Biên tập gen: giữa kĩ thuật và đạo đức

December 12, 2018

Cuối tháng qua, một nhà khoa học Trung Quốc tuyên bố rằng ông đã biên tập bộ gen của một phôi và kết quả là một cặp song sinh nữ ra đời. Tuyên bố này không chỉ là một sự kiện giật gân, mà còn đặt ra nhiều vấn đề về đạo đức khoa học mà giới khoa học thế giới vẫn còn đang lúng túng chưa có lời giải đáp. Trong điều kiện đạo đức khoa học còn lỏng lẻo, có thể nói rằng Trung Quốc là mảnh đất màu mỡ để phát sinh những thí nghiệm mà hậu quả khó lường trước được, và thí nghiệm biên tập gen này chỉ là một ca minh hoạ tiêu biểu nhất.

Để hiểu ý nghĩa đằng sau thí nghiệm của He Jiankui (Hạ Kiến Khuê), chúng ta cần điểm qua vai trò của gen trong cơ chế bệnh tật. Có thể nói tất cả các cơ phận (tim, gan, xương, da, v.v.) và đặc điểm (mắt đen, lông mi, hình dáng của xương, chiều cao, v.v.) mà chúng ta "sở hữu" đều do gen làm nên. Không ai biết hệ gen trong tế bào con người có bao nhiêu gen, nhưng con số được nhắc đến thường xuyên là 23,000 gen. Đa số các gen chúng ta chưa biết chính xác chức năng của chúng là gì, nhưng chúng ta đã biết được chức năng của khá nhiều gen. Những gen có chức năng này sản xuất ra những protein, và chính những protein này là yếu tố có thể ngăn bệnh hay gây bệnh. Chẳng hạn như chúng ta biết rằng gen CCR5 có chức năng sản sinh ra một protein, và protein này giúp cho [virút] HIV xâm nhập tế bào và gây ra bệnh AIDS. Chìa khoá phòng bệnh AIDS, do đó, nằm ở kĩ thuật can thiệp vào gen CCR5.

Một trong những biện pháp can thiệp là thay đổi cấu trúc của gen. Gen được cấu thành từ các mảng DNA (gồm chỉ 4 mẫu tự). Chỉ cần thay đổi các mẫu tự này là protein của gen cũng bị thay đổi. Do đó, một ý tưởng táo bạo là biên tập các mảng DNA này để sản xuất ra những "protein tốt" và qua đó ngăn ngừa hoặc điều trị bệnh tật. Đó là một viễn cảnh tuyệt vời mà bất cứ ai làm trong di truyền học đều mơ đến.

Trong vài năm gần đây, một tiến bộ rất quan trọng trong công nghệ di truyền là sự ra đời của công cụ có tên là CRISPR-Cas9. Sự tiến bộ này được xem là một cuộc "cách mạng" trong sinh học. Công cụ này, nói nôm na, cho phép nhà khoa học biên tập gen. Hai chữ "biên tập" ở đây hiểu đúng theo nghĩa thật của nó, có nghĩa là nhà khoa học có thể cắt một mảng DNA và dán vào một chỗ khác. Với công nghệ biên tập gen và với sự hiểu biết về sự vận hành của gen, người ta kì vọng rằng công nghệ CRISPR-Cas9 sẽ giúp giới khoa học chinh phục bệnh tật. 

Hiện nay, một số nhóm nghiên cứu phương Tây đã hoặc đang thực hiện các nghiên cứu cần thiết để đánh giá hiệu quả của kĩ thuật biên tập gen đối với các bệnh tương đối hiếm như hemophilia, thalassemia và sickle cell anemia. Các nghiên cứu này rất khó thực hiện, vì đòi hỏi sự hợp tác của nhiều chuyên gia từ các chuyên ngành khác nhau, và sự đồng thuận của bệnh nhân, cùng sự phê chuẩn và kiểm soát nghiêm ngặt của các hội đồng y đức. Do đó, tiến bộ và ứng dụng của kĩ thuật CRISPR-Cas9 thường rất chậm, và kết quả có khi cũng rất khó diễn giải.

Trung Quốc không ngớt làm cho thế giới ngạc nhiên về những thử nghiệm táo bạo. Vào cuối tháng 11, Hạ Kiến Khuê, một nhà khoa học thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Thẩm Quyến, tuyên bố rằng ông đã thành công trong việc thay đổi bộ gen của một phôi, và cho ra đời một cặp song sinh nữ. Tuyên bố này chẳng những gây ngạc nhiên trong giới di truyền học, mà còn là một thách thức đến các qui ước khoa học, và nguyên lí y đức trong thí nghiệm y học. Tuyên bố của Hạ Kiến Khuê tạo nên một cuộc tranh cãi suốt mấy tuần qua, và có thể nói rằng đa số các nhà khoa học ở Trung Quốc cũng như ngoài Trung Quốc đều cho rằng việc làm của anh ta là nguy hiểm và vi phạm y đức nghiêm trọng.

Bất tuân qui ước khoa học

Điều đáng nói là thí nghiệm của Hạ Kiến Khuê chẳng tuân thủ theo một qui ước khoa học nào cả! Theo qui ước chuẩn mà giới khoa học thế giới đã duy trì hơn 100 năm qua, tất cả các kết quả thí nghiệm phải được công bố trên một tập san khoa học có bình duyệt (peer reviewed journal) trước khi công bố trên báo chí phổ thông. Nhưng ở đây, Hạ Kiến Khuê không hề công bố một công trình nghiên cứu nào liên quan đến thí nghiệm, mà anh ta tự làm một đoạn phim ngắn và phát hình trên youtube! Chưa có nhà khoa học chính thống nào chọn phương tiện truyền thông xã hội để tuyên bố kết quả thí nghiệm khoa học.

Nhưng vấn đề y đức là gây ra nhiều tranh cãi nhất, và có thể nói là Hạ Kiến Khuê đã vi phạm y đức. Ngày nay, bất cứ công trình nghiên cứu và thí nghiệm nào liên quan đến con người đều phải được xét duyệt và phê chuẩn bởi một hội đồng đạo đức khoa học (hay hội đồng y đức nếu trong ngành y). Hội đồng y đức xem xét lợi và hại của thí nghiệm đối với bệnh nhân, đánh giá cẩn thận phương pháp thí nghiệm, và kĩ năng chuyên môn của nhà nghiên cứu, trước khi phê chuẩn cho phép làm thí nghiệm. Ngay cả khi bệnh nhân kí tên đồng ý tham gia vào một nghiên cứu nào đó cũng chưa thể xem là nghiên cứu đó đạt tiêu chuẩn y đức, bởi vì người quyết định kí tên có thể ở trong một tình huống khó khăn và có thể không thể có quyết định sáng suốt.

Công trình của Hạ Kiến Khuê không hề được phê chuẩn bởi một hội đồng y đức nào của Trung Quốc. Thật ra, trường đại học nơi anh ta công tác tuyên bố rằng họ không biết gì về thí nghiệm của anh, và không hề phê chuẩn công trình đó. Đại học Khoa học và Công nghệ Thẩm Quyến đang điều tra về thí nghiệm của Hạ. Một quan chức trong Bộ Khoa học và Công nghệ Trung Quốc cho rằng Hạ Kiến Khuê đã vi phạm luật pháp Trung Quốc. Một cộng sự (và là người thầy của của Hạ Kiến Khuê) thuộc Đại học Rice bị điều tra vì Đại học Rice cũng không chấp nhận người của họ liên quan đến một thí nghiệm vi phạm y đức.

Chỉnh sửa gen: ý tưởng đơn giản, hệ quả khó lường

Theo mô tả của Hạ Kiến Khuê, anh ta biên tập gen trên phôi. Trước hết, anh tách tinh trùng từ tinh dịch, rồi "cấy" tinh trùng đó vào một trứng, để tạo thành một phôi. Sau khi có phôi chừng 3-5 ngày, anh ta dùng kĩ thuật CRISPR-Cas9 để "chỉnh sửa" một gen có tên là CCR5 sao cho gen này không hoạt động. Tại sao chọn gen CCR5? Tại vì gen CCR5 sản xuất ra một protein, và protein này giúp cho [virút] HIV xâm nhập vào tế bào con người và gây bệnh AIDS. Do đó, bằng cách làm "tê liệt" gen CCR5, Hạ hi vọng sẽ giúp cho đứa trẻ không bị nhiễm HIV và mắc bệnh AIDS khi lớn lên.

Tuy nhiên, đó là một suy nghĩ quá đơn giản và nguy hiểm. Phần lớn các nhà khoa học ngoài di truyền học nghĩ rằng sự ảnh hưởng của gen là độc lập với nhau, nhưng suy nghĩ này hoàn toàn sai lầm. Trong thực tế, các gen có tương tác với nhau, và các mối tương tác vô cùng phức tạp. Để hiểu khái niệm tương tác, chúng ta có thể lấy hai gen A và B ra làm ví dụ. Để đơn giản hoá vấn đề, giả dụ rằng mỗi gen có 3 biến thể (có thể hiểu là 3 "giá trị"): gen A có biến thể AA, Aa, aa; và gen B có biến thể BB, Bb, bb. Khi hai gen tương tác nhau, chúng ta có tất cả 9 tác động. Chẳng hạn [chỉ là ví dụ] khi một cá nhân có biến thể AA và BB thì tóc màu vàng, nhưng cá nhân với biến thể AA và Bb thì tóc màu đen. Do đó, khi can thiệp thay đổi biến thể AA mà không biết đến sự tương tác với BB hay Bb thì khó biết được kết quả là gì. 

Trong thực tế, gen có thể tương tác với nhiều gen khác (chứ không phải chỉ 1 gen). Bộ gen con người có khoảng 23000 gen, và số ảnh hưởng tương tác rất lớn (tỉ tỉ ảnh hưởng). Các gen này không bao giờ hoạt động một cách độc lập. Các gen lúc nào cũng tương tác với môi trường và tương tác với nhau để tạo nên một mạng tương tác khổng lồ mà không có nhà khoa học nào trên thế giới và không có một phương tiện khoa học nào giúp chúng ta biết hết. Do đó, can thiệp vào một gen mà không hiểu biết hết các mối tương tác của gen đó, thì có thể ví von như "rút dây động rừng", và hệ quả có thể rất khôn lường và không ai có thể dự báo trước được.

Quay lại trường hợp Hạ Kiến Khuê can thiệp vào gen CCR5 với hi vọng rằng trẻ em sẽ kháng vi khuẩn HIV, nhưng hi vọng này quá đơn giản. Như một chuyên gia về bệnh truyền nhiễm chỉ ra rằng ngay cả nếu can thiệp thành công vào CCR5 thì người được can thiệp vẫn có nguy cơ nhiễm vi khuẩn West Nile, thậm chí tăng nguy cơ tử vong vì cảm cúm! Ngoài ra, người ta bị nhiễm HIV vì nhiều đường, chứ không phải chỉ do gen CCR5. Can thiệp vào gen này, nhưng vì có tương tác với gen khác, nên sẽ gây ra ảnh hưởng tiêu cực đến bệnh lí khác.

Nhà khoa học "tay ngang"

Một điều bất thường nhất là Hạ Kiến Khuê chưa bao giờ được đào tạo về biên tập gen và kĩ thuật IVF (hỗ trợ sinh sản), nhưng anh ta dám thực hiện thí nghiệm trên người! Hạ tốt nghiệp cử nhân vật lí từ Trung Quốc, và tốt nghiệp tiến sĩ về ứng dụng vật lí trong sinh học (biophysics) từ Đại học Rice (Texas, Mĩ). Sau tiến sĩ, Hạ làm nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ và học về kĩ thuật giải trình tự gen 1 năm tại Đại học Stanford, sau đó anh quay về Trung Quốc theo chương trình Ngàn Nhân Tài vào năm 2012 để lập labo nghiên cứu và khởi nghiệp về di truyền học. Trong thế giới về "gene editing" Hạ Kiến Khuê gần như "vô danh".

Tuy vô danh và không được đào tạo bài bản về kĩ thuật biên tập gen, nhưng Hạ đã tự mày mò học và làm. Hạ đã từng làm nhiều thí nghiệm về biên tập gen trên khỉ, thỏ, chuột. Nhưng người ta cũng không biết cơ quan nào đã phê chuẩn cho Hạ thực hiện những thí nghiệm trên động vật như thế! Có thể nói rằng mài mò là một nhà khoa học "tay ngang" dám nghĩ dám làm.

Nhưng chính vì tính "dám nghĩ dám làm" đó làm cho cộng đồng khoa học thế giới lo lắng. Không ai biết được mài mò có làm đúng như tuyên bố, và chẳng ai biết anh ta có làm đúng qui trình, bởi vì các chi tiết về phương pháp chưa bao giờ được công bố trên một tập san khoa học để các chuyên gia có dịp thẩm định. Tuy nhiên, dựa vào những gì Hạ trình bày trên youtube, các chuyên gia cho rằng anh ta không sáng chế ra cái gì gì mới, và ngay cả kĩ thuật anh ta sử dụng cũng không hẳn là "biên tập".

Không ai có thể dự báo được những gì sẽ xảy ra đối với cặp song sinh, vì thay đổi một mảng DNA của gen CCR5 chưa chắc là ngăn ngừa được HIV. Ngoài ra, các chuyên gia về biên tập gen cho biết không ai làm biên tập bộ gen trên phôi, vì sợ lan truyền cho các thế hệ sau. Đó chính là lí do tại sao ở Mĩ vả các nước tiên tiến, các cơ quan chức trách cấm không cho làm biên tập gen trên phôi.

Chính vì các vấn đề trên, các nhà khoa học trong chuyên ngành di truyền học cho rằng thí nghiệm của Hạ không chỉ vi phạm y đức, mà còn thiếu ý thức, không cần thiết, liều lĩnh, và vô trách nhiệm.

Kĩ thuật và thực tế lâm sàng

Có thể nói rằng trong chuyên ngành di truyền học, những thành công trong thời gian 10-20 năm gần đây nghiêng về kĩ thuật và công nghệ. Hai mươi năm trước, các nhà khoa học chỉ có thể phân tích từng gen một, ngày nay các nhà khoa học có thể phân tích toàn bộ hệ gen trong vòng 1 tháng. Hai mươi năm trước, y khoa rất mù mờ về những gen có ảnh hưởng đến các bệnh mãn tính, nhưng ngày nay khoa học đã khám phá hàng ngàn gen có liên quan đến các bệnh như tim mạch, ung thư, tiểu đường, loãng xương, v.v. Kĩ thuật biên tập gen ra đời cung cấp một phương tiện rất lợi hại cho khoa học để can thiệp trực tiếp vào gen.

Nhưng tất cả những tiến bộ vừa kể trên là những "thắng lợi" về kĩ thuật và công nghệ hơn là đem lại lợi ích thiết thực và kinh tế cho bệnh nhân. Với hàng ngàn gen được khám phá có liên quan đến các bệnh mãn tính, nhưng các nhà khoa học chỉ giải thích được chừng 10% những ca bệnh, phần 90% còn lại vẫn còn là ... bí ẩn. Với hàng trăm gen có liên quan đến loãng xương, nhưng không ai biết được chính xác cơ chế ảnh hưởng của gen. Do đó, việc ứng dụng những phát hiện gen vào thực tế điều trị lâm sàng vẫn chưa thành hiện thực. Hay có trường hợp ứng dụng gen trị liệu thì dẫn đến cái chết cho bệnh nhân. Rất nhiều nghiên cứu thành công trên chuột, nhưng khi triển khai trên người thì hoàn toàn thất bại và dẫn đến những hệ quả vô cùng to lớn.

Ở trên, tôi nói về tương tác giữa các gen với nhau đã là phức tạp, nhưng những mối tương tác giữ gen và môi trường còn phức tạp hơn nữa. Những cây cam có cùng hệ gen nhưng trồng ở vùng đất nhiệt đới thì nước chua, còn trồng ở vùng ôn đới thì cho ra nước ngọt. Đó chính là mối tương tác giữa gen và môi trường. Trong thế giới sống, có hàng triệu yếu tố môi trường (khí hậu, thổ nhưỡng, lối sống, mức độ ô nhiễm, phóng xạ, v.v.) và không ai biết hết những gen nào tương tác với yếu tố môi trường nào cho ra đặc điểm nào! Người ta có thể bị nhiễm HIV do môi trường, chứ không hẳn do gen CCR5, và do đó can thiệp vào gen đó thì có thể chẳng có hiệu quả ngăn ngừa bệnh AIDS cho cộng đồng.

Nhưng còn một yếu tố quan trọng khác mà có lẽ ít nhà khoa học nghĩ đến: yếu tố tiến hoá của gen. Hệ gen mà chúng ta thừa hưởng từ cha mẹ là một sản phẩm của quá trình chọn lọc tự nhiên, và quá trình chọn lọc cân bằng giữa lợi và hại. Chọn lọc tự nhiên hay tiến hóa không phải nhằm mục đích tối ưu hóa sức khỏe của sinh vật, mà chỉ quan tâm đến sự tái sản sinh của gen.  Những gì đem lại lợi ích cho gen không có nghĩa là sẽ đem lại lợi ích cho sinh vật, cho chúng ta.  Thành ra, một gen có thể làm cho chúng ta có khả năng tái sản sinh tốt, và gen đó sẽ trở nên phổ biến hơn trong các thế hệ mai sau, nhưng cũng chính gen đó có thể gây tác hại khác đến sức khỏe của chúng ta! Chỉnh sửa gen đó có thể giúp cho chúng ta khoẻ mạnh hơn nhưng phải trả một cái giá khác về tái sản sinh.

Có nhiều bài học có thể rút ra từ thí nghiệm của Hạ Kiến Khuê. Thứ nhất, các viện nghiên cứu và các đại học phải có cơ chế kiểm soát các công trình nghiên cứu và thí nghiệm, không thể để cho những "nghiên cứu chui" hình thành dưới danh nghĩa "nghiên cứu khoa học". Thứ hai, tất cả nghiên cứu phải tuân thủ các qui ước khoa học, chứ không thể để cho nhà khoa học tuyên bố trên báo chí phổ thông mà kết quả và phương pháp chưa được bình duyệt bởi các chuyên gia trong chuyên ngành. Trong y học, từ nghiên cứu cơ bản đến ứng dụng trong thực tế là một quãng đường dài và rất gian nan. Nhà khoa học phải tuân thủ theo các qui chuẩn khoa học và đạo đức khoa học, chứ không có chuyện "đi tắt đón đầu."

Do đó, những thành công về công nghệ sinh học trong thời gian qua cung cấp cho giới khoa học những phương tiện rất tốt để hiểu tốt hơn (chứ khó hiểu hết) về bệnh tật, đặc biệt là bệnh mãn tính. Có được phương tiện kĩ thuật trong tay là một lợi thế, nhưng ứng dụng các kĩ thuật đó không đúng hoặc chưa hiểu hết các cơ chế về tương tác giữa gen với gen và giữa gen với môi trường rất dễ biến nhà khoa học thành những kẻ tội đồ.

NVT

Phần nhận xét hiển thị trên trang