Cách tạo ra những chú chó Beagle chỉnh sửa gen

Các nhà nghiên cứu tại Kindred Companion Sciences đã sử dụng quy trình hai bước kết hợp chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 và chuyển nhân tế bào soma (SCNT) — kỹ thuật nhân bản tương tự đã tạo ra chú cừu Dolly .

Bước 1: Chỉnh sửa CRISPR trong tế bào. Các nhà khoa học lấy tế bào da (nguyên bào sợi) từ một bào thai chó Beagle cái và sử dụng CRISPR-Cas9 để chèn một base duy nhất vào exon đầu tiên của gen Can f 1. Điều này gây ra đột biến dịch khung (frameshift mutation), khiến gen không thể sản xuất protein Can f 1 .

Bước 2: Chuyển nhân tế bào soma (nhân bản vô tính). Nhân của các tế bào đã chỉnh sửa được đưa vào trứng của chó đã loại bỏ nhân. Trong số 25 phôi được tạo ra với gen Can f 1 bị vô hiệu hóa, chỉ có hai phôi phát triển đủ tháng trong tử cung của một chó mẹ mang thai hộ. Kết quả là hai chú chó Beagle cái giống hệt nhau về mặt di truyền, Bailey và Alfie, chào đời vào tháng 9 năm 2024 .

Kết quả là lần đầu tiên tạo ra thành công những chú chó với gen Can f 1 bị vô hiệu hóa có chủ đích, được công bố trên tạp chí khoa học The CRISPR Journal .

Xác nhận: Không phát hiện chất gây dị ứng nào

Nhiều xét nghiệm trong phòng thí nghiệm đã xác nhận việc chỉnh sửa gen đã loại bỏ hoàn toàn chất gây dị ứng:

• Xét nghiệm ELISA và Western blot trên nước bọt, lông, da và tế bào da chết của chó không phát hiện bất kỳ protein Can f 1 nào — mức độ này thấp hơn giới hạn định lượng, trong khi những chú chó bình thường sản xuất rất nhiều Can f 1 .
• Sự vô hiệu hóa có tính ổn định và hoàn toàn: không tìm thấy dấu vết của chất gây dị ứng chính ở bất kỳ mẫu nào được xét nghiệm từ cả hai chú chó con .
• Một thử nghiệm tiếp xúc sơ bộ trên người cũng được tiến hành: một người bị dị ứng chó, thường có phản ứng khi tiếp xúc với chó, đã dành thời gian với Bailey và Alfie và cho biết không có bất kỳ triệu chứng dị ứng nào. Dị ứng của anh ta không biến mất, nhưng anh ta không có phản ứng với những chú chó cụ thể này vì nước bọt và lông của chúng đơn giản là thiếu protein chính .
• Cả hai chú chó đều đã trải qua các cuộc kiểm tra thú y thường xuyên và cho thấy sự tăng trưởng và phát triển bình thường mà không có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe khi được hai tuổi .
• Kindred cũng báo cáo rằng giải trình tự toàn bộ gen không tìm thấy các chỉnh sửa ngoài mục tiêu (off-target edits) nào ngoài ý muốn .

Giới hạn: Chú chó này có thể và không thể làm gì

Can f 1 là chất gây dị ứng chính, chịu trách nhiệm cho khoảng 60–70% các trường hợp dị ứng chó, nhưng chó còn sản xuất ít nhất sáu chất gây dị ứng khác (Can f 2 đến Can f 7). Những người bị dị ứng với các chất khác ngoài Can f 1 vẫn sẽ có phản ứng, và các chuyên gia cảnh báo rằng không có con chó nào có thể thực sự 'không gây dị ứng' 100% .

Những rào cản trước khi thương mại hóa

Phê duyệt theo quy định

FDA quản lý động vật chỉnh sửa gen như là 'các biến đổi gen có chủ đích' (IGAs) theo một khuôn khổ dựa trên rủi ro . Kindred vẫn chưa nhận được sự chấp thuận của FDA cho việc chỉnh sửa này, và cơ quan này sẽ cần đánh giá sự an toàn của động vật và việc chỉnh sửa trước khi chúng có thể được bán . Công ty đã bắt đầu thảo luận với FDA nhưng chưa có đơn xin phê duyệt chính thức nào được chấp thuận.

Theo dõi sức khỏe lâu dài

Mới chỉ có hai chú chó, và chúng mới được hai tuổi. Các chuyên gia cho rằng những ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe của việc vô hiệu hóa gen Can f 1 vẫn chưa được biết đến — chức năng sinh học bình thường của protein này ở chó vẫn chưa được xác định đầy đủ . Người sáng lập Kindred bày tỏ sự tin tưởng từ các thí nghiệm trên chuột rằng sẽ không có hậu quả nghiêm trọng nào, nhưng các tác động ngoài mục tiêu phải được loại trừ trong suốt vòng đời của chó .

Thách thức thương mại hóa

• Khả năng mở rộng: Kỹ thuật nhân bản SCNT rất tốn kém và kém hiệu quả. Công ty có kế hoạch cho chúng sinh sản tự nhiên để tạo ra một dòng chó không có Can f 1, nhưng điều này sẽ cần nhiều thế hệ để kiểm chứng .
• Đa dạng giống chó: Cho đến nay, chỉ có giống Beagle được chỉnh sửa. Việc áp dụng phương pháp này cho các giống chó khác — hoặc cuối cùng là cho mèo — sẽ cần thêm nghiên cứu và phát triển cũng như các ca chuyển phôi mới .
• Chi phí: Những chú chó con chỉnh sửa gen dự kiến sẽ có giá cao hơn đáng kể so với chó thông thường, ít nhất là trong giai đoạn đầu, có khả năng khiến nhiều người bị dị ứng không thể mua được .

Những lo ngại về đạo đức và sinh thái

• Phúc lợi động vật: Quy trình nhân bản SCNT trong lịch sử có tỷ lệ thất bại cao và đặt ra câu hỏi về chó mẹ mang thai hộ cũng như tổn thất phôi. Công ty báo cáo rằng Bailey và Alfie khỏe mạnh và tất cả các quy trình đều tuân thủ quy định về phúc lợi động vật, nhưng đạo đức của việc tạo ra thú cưng chỉnh sửa gen vì sự thuận tiện của con người vẫn còn gây tranh cãi .
• Tác động đến chó ở trại cứu hộ: Nhà đạo đức sinh học Arthur Caplan của Trường Y Grossman (NYU) đã cảnh báo rằng những chú chó không gây dị ứng được thiết kế có thể khiến mọi người không muốn nhận nuôi chó hoang và chó từ các trại cứu hộ .
• Tác động hệ sinh thái không lường trước: Việc đưa động vật chỉnh sửa gen vào quần thể sinh sản có thể gây ra những hậu quả lâu dài không thể lường trước, và một số nhà đạo đức đặt câu hỏi liệu việc tạo ra thú cưng 'thiết kế' để giảm dị ứng có mở ra cánh cửa cho những chỉnh sửa ít chính đáng hơn hay không .

Lộ trình thời gian

Hầu hết các chuyên gia ước tính sẽ mất vài năm nữa — có thể là 5–10 năm — cho các nghiên cứu an toàn tiếp theo, quá trình xem xét của FDA và mở rộng quy mô nhân giống trước khi những chú chó chỉnh sửa gen không gây dị ứng có thể được bán rộng rãi cho công chúng . Bản thân Kindred cũng cho biết chưa có ngày thương mại hóa nào để công bố .

Cách tạo ra những chú chó Beagle chỉnh sửa gen

Các nhà nghiên cứu tại Kindred Companion Sciences đã sử dụng quy trình hai bước kết hợp chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 và chuyển nhân tế bào soma (SCNT) — kỹ thuật nhân bản tương tự đã tạo ra chú cừu Dolly .

Bước 1: Chỉnh sửa CRISPR trong tế bào. Các nhà khoa học lấy tế bào da (nguyên bào sợi) từ một bào thai chó Beagle cái và sử dụng CRISPR-Cas9 để chèn một base duy nhất vào exon đầu tiên của gen Can f 1. Điều này gây ra đột biến dịch khung (frameshift mutation), khiến gen không thể sản xuất protein Can f 1 .

Bước 2: Chuyển nhân tế bào soma (nhân bản vô tính). Nhân của các tế bào đã chỉnh sửa được đưa vào trứng của chó đã loại bỏ nhân. Trong số 25 phôi được tạo ra với gen Can f 1 bị vô hiệu hóa, chỉ có hai phôi phát triển đủ tháng trong tử cung của một chó mẹ mang thai hộ. Kết quả là hai chú chó Beagle cái giống hệt nhau về mặt di truyền, Bailey và Alfie, chào đời vào tháng 9 năm 2024 .

Kết quả là lần đầu tiên tạo ra thành công những chú chó với gen Can f 1 bị vô hiệu hóa có chủ đích, được công bố trên tạp chí khoa học The CRISPR Journal .

Xác nhận: Không phát hiện chất gây dị ứng nào

Nhiều xét nghiệm trong phòng thí nghiệm đã xác nhận việc chỉnh sửa gen đã loại bỏ hoàn toàn chất gây dị ứng:

• Xét nghiệm ELISA và Western blot trên nước bọt, lông, da và tế bào da chết của chó không phát hiện bất kỳ protein Can f 1 nào — mức độ này thấp hơn giới hạn định lượng, trong khi những chú chó bình thường sản xuất rất nhiều Can f 1 .
• Sự vô hiệu hóa có tính ổn định và hoàn toàn: không tìm thấy dấu vết của chất gây dị ứng chính ở bất kỳ mẫu nào được xét nghiệm từ cả hai chú chó con .
• Một thử nghiệm tiếp xúc sơ bộ trên người cũng được tiến hành: một người bị dị ứng chó, thường có phản ứng khi tiếp xúc với chó, đã dành thời gian với Bailey và Alfie và cho biết không có bất kỳ triệu chứng dị ứng nào. Dị ứng của anh ta không biến mất, nhưng anh ta không có phản ứng với những chú chó cụ thể này vì nước bọt và lông của chúng đơn giản là thiếu protein chính .
• Cả hai chú chó đều đã trải qua các cuộc kiểm tra thú y thường xuyên và cho thấy sự tăng trưởng và phát triển bình thường mà không có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe khi được hai tuổi .
• Kindred cũng báo cáo rằng giải trình tự toàn bộ gen không tìm thấy các chỉnh sửa ngoài mục tiêu (off-target edits) nào ngoài ý muốn .

Giới hạn: Chú chó này có thể và không thể làm gì

Can f 1 là chất gây dị ứng chính, chịu trách nhiệm cho khoảng 60–70% các trường hợp dị ứng chó, nhưng chó còn sản xuất ít nhất sáu chất gây dị ứng khác (Can f 2 đến Can f 7). Những người bị dị ứng với các chất khác ngoài Can f 1 vẫn sẽ có phản ứng, và các chuyên gia cảnh báo rằng không có con chó nào có thể thực sự 'không gây dị ứng' 100% .

Những rào cản trước khi thương mại hóa

Phê duyệt theo quy định

FDA quản lý động vật chỉnh sửa gen như là 'các biến đổi gen có chủ đích' (IGAs) theo một khuôn khổ dựa trên rủi ro . Kindred vẫn chưa nhận được sự chấp thuận của FDA cho việc chỉnh sửa này, và cơ quan này sẽ cần đánh giá sự an toàn của động vật và việc chỉnh sửa trước khi chúng có thể được bán . Công ty đã bắt đầu thảo luận với FDA nhưng chưa có đơn xin phê duyệt chính thức nào được chấp thuận.

Theo dõi sức khỏe lâu dài

Mới chỉ có hai chú chó, và chúng mới được hai tuổi. Các chuyên gia cho rằng những ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe của việc vô hiệu hóa gen Can f 1 vẫn chưa được biết đến — chức năng sinh học bình thường của protein này ở chó vẫn chưa được xác định đầy đủ . Người sáng lập Kindred bày tỏ sự tin tưởng từ các thí nghiệm trên chuột rằng sẽ không có hậu quả nghiêm trọng nào, nhưng các tác động ngoài mục tiêu phải được loại trừ trong suốt vòng đời của chó .

Thách thức thương mại hóa

• Khả năng mở rộng: Kỹ thuật nhân bản SCNT rất tốn kém và kém hiệu quả. Công ty có kế hoạch cho chúng sinh sản tự nhiên để tạo ra một dòng chó không có Can f 1, nhưng điều này sẽ cần nhiều thế hệ để kiểm chứng .
• Đa dạng giống chó: Cho đến nay, chỉ có giống Beagle được chỉnh sửa. Việc áp dụng phương pháp này cho các giống chó khác — hoặc cuối cùng là cho mèo — sẽ cần thêm nghiên cứu và phát triển cũng như các ca chuyển phôi mới .
• Chi phí: Những chú chó con chỉnh sửa gen dự kiến sẽ có giá cao hơn đáng kể so với chó thông thường, ít nhất là trong giai đoạn đầu, có khả năng khiến nhiều người bị dị ứng không thể mua được .

Những lo ngại về đạo đức và sinh thái

• Phúc lợi động vật: Quy trình nhân bản SCNT trong lịch sử có tỷ lệ thất bại cao và đặt ra câu hỏi về chó mẹ mang thai hộ cũng như tổn thất phôi. Công ty báo cáo rằng Bailey và Alfie khỏe mạnh và tất cả các quy trình đều tuân thủ quy định về phúc lợi động vật, nhưng đạo đức của việc tạo ra thú cưng chỉnh sửa gen vì sự thuận tiện của con người vẫn còn gây tranh cãi .
• Tác động đến chó ở trại cứu hộ: Nhà đạo đức sinh học Arthur Caplan của Trường Y Grossman (NYU) đã cảnh báo rằng những chú chó không gây dị ứng được thiết kế có thể khiến mọi người không muốn nhận nuôi chó hoang và chó từ các trại cứu hộ .
• Tác động hệ sinh thái không lường trước: Việc đưa động vật chỉnh sửa gen vào quần thể sinh sản có thể gây ra những hậu quả lâu dài không thể lường trước, và một số nhà đạo đức đặt câu hỏi liệu việc tạo ra thú cưng 'thiết kế' để giảm dị ứng có mở ra cánh cửa cho những chỉnh sửa ít chính đáng hơn hay không .

Lộ trình thời gian

Hầu hết các chuyên gia ước tính sẽ mất vài năm nữa — có thể là 5–10 năm — cho các nghiên cứu an toàn tiếp theo, quá trình xem xét của FDA và mở rộng quy mô nhân giống trước khi những chú chó chỉnh sửa gen không gây dị ứng có thể được bán rộng rãi cho công chúng . Bản thân Kindred cũng cho biết chưa có ngày thương mại hóa nào để công bố .