Bài học từ COVID-19: Hiểm hoạ của công nghệ chỉnh sửa gen

Nguồn:  Vivek Wadhwa, “The Genetic Engineering Genie Is Out of the Bottle”, Foreign Policy, 11/9/2020. The next pandemic could be bioengineered in someone’s garage using cheap and widely available technology.

Hình ảnh kính hiển vi hồng ngoại cho thấy ấu trùng muỗi có đôi mắt phát sáng màu đỏ, một phần của thí nghiệm sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR. MediaNews Group/Orange County Register via Getty Images

rận đại dịch tiếp theo có thể được tạo ra trong ga-ra để xe của một ai đó, chỉ cần sử dụng những kỹ thuật di truyền giá thành thấp và phổ biến.

Là người thường đưa ra những thuyết âm mưu, Tổng thống Mỹ Donald Trump cho rằng virus gây ra COVID-19 do con người cố tình tạo ra hoặc do một tai nạn trong phòng thí nghiệm tại Viện Virus học Vũ Hán, Trung Quốc. Việc virus bị phát tán không loại trừ khả năng là do một tai nạn nhưng trong trường hợp này, tác nhân gây bệnh không phải là một tổ hợp các loại virus đã biết như thường thấy đối với những thứ được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Một bài báo của tạp chí Nature Medicine từng kết luận: “Nếu ai đó đang tìm cách tạo ra một chủng coronavirus mới như một mầm bệnh thì họ sẽ tạo ra nó trên cơ sở của một loại virus gây bệnh đã được biết đến.”

Kỹ thuật di truyền tuy có thể không đứng sau đại dịch lần này, nhưng rất có thể sẽ là nhân tố gây ra đại dịch tiếp theo. Nhìn thấy sức tàn phá khủng khiếp của COVID-19 đối với nền kinh tế các nước phương Tây, các chế độ độc tài trên thế giới giờ đây nhận ra rằng việc gieo rắc mầm bệnh có sức hủy diệt không kém gì so với vũ khí hạt nhân. Điều đáng lo ngại hơn nữa là việc tạo ra virus giờ đây không phải chỉ các phòng thí nghiệm quy mô lớn của chính phủ mới làm được. Nhờ cuộc cách mạng công nghệ trong kỹ thuật di truyền, tất cả các công cụ cần thiết để tạo ra một chủng virus mới đang ngày càng trở nên rẻ tiền, đơn giản và sẵn có đến mức những nhà khoa học không có đạo đức hoặc những “hacker sinh học” độ tuổi thiếu niên cũng có thể dễ dàng tiếp cận, khiến cho mối nguy ngày càng lớn hơn. Những thí nghiệm mà trước đây chỉ có thể thực hiện được bên trong những bức tường bảo vệ của các phòng thí nghiệm thuộc về chính phủ và những công ty lớn giờ đây có thể được tiến hành ngay trong căn bếp với những thiết bị có trên Amazon. Kỹ thuật di truyền cùng với những tiềm năng tốt và xấu của nó ngày càng trở nên “đại chúng hóa”.

Để tạo ra chủng virus mới, bước đầu tiên của nhà nghiên cứu sinh học là thu thập thông tin di truyền của một mầm bệnh hiện có, chẳng hạn như chủng coronavirus gây ra cảm lạnh thông thường, sau đó cải biến nó để tạo ra thứ còn nguy hiểm hơn. Vào những năm 1970, việc giải trình tự gen đầu tiên của một thể thực khuẩn (chỉ các loài virus chuyên kí sinh vi khuẩn) có chi phí hàng triệu đô-la Mỹ và phải nỗ lực làm việc trong nhiều tuần, kết quả cũng chỉ xác định được 5.386 nucleotide là các đơn vị cấu tạo nên gen. Ngày nay, việc giải trình tự của 3.000.000.000 cặp bazơ (1 cặp gồm 2 nucleotide) tạo nên bộ gen người, là thứ quy định cấu trúc và duy trì hoạt động của cơ thể, có thể được thực hiện chỉ trong vài giờ với chi phí khoảng 1.000 đô-la ở Hoa Kỳ. Xun Xu, Giám đốc điều hành của công ty nghiên cứu gen BGI Group (Trung Quốc), nói với tôi qua email rằng ông dự kiến sẽ cung cấp dịch vụ giải trình tự đầy đủ bộ gen người trong các siêu thị và qua hình thức trực tuyến với chi phí khoảng 290 đô-la vào cuối năm nay.

Bước tiếp theo trong kỹ thuật di truyền là sửa đổi bộ gen của mầm bệnh hiện có để thay đổi tác động của nó. Một công nghệ đặc biệt giúp cho việc thiết kế các thực thể sống trở nên dễ dàng như chỉnh sửa tài liệu trên Microsoft Word là kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR, được phát triển chỉ vài năm trước, kỹ thuật này mô phỏng lại cách vi khuẩn sử dụng trong tự nhiên để cắt những phần thông tin di truyền từ bộ gen này và chèn nó vào bộ gen khác. Cơ chế mà vi khuẩn đã phát triển qua hàng thiên niên kỷ để tự vệ trước virus đã được con người biến thành một cách thức đơn giản, nhanh chóng và rẻ tiền để chỉnh sửa DNA của bất kỳ sinh vật nào trong phòng thí nghiệm.

Nếu việc tiến hành các thí nghiệm với DNA trước đây đòi hỏi nhiều năm kinh nghiệm, phòng thí nghiệm được trang bị đầy đủ cùng chi phí hàng triệu đô-la thì nay kỹ thuật CRISPR đã thay đổi tất cả điều đó. Để tiến hành kỹ thuật CRISPR, người thực hiện chỉ cần đặt hàng một đoạn RNA và mua các hóa chất và enzym bán sẵn trên Internet với giá chỉ vài đô-la. Vì chi phí thấp và dễ sử dụng, hàng nghìn nhà khoa học trên khắp thế giới đang tiến hành các dự án chỉnh sửa gen dựa trên kỹ thuật CRISPR. Có rất ít dự án nghiên cứu loại này bị kiểm soát bởi luật lệ, phần lớn là do các nhà quản lý vẫn chưa thể theo kịp với sự tiến bộ của công nghệ.

Trung Quốc, quốc gia đặt trọng tâm vào các tiến bộ công nghệ lên trên vấn đề an toàn và đạo đức, đã đạt được những bước tiến đột phá đáng kinh ngạc nhất. Năm 2014, các nhà khoa học Trung Quốc thông báo họ đã tạo ra thành công những con khỉ biến đổi gen ở giai đoạn phôi thai. Tháng 4 năm 2015, một nhóm các nhà nghiên cứu khác ở Trung Quốc đã trình bày chi tiết nỗ lực đầu tiên nhằm chỉnh sửa gen của phôi thai người. Mặc dù không thành công nhưng nó đã gây sốc cho toàn thế giới: mọi người không thể tưởng tượng được nó có thể xảy ra sớm như vậy.

Tháng 4 năm 2016, một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc khác tiếp tục cho biết họ đã thành công trong việc chỉnh sửa bộ gen của phôi thai người làm cho nó có khả năng chống lại sự lây nhiễm HIV, tuy nhiên phôi thai đó đã không được sinh ra. Nhưng sau đó, vào tháng 11 năm 2018, nhà nghiên cứu Trung Quốc He Jiankui (Hứa Kiến Khôi) thông báo rằng ông đã tạo ra “những đứa trẻ CRISPR” đầu tiên – những đứa trẻ khỏe mạnh có bộ gen được chỉnh sửa trước khi chúng chào đời. Tờ Nhân dân Nhật báo ban đầu gọi đây là “bước đột phá mang tính lịch sử” nhưng sau khi tin tức này gây chấn động toàn thế giới, chính quyền Trung Quốc đã bắt giữ và sau đó kết án ông ba năm tù vì hành vi phi đạo đức. Trước đó, ông đã tuyên bố rằng chính phủ Trung Quốc hậu thuẫn cho nghiên cứu của ông. Dù thế nào đi nữa, giới hạn của ngành khoa học y sinh đã bị vượt qua.

Đội ngũ các nhà khoa học bất chấp đạo đức của Trung Quốc chắc chắn là một điều đáng lo ngại. Tuy nhiên điều đáng lo ngại hơn là công nghệ chỉnh sửa gen đang trở nên dễ tiếp cận đến mức chúng ta có thể hình dung được hình ảnh những thanh thiếu niên tiến hành thí nghiệm với các chủng virus. Ví dụ như ở Mỹ, bất kỳ ai muốn bắt đầu công việc chỉnh sửa gen ngay tại ga-ra nhà mình có thể đặt mua qua mạng một bộ công cụ CRISPR tự làm với giá chỉ 169 đô-la. Bộ công cụ đi kèm với cẩm nang “Mọi thứ cần để thực hiện việc chỉnh sửa chính xác gen vi khuẩn tại nhà”. Với 349 đô-la, công ty kể trên cũng cung cấp bộ kit chỉnh sửa gen người, đi kèm với nó là các tế bào phôi thai thận có được từ quá trình nuôi cấy mô lấy từ bào thai một bé gái sau khi thai bị phá. Lô hàng được quảng cáo là sẽ đến tay người nhận không quá ba ngày, không cần chuyển phát nhanh hoặc ướp đá lạnh.

Các đoạn DNA được mua qua hình thức chuyển phát bưu điện đã cho phép một nhóm nghiên cứu tại Đại học Alberta (Canada) hồi sinh một họ hàng đã tuyệt chủng của virus đậu mùa là đậu ngựa (horsepox) vào năm 2017 bằng cách ‘khâu’ các mảnh DNA lại với nhau. Virus đậu ngựa (horsepox) không gây hại cho con người, nhưng các chuyên gia cảnh báo rằng những nhà khoa học không có nhiều kiến thức chuyên môn vẫn có thể sử dụng phương pháp tương tự để tái sinh virus gây bệnh đậu mùa chỉ trong vòng sáu tháng với chi phí khoảng 100.000 đô-la. Virus đậu mùa từng là nỗi ám ảnh của nhân loại cho đến khi nó bị xóa sổ năm 1980. Nếu các nhà khoa học Canada sử dụng kỹ thuật CRISPR, chi phí của họ có thể được tối giảm.

Trong cuốn sách “The Driver in the Driverless Car” (Người lái xe trong chiếc xe không người lái) của mình, được xuất bản trước khi người Canada hồi sinh virus đậu ngựa và những đứa trẻ được chỉnh sửa gen ở Trung Quốc ra đời, tôi đã cảnh báo về mối nguy hiểm của việc chỉnh sửa gen và cho rằng chúng ta sẽ phải đưa ra những lựa chọn khó khăn về việc có nên hạn chế công nghệ sinh học tổng hợp hay không. Khi được sử dụng với mục đích tốt, những công nghệ này có thể giúp giải quyết nhiều vấn đề của nhân loại, chẳng hạn như giúp nhanh chóng tìm ra các phương pháp chữa trị bệnh tật. Khi được sử dụng với mục đích xấu, chúng có thể gây ra sức tàn phá trên phạm vi toàn cầu giống như những gì mà chúng ta đang phải chiến đấu hôm nay. Đó là lý do tại sao nhiều người, trong đó có tôi, đã vận động cho lệnh cấm chỉnh sửa gen người trong tương lai gần.

Nhưng không chỉ là một lệnh cấm, cần phải có các hiệp ước quốc tế để ngăn chặn việc sử dụng kỹ thuật CRISPR chỉnh sửa gen trên người hoặc động vật. Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) lẽ ra phải ngăn các công ty bán các bộ dụng cụ chỉnh sửa gen DIY. Các chính phủ nên đặt ra những giới hạn đối với các phòng thí nghiệm chẳng hạn như trường hợp của Đại học Alberta. Nhưng chẳng có biện pháp nào được thực hiện cũng như không có bất kỳ hình thức kiểm soát và cân bằng nào khác. Bây giờ thì đã quá muộn để ngăn chặn những công nghệ này phổ biến trên toàn cầu – “thần đèn đã thoát khỏi chiếc đèn dầu”.

Giải pháp duy nhất hiện nay là phát huy mặt tốt của những công nghệ này bên cạnh đó là xây dựng hệ thống phòng thủ đề phòng những mối đe dọa. Điều này hoàn toàn có thể thực hiện như những gì chúng ta đang chứng kiến với sự phát triển của vắc-xin COVID-19. Trong quá khứ, mất hàng chục năm để chế tạo thành công vắc-xin. Bây giờ, chúng ta đang trên đà chế tạo thành công chúng chỉ trong vòng vài tháng nhờ những tiến bộ trong kỹ thuật di truyền. Các loại vắc-xin của công ty Moderna Therapeutics và Pfizer/BioNTech chỉ mất vài tuần để phát triển và hiện đang trong quá trình thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 3. Chúng ta hoàn toàn có thể tin rằng quy trình chế tạo vắc-xin có thể giảm xuống chỉ còn vài giờ một khi các công nghệ được hoàn thiện.

Chúng ta cũng có thể đẩy nhanh quá trình thử nghiệm vắc-xin và phương pháp điều trị, vốn là phần chậm nhất của chu trình phát triển. Chẳng hạn, để kiểm tra nhanh chóng số lượng lớn những loại thuốc điều trị ung thư tiềm năng, các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới đang tạo ra các tế bào nuôi cấy ba chiều được gọi là “organoids- là các bản sao siêu nhỏ của các cơ quan nội tạng” được lấy từ quá trình sinh thiết khối u. SEngine Precision Medicine, công ty hàng đầu trong lĩnh vực này, có thể thử nghiệm hơn 100 loại thuốc trên các organoids này, loại bỏ nhu cầu sử dụng đối tượng thay thế con người là chuột lang. Các nhà nghiên cứu tại Viện Wyss của Đại học Harvard thông báo vào tháng 1 năm 2020 rằng họ đã phát triển con chip mô phỏng cơ quan người (organ-on-a-chip) đầu tiên đối với phổi, mô phỏng chính xác đặc tính sinh lý học và sinh lý bệnh học của cơ quan nội tạng người. Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts đã và đang phát triển một nền tảng dựa trên công nghệ vi lưu (Microfluidic platform) giúp kết nối các mô được lấy từ tối đa 10 cơ quan khác nhau, cho phép mô phỏng những tương tác giữa các cơ quan nội tạng trong nhiều tuần để đo lường tác động của thuốc lên các bộ phận khác nhau của cơ thể. Nhiều hệ thống như vậy đang được phát triển giúp đẩy nhanh quá trình thử nghiệm và điều trị. Tất cả những công nghệ này sẽ tăng cường đáng kể sức mạnh phòng thủ của chúng ta trước các mối nguy sinh học.

Chúng ta không thể quay lại để sửa chữa những sai lầm trong quá khứ giống như “thần đèn không thể chui trở lại vào trong chiếc đèn dầu” theo lối ví von của người phương Tây. Chúng ta phải coi đại dịch COVID-19 lần này như một cuộc diễn tập nghiêm chỉnh để có thể đối phó với những gì sắp xảy đến trong tương lai. Không may là mối nguy đó không chỉ đến từ những loại virus bùng phát trong tự nhiên mà còn cả những chủng virus do con người cố tình tạo ra. Chúng ta phải “học bài” thật nhanh để xây dựng các hệ thống phòng thủ giống như những hệ thống có trên các máy tính của chúng ta chống lại những kẻ xâm nhập. Mặt tốt là rốt cuộc nó có thể giúp chúng ta chữa khỏi mọi bệnh tật, còn mặt xấu thì quá kinh khủng đến nỗi tôi không dám nghĩ tới.

Đính chính ngày 16/09/2020: Bài báo này nói rằng trình tự gen của vi khuẩn được giải mã đầu tiên là của Escherichia coli vào những năm 1970. Trên thực tế, Escherichia coli lần đầu tiên được giải trình tự gen đầy đủ vào năm 1997.

Vivek Wadhwa nghiên cứu viên xuất sắc tại Chương trình Lao động và Cuộc sống của Trường Luật Harvard và là đồng tác giả của cuốn “From Incremental to Exponential: How Large Companies Can See the Future and Rethink Innovation” (Từ tăng dần đến tăng cấp số nhân: Cách các công ty lớn có thể nhìn thấy tương lai và suy nghĩ về đổi mới), sẽ được xuất bản vào tháng 10.


© Trân Văn
    Nguyễn Thanh Hải biên dịch
    Nghiên Cứu Quốc Tế

Nguồn:  Vivek Wadhwa, “The Genetic Engineering Genie Is Out of the Bottle”, Foreign Policy, 11/9/2020. The next pandemic could be bioengineered in someone’s garage using cheap and widely available technology.