Liệu pháp gene trong điều trị HIV
Nguyễn Xuân Hưng
3. Ứng dụng liệu pháp gen trong điều trị bệnh AIDS

3.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Sự tái phát khi điều trị HIV dùng thuốc thường xảy ra sau những thành công điều trị đầu
tiên. Hơn nữa, dùng thuốc để điều trị rất tốn kém và thường mang lại hiệu ứng phụ đáng kể. Tần
số đột biến của các virus do sự phát triển của các virus kháng lại thuốc dùng trong điều trị là một
rủi ro lớn, có thể làm virus ngày càng khó điều trị hơn. Điểm cuối cùng là các chế độ điều trị hiện
nay dường như không điều trị tận gốc được các virus trong người bệnh, những người yên tâm
dùng thuốc cho cuộc sống của họ. Một lí do của vấn đề này là virus HIV có thể sống âm ỷ trong
các tế bào bị nhiễm và ở các điểm bí mật (privileged sites) trong cơ thể, nơi mà các loại thuốc và
hệ thống miễn dịch không thể vươn tới chúng. Cần phải có một phương thức điều trị mới ngoài
phương pháp dùng thuốc truyền thống. Điều này tạo nên tiềm năng phát triển mạnh mẽ của các
liệu pháp gen chống lại HIV.
3.2. CÁC CHIẾN LƯỢC ĐIỀU TRỊ HIV
Các chiến lược liệu pháp gen dựa trên những tiến bộ của chúng ta trong hiểu biết về di
truyền của virus HIV (sinh học phân tử và sinh bệnh học của HIV) trong những năm gần đây.
Cấu trúc của virus HIV và sự nhân lên của HIV trong tế bào chủ đã được trình bày ở phần trên.
Theo lí thuyết, chu trình sống và tái bản của virus có thể bị kìm hãm bởi sự kìm hãm chức năng
của một hay nhiều gen và các protein thích hợp của chúng. Mẫu động vật là không tốt cho các
nghiên cứu HIV; rất nhiều nghiên cứu liệu pháp gen y học ban đầu có cơ sở là các kinh nghiệm
trong nuôi cấy tế bào in vitro. Trên cơ sở các kinh nghiệm đầu tiên này, một số chiến lược được
cố gắng thử nghiệm trên pha I (trong một số trường hợp trên các thử nghiệm pha II) với các cá
nhân nhiễm HIV. (bảng 4)
Tất cả các thử nghiệm khoa học đòi hỏi các phác thảo thử nghiệm công phu, nó mô tả chi
tiết chế độ điều trị, tiêu chuẩn đáp ứng miễn dịch với việc phát triển sổ theo dõi thông tin chi tiết
người bệnh (người bệnh thu được lợi ích gì từ điều trị, mô tả các phản ứng phụ…). Trên thực tế,
người bệnh hoàn toàn tự nguyện và có thể lút lui khỏi thử nghiệm bất cứ lúc nào.
 Các thử nghiệm pha I: nhằm xác định hiệu ứng phụ, đánh giá liều lượng điều trị lớn
nhất cho phép ở người và tìm các dấu hiệu phản ứng. Người bệnh đầu tiên nhận được

Liệu pháp gen nhằm kìm hãm HIV nội bào có cơ sở không những trên các axit nucleic của
virus mà còn trên các protein của tế bào.
3.3.1. Liệu pháp có dựa trên các axit nucleic của virus
Liệu pháp dựa trên các axit nucleic của virus được chia thành hai nhóm chính:
- Các chiến lược RNA cơ sở dựa vào antisense, ribozymes, hoặc các bẫy (Decoys)
- Nhân tố ngoại sinh được đưa vào các DNA oligonucleotides với những tính chất của mạch
đối (antisense properties)
3.3.1.1 Antisense
Trong liệu pháp antisense, gen được đưa vào các tế bào đích (tế bào khởi sự biểu hiện của
các phân tử RNA), bổ sung đến RNA virus muốn tấn công. Trong tế bào, RNA liệu pháp sẽ gắn
đặc hiệu tới các phân tử virus đích, kìm hãm chức năng và phá vỡ phân tử. Chiến lược này cho
thấy có hiệu quả chắc chắn trên các dạng RNA virus trong các tế bào nuôi cấy. Các thử nghiệm
pha I trên người bệnh nhiễm HIV đang tiến hành với liệu pháp antisense nhằm vào các phân tử
virus đích quan trọng: gọi là chuỗi TAR, mRNA cho gen Rev, Pol gen và RNA của bộ gen virus.
Chuỗi TAR là điểm gắn của Tat, protein virus điều hoà cực kỳ quan trọng cho tốc độ tái bản của
virus trong tế bào. Protein Rev gắn với nhân tố RRE, nhân tố đại diện chung cho mRNA của virus
và có chức năng quyết định trong thông tin của các virus mới trong tế bào.
Có một số vấn đề với chiến lược antisense. Đầu tiên, hiệu quả kháng virus đòi hỏi sự kết
tụ nội bào cao của RNA mạch đối đã được biểu hiện. Vấn đề này có thể được giải quyết thông
qua sự tiến triển của công nghệ trong mối quan hệ với hiệu quả của sự biểu hiện gen. Một vấn đề
quan trọng khác là, sự phổ biến trong phương pháp thuốc kháng HIV truyền thống cũng như rủi
ro lớn của sự phát triển kháng thuốc của vật chất di truyền của virus sẽ làm giảm hoặc trung hoà
hiệu quả của RNA mạch đối (antisense RNA) được sử dụng. Rất có thể, chiến lược antisense sẽ
được sử dụng kết hợp với các liệu pháp khác để ngăn cản sự phát triển đối kháng.
3.3.1.2 Ribozymes
Ribozymes là các phân tử antisense có hoạt tính xúc tác. Sau khi gắn tới đích (các phân tử
RNA của virus), chúng gây ra sự phá huỷ. Ribozymes nhỏ đên mức mà một số ribozyme khác
nhau với các góc độ tấn công khác nhau có thể được xây dựng trong cùng một hệ thống vector;
tại cùng một thời điểm, điều này quan trọng để thiết kế các phân tử ribozyme đa đích
(multitargeted ribozyme) cùng tấn công các vùng khác nhau trong RNA của virus. Ribozyme cho

3.3.2. Các phương pháp dựa vào protein nội bào với hiệu ứng kháng HIV
Các lựa chọn chiến lược khác nhau nhằm kìm hãm chức năng các protein của virus hay
protein của tế bào bị nhiễm HIV.

3.3.2.1 Dominant negative proteins
Cách tiếp cận ở đây là đưa các gen hay các đoạn gen (không có các thuộc tính thiết yếu của
protein virus tự nhiên) tổng hợp protein liên quan chặt chẽ với các protein quan trọng của virus.
Các protein đã bị biến đổi này sẽ có hiệu quả kháng virus, một phần do gắn cạnh tranh trên
mRNA với các protein virus tự nhiên, thứ hai do sự chiếm giữ (capturing) các nhân tố tế bào chứa
sự gắn tự nhiên giữa protein và RNA virus, và cuối cùng do gắn các phức hệ với protein virus tự
nhiên làm trung hoà nó. Chiến lược này tấn công một số protein của virus trong các kinh nghiệm
nuôi cấy tế bào. Trong hầu hết các thử nghiệm y học tiến bộ, gen mã hoá sự biến đổi protein Rev
(Rev M10) được đưa vào. Có ít nhất hai thử nghiệm pha I đang diễn ra. Điều này đang được quan
tâm để sản xuất protein bằng cách kết hợp các protein Tev và Tat đã bị biến đổi. Sự gắn chặt của
chuỗi vật chất di truyền với protein này trong các tế bào nuôi cấy có giá trị tăng hiệu ứng kháng
HIV và rõ ràng là rất có khả năng cho liệu pháp gen.
Vấn đề tiềm tàng trong liệu pháp gen dựa vào dominant negative proteins là các protein này
xa lạ với cơ thể do đó có thể khởi động đáp ứng miễn dịch khi được biểu hiện trong các tế bào
chủ làm chúng bị tiêu diệt nên không xuất hiện hiệu quả điều trị. 3.3.2.2 Các protein của tế bào
Sự gắn chặt của các gen mã hoá protein thuộc tế bào (ví dụ các protein của tế vật chủ ban đầu
với hiệu quả kháng HIV) có thể được sử dụng trong liệu pháp gen chống HIV. Phân tử CD4 được
biểu hiện trên bề mặt các lympho bào CD4
+
và có thể gắn với HIV. Trong canh trường tế bào, các
tế bào mà gen được đưa vào để các phân tử CD4 đã biến đổi giữ lại trong tế bào chất, cho thấy
chắc chắn hiệu quả kháng HIV, nhưng điều này không thành công trên in vivo. Sự đưa gen vào
interferon a-2 (một loại protein do tế bào cơ thể sinh ra khi bị virus tấn công nhằm ngăn không

Từ một số triển vọng trong sự kìm hãm chu trình sống nội bào và tái bản của virus, liệu pháp
gen cũng có thể được sử dụng để khởi động đáp ứng miễn dịch của người bệnh chống lại HIV.
Điều này có thể dạt được thông qua các chiến lược vừa khởi động các phản ứng miễn dịch chống
lại HIV vừa làm tăng đáp ứng miễn dịch tế bào trung gian thông thường.
3.4.1. Liệu pháp miễn dịch đặc hiệu HIV
3.4.1.1 Cytotoxic T-lymphocytes
Đây không phải các yếu tố được thiết lập cuối cùng quyết định tính kháng HIV trong hệ
thống miễn dịch, nhưng một số quan sát đã chỉ ra rằng các lympho bào cytotoxic CD8 là quan
trọng trong khía cạnh này. Nó đã sớm được thẻ nghiệm để chứa các lympho bào CD8 từ người
bệnh, tăng số lượng các tế bào bằng nuôi cấy ex vivo, sau đó cấy các tế bào trở lại người bệnh.
Một thăm dò mới để sử dụng liệu pháp lympho bào CD8 dựa trên sự biến đổi liệu pháp gen của
lympho bào CD8 tự chủ, bằng cách gắn xen gen dẫn đầu sự biểu hiện của bề mặt cơ quan thụ cảm
(cơ quan gắn chọn lọc với các lympho bào CD4 bị nhiễm HIV). Sau khi gắn, các tế bào đã nhiễm
bị chết. Vấn dền với phương thức này là các lympho bào CD8 có khả năng sống rất hạn chế trong
cơ thể. Ba nghiên cứu thử nghiệm pha I khác nhau dựa vào nguyên lí này đang phát triển.

3.4.1.2 Vắcxin DNA
Các vắcxin cổ điển đưa virus không có hoạt tính hoặc hoạt tính yếu vào cơ thể nhằm khởi
động hệ thống miễn dịch chống lại (hay ngăn cản) virus không phải lúc nào cũng thích hợp và
thành công. Trong một số trường hợp nó gây ra các bệnh nghiêm trọng. Vắcxin DNA là khái
niệm tương đối mới trong đó các đoạn DNA hay các đoạn gen được tiêm vào cơ, gây đáp ứng
miễn dịch trực tiếp đến sản phẩm gen tạo bởi đoạn DNA lạ. Khi virus hay vi khuẩn với sản phẩm
gen vào trong cơ thể, sự phát triển sau này của nó sẽ bị ngăn cản bởi các kháng thể đã được sản
xuất hay các tế bào T (T-cells) đã được hoạt hoá nhằm vào các protein lạ. Phương pháp này có
thể xem như dạng đặc biệt của liệu pháp gen.
Tiêm chủng DNA đã được sử dụng trong các thí nghiệm động vật từ 30 đến 40 năm trước
đây, sự nhiễm DNA riêng biệt từ các vi khuẩn gây bệnh được tạo ra để gây đáp ứng miễn dịch
chống lại chính chúng. Kết quả tạo thành các protein từ DNA, protein gây đáp ứng miễn dịch.
Khi kỹ thuật DNA tái tổ hợp được sử dụng, nó trở nên dễ dàng hơn trong việc chuyển các đoạn
DNA xác định từ vi sinh vật gây bệnh và liên kết chúng với các phân tử chất mang (plasmids).

integrase (IN) của virus. Gen PR chứa một sự biến đổi được hoạt hoá. Đoạn gắn được phát triển
tại National Institutes of Health Vaccine Research Center. Gen PR gồm có một sự đột biến được
hoạt hoá. Đoạn gắn được phát triển tại National Institutes of Health Vaccine Research Center.
CA, lớp vỏ protein p24; Env, protein màng ngoài; LTR, chuỗi lặp cuối cùng; MA, p17 matrix
protein; NC, p7 protein vỏ nhân; RT, p66/p51 enzim phiên mã ngược; SU, gp120 vỏ protein bề
mặt; TM, gp41 transmembrane envelope protein. vif, vpr, vpu and nef là các protein phụ của
virus; tat và rev là protein điều hoà của virus.

Hình 22: Tạo các bộ gen chức năngHình 23: Các vắcxin DNA tái bản nhanh chóng sản xuất nhiều
protein kháng nguyên hơn Hình 24: Phác hoạ gen của vắcxin Hình 25: Sự sinh sản của CTL bởi các vắcxin DNA