Vào ngày 18/4, Quỹ giải thưởng Breakthrough, được xem như "Oscar của khoa học", công bố TS Swee Lay Thein thuộc Viện Tim, Phổi và Máu Quốc gia (NHLBI) và TS Stuart H. Orkin thuộc Đại học Harvard đã giành được Giải thưởng Đột phá trong lĩnh vực Khoa học Sự sống với tiền thưởng 3 triệu USD.

Liệu pháp đầu tiên điều trị các chứng rối loạn máu nguy hiểm

TS Swee Lay Thein và TS Stuart Orkin chiến thắng hạng mục trên nhờ những đóng góp mang tính nền tảng, góp phần tạo nên liệu pháp CRISPR đầu tiên được phê duyệt để điều trị các chứng rối loạn máu nguy hiểm là bệnh hồng cầu hình liềm và bệnh beta-thalassemia.

Phương pháp điều trị này, được gọi là Casgevy, về cơ bản chữa khỏi các bệnh gây đau đớn và có khả năng gây tử vong cho bệnh nhân bằng cách vô hiệu hóa một gene duy nhất.

"Tôi cảm thấy vô cùng vinh dự, xúc động và biết ơn", TS Swee Lay Thein chia sẻ khi được trao giải thưởng Breakthrough.

Giải thưởng Đột phá trong lĩnh vực Khoa học Sự sống được trao từ năm 2013 nhằm ghi nhận những thành tựu của các chuyên gia, nhà khoa học.

Bệnh hồng cầu hình liềm ảnh hưởng đến khoảng 7 - 8 triệu người trên thế giới, đặc biệt tại châu Phi. Ở những người mắc chứng rối loạn máu nguy hiểm này, các tế bào hồng cầu bị biến dạng thành hình lưỡi liềm đặc trưng vì hemoglobin, phân tử vận chuyển oxy trong tế bào, tạo thành các sợi dài, cứng làm biến dạng tế bào. Những tế bào hình lưỡi liềm dính vào nhau, gây ra cục máu đông và chúng dễ bị vỡ, chết dẫn đến số lượng hồng cầu thấp.

Bệnh nhân thường phải trải qua những cơn đau dữ dội khi các tế bào hồng cầu làm tắc nghẽn mạch máu. Sự tắc nghẽn này có thể gây tổn thương các cơ quan như phổi, gan và lá lách. Tắc nghẽn ở phổi cũng có thể gây ra "hội chứng ngực cấp tính", làm giảm nồng độ oxy và là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu ở bệnh nhân mắc bệnh hồng cầu hình liềm.

Trong khi đó, bệnh beta-thalassemia lại khiến cơ thể người bệnh không sản xuất hoặc sản xuất ít hemoglobin. Điều này có nghĩa những bệnh nhân ở thể nặng phải truyền máu suốt đời.

Phương pháp điều trị, được gọi là Casgevy, của TS Swee Lay Thein và TS Stuart Orkin đã được phê duyệt để điều trị thể nặng của bệnh này.

Hành trình phát triển liệu pháp Casgevy

TS Swee Lay Thein, nhà nghiên cứu cấp cao tại Viện Tim, Phổi và Máu Quốc gia (NHLBI), bắt đầu nghiên cứu lĩnh vực này vào những năm 1980 để tìm hiểu lý do tại sao một số người lại có triệu chứng nhẹ hơn nhiều so với những người khác.

"Tôi bắt đầu thu thập dữ liệu di truyền từ các gia đình - những bệnh nhân - mắc bệnh thalassemia thể nhẹ, để ít nhất là cố gắng làm sáng tỏ cơ chế di truyền đằng sau nó", TS Swee Lay Thein nói.

Do đó, TS Swee Lay Thein đã phân tích gene di truyền của một số gia đình có tiền sử mắc bệnh, bao gồm một gia đình gốc Ấn Độ với hơn 200 thành viên, trải dài 7 thế hệ và sinh sống ở nhiều nơi trên thế giới.

Một phát hiện quan trọng đến từ nghiên cứu trên các cặp song sinh cùng trứng và khác trứng có mức hemoglobin bào thai rất cao hoặc rất thấp. Điều này cho phép TS Swee Lay Thein và TS Stuart Orkin xác định các biến thể gene ảnh hưởng đến quá trình sản xuất hemoglobin bào thai. Họ tập trung vào một vùng của gen trên nhiễm sắc thể 11 có tên là BCL11A. Hemoglobin bào thai là một loại hemoglobin vốn chỉ tồn tại trong giai đoạn bào thai nhưng lại có khả năng ngăn chặn sự biến dạng của hồng cầu.

Gen BCL11A, vốn hoạt động như một “công tắc” tắt quá trình sản xuất hemoglobin bào thai khi con người trưởng thành. Khi gene này bị ức chế, cơ thể có thể tiếp tục sản sinh hemoglobin bào thai, từ đó giảm đáng kể mức độ nghiêm trọng của bệnh.

TS Stuart Orkin đã chỉ ra cách chất ức chế làm trung gian cho sự chuyển đổi sang hemoglobin trưởng thành và việc chỉnh sửa gene có thể nhắm mục tiêu vào vùng này. Từ đây, công ty công nghệ sinh học Vertex đã sử dụng công cụ chỉnh sửa gene CRISPR để cắt bỏ vùng ức chế của gene BCL11A.

Công trình nghiên cứu này cuối cùng dẫn tới sự phát triển liệu pháp Casgevy. Việc thực hiện liệu pháp này bao gồm lấy tế bào tủy xương của người bệnh, chỉnh sửa gene ức chế BCL11A bằng công nghệ CRISPR và sau đó đưa các tế bào tủy xương đã chỉnh sửa gene vào cơ thể bệnh nhân. Những tế bào đã được chỉnh sửa bắt đầu sản xuất hồng cầu với hàm lượng hemoglobin bào thai cao. Đây là phương pháp điều trị "hiệu quả" đầu tiên cho người mắc bệnh hồng cầu hình liềm và nó đã thay đổi cuộc sống của những người được điều trị. Quá trình điều trị bằng phương pháp này có thể kéo dài đến 1 năm và chi phí khá lớn, có thể lên tới vài triệu USD.