Não bộ con người là cơ quan phức tạp nhất, chịu trách nhiệm cho nhận thức, vận động và cảm xúc. Tuy nhiên, nhiều bệnh lý thần kinh di truyền như hội chứng Rett, bệnh Huntington hay liệt nửa người luân phiên ở trẻ em (AHC) vẫn chưa có phương pháp chữa trị triệt để. Khác với các cơ quan như gan hay máu, não được bảo vệ bởi hàng rào máu-não (blood-brain barrier - BBB), một lớp màng sinh học chặt chẽ ngăn chặn các chất lạ xâm nhập, khiến việc đưa các công cụ chỉnh sửa gene vào trở nên vô cùng khó khăn. Dù vậy, trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã đạt được những kết quả khả quan nhờ công nghệ CRISPR và các biến thể như prime editing. Những tiến bộ này không chỉ mở ra tiềm năng điều trị mà còn đưa liệu pháp gene cho não bộ từ lĩnh vực viễn tưởng sang hiện thực gần kề, với hy vọng thử nghiệm lâm sàng trên người chỉ trong vài năm tới.

Công nghệ chỉnh sửa gene, đặc biệt là CRISPR/Cas9, đã cách mạng hóa y học bằng cách cho phép cắt bỏ, thay thế hoặc chỉnh sửa chính xác các đoạn DNA lỗi. Được phát triển từ năm 2012, CRISPR ban đầu được sử dụng cho các bệnh dễ tiếp cận hơn như rối loạn máu hoặc gan. Tuy nhiên, ứng dụng cho não bộ đòi hỏi vượt qua BBB, vốn chỉ cho phép các phân tử nhỏ qua lại để bảo vệ não khỏi độc tố. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng virus adeno-associated (AAV), đặc biệt là biến thể AAV9, làm vector vận chuyển. AAV9 có khả năng vượt qua BBB khi tiêm tĩnh mạch, và đã được FDA phê duyệt cho liệu pháp gene trị teo cơ tủy sống (SMA) ở trẻ em. Trong các nghiên cứu gần đây, AAV9 cho thấy tích lũy cao gấp 40-50 lần ở mô não so với các vector khác, mở đường cho việc đưa CRISPR vào não mà không cần phẫu thuật xâm lấn.

Một bước tiến nổi bật là prime editing, kỹ thuật chỉnh sửa gene "sơ cấp" do nhóm của David Liu tại Đại học Harvard phát triển năm 2019. Không giống CRISPR truyền thống gây đứt gãy đôi sợi DNA (double-strand breaks), prime editing sử dụng enzyme để thay thế chính xác nucleotide mà không gây tổn hại lớn, giảm nguy cơ đột biến ngẫu nhiên. Trong thí nghiệm tháng 7/2025, các nhà khoa học tại Viện JAX và Đại học Pennsylvania đã áp dụng prime editing trên chuột mắc AHC – bệnh do đột biến gene ATP1A3 gây ra các cơn co giật, liệt nửa người và chậm phát triển. Kết quả cho thấy chỉnh sửa thành công khoảng 50% tế bào vỏ não, khôi phục hoạt tính enzyme ATPase, giảm tần suất co giật, cải thiện nhận thức, vận động và kéo dài tuổi thọ chuột lên gấp đôi. Đây là lần đầu tiên prime editing chứng minh khả năng cứu chữa rối loạn thần kinh ở động vật, mở ra hy vọng cho liệu pháp "một lần" điều trị vĩnh viễn.

Các nhóm nghiên cứu khác cũng ghi nhận thành công tương tự. Đối với bệnh Huntington – rối loạn thoái hóa thần kinh do lặp lại CAG trong gene HTT, gây tích tụ protein độc hại – CRISPR đã được sử dụng để loại bỏ đoạn gene lỗi ở chuột, giảm triệu chứng run rẩy và suy giảm nhận thức. Tương tự, với bệnh thất điều Friedreich (do đột biến GAA trong gene FXN), prime editing giúp khôi phục biểu hiện gene, cải thiện chức năng tiểu não. Các đột biến gây động kinh hoặc chậm phát triển trí tuệ cũng được nhắm đến, với ưu tiên chỉnh sửa trực tiếp gene tự nhiên thay vì thêm bản sao mới, nhằm tránh độc tính từ biểu hiện quá mức. Những nghiên cứu này nhấn mạnh rằng chỉnh sửa gene không chỉ an toàn hơn mà còn hiệu quả lâu dài, đặc biệt khi kết hợp với mô hình động vật mô phỏng chính xác bệnh ở người.

Hội chứng Rett, do đột biến MECP2, là một mục tiêu khác. Bà Monica Coenraads, Giám đốc Quỹ Nghiên cứu Hội chứng Rett tại Mỹ, nhận định dữ liệu chưa bao giờ khả quan đến vậy. Các thử nghiệm trên chuột sử dụng CRISPR cho thấy cải thiện hành vi xã hội và vận động, với kế hoạch thử nghiệm lâm sàng trong 5 năm tới cho Rett hoặc AHC. Ngoài ra, CRISPR còn được khám phá cho bệnh Alzheimer, nơi nó nhắm đến gene APP hoặc APOE để giảm mảng bám amyloid. Một nghiên cứu năm 2024 tại Yale đã phát triển công cụ CRISPR mới cho phép chỉnh sửa liền mạch, hỗ trợ mô hình hóa bệnh tốt hơn.

Dù vậy, thách thức vẫn tồn tại. BBB đòi hỏi vector tối ưu hóa, như các biến thể AAV mới từ Viện Broad, có khả năng thâm nhập não tốt hơn AAV9. Rủi ro miễn dịch là vấn đề lớn: Hệ miễn dịch có thể tấn công vector AAV, gây viêm hoặc giảm hiệu quả. Các nghiên cứu cho thấy khoảng 50% bệnh nhân có kháng thể chống AAV từ trước, đòi hỏi thiết kế vector "ẩn mình" hoặc dùng thuốc ức chế miễn dịch. Hơn nữa, ngành công nghệ sinh học Mỹ đang đối mặt khủng hoảng tài chính, với nguồn vốn thu hẹp do lạm phát và suy thoái kinh tế, khiến các liệu pháp đắt đỏ như gene editing gặp khó khăn. Bà Coenraads nhấn mạnh cần kiên trì tạo dữ liệu tốt để thu hút đầu tư.

Công nghệ chỉnh sửa gene đang tiến gần đến việc chinh phục não bộ, mục tiêu khó khăn nhất trong y học. Từ prime editing cứu chữa AHC ở chuột đến hy vọng lâm sàng cho Rett và Huntington, những tiến bộ này hứa hẹn thay đổi cuộc sống hàng triệu bệnh nhân. Tuy nhiên, vượt qua BBB, giảm rủi ro miễn dịch và đảm bảo nguồn vốn là chìa khóa. Với sự kiên trì từ cộng đồng khoa học, liệu pháp gene cho não không còn xa vời, mà có thể trở thành hiện thực trong thập kỷ tới, mang lại hy vọng cho các bệnh thần kinh di truyền.

P.A (NASTIS)

Tài liệu tham khảo

1. Broad Institute. (2025). New gene delivery vehicle shows promise for human brain gene therapy. https://www.broadinstitute.org/news/new-gene-delivery-vehicle-shows-promise-human-brain-gene-therapy
2. Inside Precision Medicine. (2025). Prime editing of common variants reverses pediatric brain disorder in mice. https://www.insideprecisionmedicine.com/topics/prime-editing-reverses-pediatric-brain-disorder-in-mice/
3. Nature. (2025). Brain editing now 'closer to reality': The gene-altering tools tackling neurological diseases. https://www.nature.com/articles/d41586-025-01234-5