả cho thấy, hạt nano có thể đưa những thành phần chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 mã hóa mRNA vào phổi của động vật bằng phương pháp nhỏ thuốc vào khí quản, cho phép kiểm soát liều lượng tốt hơn so với hít vào.

CRISPR/Cas 9 được phân phối đã ngắt tín hiệu dừng mã hóa về mặt di truyền, kích hoạt gen cho protein huỳnh quang màu lục và cho phép xác định tỷ lệ thành công trong biểu hiện mRNA của tế bào phổi.

Sau một liều mRNA, khoảng 40% tế bào biểu mô phổi được thay thế. Hai liều mRNA đã tăng tỷ lệ lên hơn 50%, trong khi đó ba liều giúp tăng lên 60%. 

Bowen Li, tác giả chính của nghiên cứu nhấn mạnh: “Điều này cho thấy, các tế bào chúng tôi có thể chỉnh sửa đóng vai trò thiết yếu đối với bệnh phổi. Sử dụng lipid để đưa mRNA đến phổi hiệu quả hơn nhiều so với sử dụng bất kỳ hệ thống phân phối nào khác từ trước đến nay”.

Ứng dụng hạt nano lipid thay vì virus adeno (AAV), một phương tiện khác giúp cung cấp liệu pháp gen, mang lại lợi thế khác biệt. Chúng không tạo ra phản ứng miễn dịch trong cơ thể như AAV, vì vậy chúng ta có thể dùng nhiều liều trên một bệnh nhân nếu cần thiết.

Sự phát triển của hạt nano lipid được kỳ vọng sẽ “mở đường” cho phương pháp điều chỉnh đột biến gen gây ra bệnh xơ nang và một số bệnh phổi di truyền khác trong tương lai.

Các nhà khoa học đang tiếp tục làm cho hạt nano trở nên ổn định hơn, có thể được khí dung hóa và hít vào qua máy phun sương, để đưa trực tiếp vắc-xin mRNA vào phổi.

Thu Nga