Cuộc đua chế tạo "công tắc" mới cho não người: Kỹ thuật hóa di truyền lần đầu tiên thử nghiệm trên người

Bryan Roth, một trong những nhà phát minh ra kỹ thuật hóa di truyền (chemogenetics), vừa gây chấn động giới khoa học khi công bố tại hội nghị BRAIN Initiative rằng có tới 7 thử nghiệm lâm sàng về công nghệ này đang được tiến hành tại Trung Quốc. Đây là lần đầu tiên kỹ thuật vốn chỉ được thử nghiệm trên chuột và khỉ, cho phép điều khiển các tế bào thần kinh cụ thể bằng thuốc thông thường, được ứng dụng trên người. Công nghệ này hứa hẹn mở ra kỷ nguyên mới cho việc điều trị các bệnh thần kinh nghiêm trọng như động kinh, Parkinson và đau mãn tính, đặc biệt là khi các phương pháp hiện tại thường thiếu độ chính xác và gây nhiều tác dụng phụ.

Vì sao kỹ thuật hóa di truyền lại quan trọng đến vậy?

Kỹ thuật hóa di truyền, cụ thể là hệ thống DREADDs (thụ thể thiết kế chỉ được kích hoạt bởi thuốc thiết kế), hoạt động theo nguyên lý "khóa và chìa". Các nhà khoa học sẽ sửa đổi gen của một loại thụ thể tự nhiên trên tế bào não, tạo ra một "ổ khóa" nhân tạo mà chỉ một loại "chìa khóa" – một loại thuốc hoặc phân tử đặc biệt – mới có thể kích hoạt được.

Điểm khác biệt quan trọng so với các phương pháp truyền thống là khả năng nhắm đích cực kỳ chính xác. Thay vì dùng thuốc ức chế toàn bộ não như thuốc benzodiazepine (thường gây buồn ngủ và phụ thuộc), DREADDs cho phép làm giảm hoạt động quá mức chỉ tại một vùng não cụ thể gây ra cơn động kinh. Công nghệ này cũng được cho là an toàn và có thể đảo ngược hơn so với chỉnh sửa gen, vì chỉ cần ngừng thuốc, hiệu quả sẽ biến mất.

Phương pháp được triển khai trong các thử nghiệm hiện tại là tiêm virus AAV trực tiếp vào vùng não cần điều trị, sau đó bệnh nhân sẽ uống một loại thuốc tác động lên các tế bào đã được biến đổi gen này. Khác với liệu pháp gen truyền thống - gây ra những thay đổi không thể đảo ngược - phương pháp này tạo ra một "công tắc" có thể bật hoặc tắt hoạt động tế bào thần kinh theo ý muốn.

Thách thức và rủi ro của công nghệ "công tắc não" thế hệ đầu

Mặc dù ý tưởng rất hấp dẫn, nhưng công nghệ thế hệ đầu này vẫn tồn tại nhiều hạn chế. Thách thức lớn nhất nằm ở "chìa khóa" – loại thuốc được sử dụng để kích hoạt thụ thể. Loại thuốc được dùng phổ biến là clozapine, một loại thuốc chống loạn thần, không hoàn toàn trơ như mong muốn. Thuốc này có thể tương tác với nhiều loại thụ thể khác trong não, gây ra các phản ứng ngoài ý muốn.

Điều cần thiết là phải chọn những loại thuốc thực sự "trơ" với mọi thứ khác, chỉ kích hoạt đúng "ổ khóa" trên tế bào đã được biến đổi. Tuy nhiên, các loại thuốc thay thế an toàn hơn như DCZ vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và chưa được cấp phép. Một khó khăn khác là bản thân thụ thể nhân tạo hM4Di, dù được thiết kế để ít bị nhận diện bởi hệ miễn dịch, vẫn có thể phản ứng với các loại thuốc thông thường khác như olanzapine, một loại thuốc chống loạn thần khác. Vì vậy, bệnh nhân sau khi điều trị cần được theo dõi và quản lý thuốc rất chặt chẽ, tránh tương tác bất lợi.

Triển vọng tương lai: Hướng tới các liệu pháp chính xác hơn

Mặc dù còn nhiều rào cản, công nghệ này hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ trong tương lai với nhiều cải tiến. Khả năng điều khiển chính xác chỉ những loại tế bào thần kinh cụ thể – ví dụ như tế bào ức chế trong điều trị động kinh – sẽ mở ra hướng tiếp cận an toàn hơn. Các nhà khoa học cũng đang hướng tới việc phát triển các loại "thụ thể thiết kế" đa dạng hơn và tương thích hơn với cơ thể người. Sự phát triển của các vector virus an toàn hơn và các phương pháp phân phối ít xâm lấn hơn sẽ giúp giảm thiểu rủi ro, tiến tới điều trị các bệnh không nguy hiểm đến tính mạng nhưng ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống như chứng đau nửa đầu hay run vô căn.

Sự khởi đầu tại Trung Quốc cho thấy một thực tế rõ ràng: các cuộc thử nghiệm lâm sàng tiên phong đòi hỏi nguồn tài chính khổng lồ và một môi trường thuận lợi cho những rủi ro chấp nhận được. Như chính Bryan Roth đã chia sẻ: "Chúng tôi luôn mơ ước về điều này ngay từ đầu. Nhưng không bao giờ xin được kinh phí." Với việc nền tảng công nghệ cơ bản đang dần được thử nghiệm và chứng minh tính an toàn, thời điểm cho những ý tưởng táo bạo hơn trong việc điều khiển não bộ đang đến gần hơn bao giờ hết. Đây có thể là những bước đi đầu tiên trong cuộc cách mạng điều trị các bệnh thần kinh mà nhân loại đang chờ đợi.