TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
TIỂU LUẬN SINH HỌC PHÂN TỬ VÀ DI TRUYỀN HỌC
ĐỀ TÀI : LIỆU PHÁP GEN VÀ ỨNG DỤNG LIỆU PHÁP
GEN TRONG CHỮA BỆNH
GVHD : PGS.TS NGUYỄN THÚY HƯƠNG
Lớp : HC09SH
Nhóm
1. Lê Hoàng Khoa 60901228
2. Cao Thị Mỹ Phương 60902029
3. Lê Kim Tài 60902310
4. Nguyễn Thị Thanh Tân 60902381
5. Nguyễn Đức Trung 60902979
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
NỘI DUNG
A. LIỆU PHÁP GEN
I. Khái niệm
1. Liệu pháp gen
2. Gen liệu pháp
II. Nguyên tắc cơ bản của điều trị bằng liệu pháp gen
III. Phân loại liệu pháp gen
IV. Kỹ thuật cơ bản
1. Cơ sở của liệu pháp gen
2. Các bước cơ bản trong liệu pháp gen
3. Kỹ thuật chuyển gen liệu pháp
V. Nguyên lý của liệu pháp gen
1. Tách dòng gen liệu pháp
2. Các loại vecto thường được sử dụng trong liệu pháp gen
B. Ứng dụng liệu pháp gen trong chữa bệnh
I. Các lĩnh vực ứng dụng chủ yếu của liệu pháp gen

II. Một số xu hướng chữa bệnh bằng liệu pháp gen
III. Ứng dụng liệu pháp gen trong việc chữa bệnh HIV/AIDS
IV. Vấn đề an toàn và triển vọng của liệu pháp gen
C. Kết luận
Tài liệu tham khảo.
LỜI MỞ ĐẦU
Nhiệm vụ hàng đầu của CNSH là giải quyết vấn đề mạng sống mà mỗi con người
đều phải trải qua là sinh, lão, bệnh, tử. CNSH đang tập trung nỗ lực tìm ra các
hướng đi để chữa khỏi các căn bệnh di truyền cũng như các căn bệnh hiểm nghèo.
Trong đó liệu pháp gen là một kĩ thuật cao của CNSH có ý nghĩa quan trọng trong
giải quyết nhiệm vụ này.
NỘI DUNG
A. LIỆU PHÁP GEN
I. Khái niệm
1. Liệu pháp gen
Liệu pháp gen (gene therapy) là kỹ thuật đưa gen lành vào cơ thể thay thế cho
gen bệnh hay đưa gen cần thiết nào đó thay vào vị trí gen bị sai hỏng để đạt được
mục tiêu của liệu pháp.
- Biện pháp thứ nhất, đưa gen lành vào thay thế cho gen bệnh là cách giải
quyết triệt để, vì gen lành sẽ được đưa vào đúng vị trí của nó trên bộ gen và
chịu tác động bình thường của các trình tự biểu hiện gen đó.
đưa vào tế bào bản sao của gene khỏe mạnh
- Biện pháp thứ hai, đưa gen cần thiết thay vào vị trí gen sai hỏng dễ thực hiện
hơn nhưng khi đưa thêm một gen cần thiết vào bộ gen, người ta không làm
chủ được vị trí gắn xen của đoạn mới đưa vào. Điều này dẫn đến một số kết
quả không lường trước được:
 Gen mới đưa vào không nằm trong phức hợp điều hoà nên có thể
được biểu hịên một cách tuỳ tiện, không đúng nơi (đúng với loại tế
bào, mô đặc hiệu) và không đúng lúc (đúng với chu trình phát triển
cá thể), hoặc thậm chí không được biểu hiện.

 Gen mới đưa vào gây những hiệu quả không mong muốn.
 Gen gắn vào một vị trí có khả năng hoạt hoá một gen tiền ung thư
dẫn dến sự biểu hiện quá độ của gen này gây ra ung thư.
2. Gen liệu pháp
 Gen liệu pháp (Therapeutic gene) là các gen có chức năng sử dụng vào điều
trị bệnh cho con người.
 Mỗi loại gen liệu pháp có những đặc điểm và chức năng khác nhau. Gen liệu
pháp có thể là:
 Gen lành (các gen hoạt động bình thường) được đưa vào tế bào
sống để thay thế các gen hỏng, gen mất chức năng
 Những gen có khả năng mã hóa 1 protein đặc hiệu, khi đưa vào tế
bào sống có thể tạo nên các loại protein đặc hiệu. Các protein đặc
hiệu có thể ức chế hoạt động của 1 gen khác trong tế bào, kìm hãm
khả năng phân chia của tế bào hoặc gây chết các tế bào bị bệnh.
 Gen ức chế các gen gây bệnh, gen kìm hãm hoặc các gen phục hồi
Các đoạn oligonucleotide có tác dụng kiềm hãm sự hoạt động các gen bị đột
biến trong tế bào.
II. Nguyên tắc cơ bản của điều trị bằng liệu pháp gen
 Theo dõi và hiểu biết cặn kẽ quá trình, cơ chế phát sinh bệnh, đặc tính di
truyền của bệnh
 Nắm vững cấu trúc và chức năng của gen gây bệnh, gen hỏng, gen đột biến,
… và cấu trúc, chức năng của gen liệu pháp.
 Dự đoán hiệu quả của liệu pháp. Nếu hiệu quả cao mới áp dụng
 Thử nghiệm nhiều lần với động vật, khi đạt hiệu quả cao mới áp dụng cho
con người.
III. Phân loại liệu pháp gen
2 nhóm phương pháp cơ bản:
 Liệu pháp gen soma (Somatic Gen Therapy - SGT): là phương pháp điều
trị, thay thế hay sửa chữa các gen hỏng, gen bệnh của các tế bào soma
trong cơ thể. SGT liên quan đến sự biểu hiện gen bên trong những tế bào

sẽ được uốn nắn ở bệnh nhân nhưng không di truyền cho thế hệ sau. Tế
bào dùng chữa trị có thể là tế bào lympho, tế bào gan, đặc biệt là dùng tế
bào gốc. Đây là loại hình GT đang được nghiên cứu tại "Viện Liệu pháp
Gen người" cũng như tại nhiều phòng thí nghiệm khác trên thế giới.
 Liệu pháp gen tế bào mầm (Germline Gen Therapy - GGT): điều trị, sửa
chữa, thay thế gen hỏng cho các giao tử nhằm tạo ra thế hệ sau bình
thường. GGT liên quan đến cải biến gen của những tế bào mầm mà
những tế bào này truyền đạt những sự thay đổi đó cho thế hệ sau. Hãy
còn ít công trình nghiên cứu về sự can thiệp vào dòng mầm vì lý do kỹ
thuật và đạo đức.
IV. Các kỹ thuật cơ bản của liệu pháp gen
1. Cơ sở của liệu pháp gen
- Liệu pháp gen có thể được tiến hành thông qua một số cách sau:
 Chuyển trực tiếp gen vào mô người bệnh.
Strategies for Delivering Therapeutic Transgenes into Patients
 Tạo véctơ virus để chuyển gen một cách hiệu quả tới tế bào (in vivo).
HIV based gene therapy vector
Virus xâm nhiễm trực tiếp vào tế bào bằng cách gắn với chúng và “bơm”
thông tin di truyền của chúng vào tế bào. Vì các virus tự nhiên tự sinh
sản bên trong tế bào chủ nên gây hại với vật chủ mang chúng. Tuy nhiên,
có thể xoá hay làm mất các phần có hại của virus, ngăn không cho chúng
tái bản trong tế bào chủ. Ngày nay các virus không có khả năng tái bản
này được sử dụng chung cho các nghiên cứu liệu pháp gen trên người và
động vật.
 Sử dụng các kỹ thuật khác nhau để chuyển gen vào tế bào bên ngoài
người bệnh, sau đó chuyển các tế bào đã được biến đổi này vào người
bệnh (ex vivo). Phương pháp này được sử dụng chung để phân phối các
nhân tố phát triển và các phân tử khác tới các vùng đặc hiệu của cơ thể.
Chúng cũng được sử dụng để tạo ra các dòng tế bào đã bị biến đổi hoàn
toàn cho cấy ghép. Giống như trong liệu pháp gen in vivo, các tế bào

được chuyển có thể gây biểu hiện các protein lạ gây sưng tấy hay đáp
ứng miễn dịch.
- Các nhóm chuyên gia đã chia liệu pháp gen thành các mức khác nhau:
 Chuyển gen với sự hoà nhập (gen được kết hợp chặt chẽ với DNA của
vật chủ)
 Chuyển gen không hoà nhập (gen không kết hợp chặt chẽ với DNA của
vật chủ)
 Sử dụng các oligonucleotide tổng hợp nhân tạo gọi là các phân tử
ribozyme/antisense không có các thành phần điều hoà (sự biểu hiện gen
đã bị biến đổi).
- Để chuyển gen, cần hội đủ một số điều kiện sau đây:
 Đầu tiên, phải có bản sao đầy đủ của gen thích hợp với những trình tự
điều hoà thích hợp (trình tự khởi động), trình tự khởi động có thể là duy
nhất đối với gen đặc hiệu, bằng cách này cho phép gen chỉ biều hiện
trong các mô mà thông thường chúng được biểu hiện.
 Lần lượt, các gen có thể được kết nối với các trình tự khởi động, hoạt
hoá trong tất cả các mô (phương pháp chung nhất được sử dụng ngày
nay) hoặc có thể kết nối với các trình tự có thể hoạt hoá hay bất hoạt như
một công tắc. Những thao tác như vậy có thể đạt được bằng công nghệ
DNA tái tổ hợp.
 Thứ hai, phải lựa chọn kỹ thuật đích. DNA cần kỹ thuật này để có thể
tiếp cận với tế bào. Ba kỹ thuật cơ bản được sử dụng để làm điều này:
 DNA có thể được gắn trực tiếp với các tế bào hoặc cấy vào mô.
Gọi là chuyển DNA trần (nacked DNA transfer)
 DNA có thể được sử dụng dể tạo nên con thoi dịch chuyển virus
(viral transfer shuttle). Đây là phương pháp chuyển DNA hầu như
chắc chắn nhất. DNA xâm nhập không hiệu quả vào tế bào vì nó
khó có thể xuyên qua lớp màng lipit kép, nhưng vector virus dễ
dàng làm việc này.
 DNA cũng có thể phối hợp với các phức hệ hoá học khác nhau để

khuếch đại khả năng chuyển dịch qua màng tế bào của nó.
 Thứ ba, có hai phương pháp ứng dụng liệu pháp gen: liệu pháp gen có
thể ứng dụng trực tiếp với bệnh nhân hoặc trên các tế bào đã tách ra khỏi
người bệnh (như tế bào tuỷ xương) sau đó cấy trở lại người bệnh. Trong
tương lai, các thao tác liệu pháp gen của tế bào gốc phát triển trên môi
trường mô tế bào và sau đó cấy lên người bệnh sẽ là tiến triển tột cùng.
- Mỗi kỹ thuật trên đều có những thuận lợi và khó khăn riêng. Khi chọn
phương pháp phân phối gen, một số nhân tố cần được cân nhắc:
 Hiệu quả của liệu pháp phải được đặt lên hàng đầu.
 Sau đó, gen chuyển đổi phải được điều hoà đúng đắn. Nó phải được hoạt
hoá đúng lúc, với độ dài thời gian chính xác và đúng số lượng.
2. Các bước cơ bản trong liệu pháp gen
Trong thực nghiệm, người ta dùng các vector virus để chuyển các gen vào
tế bào động vật theo 2 bước:
 Bước 1: Tạo vector tái tổ hợp mang gen cần chuyển. Trước đó, các virus đã
được biến đổi để không còn khả năng sao chép, đồng thời lại có khả năng
biểu hiện mạnh gen cần đưa vào cơ thể. Các biến đổi này bao gồm việc loại
bỏ các trình tự cần cho sự sao chép của virus và gắn vào trước gen các trình
tự promotor mạnh. Sau đó, vector tái tổ hợp được đưa vào tế bào nuôi cấy.
Loại tế bào được sử dụng nhiều nhất là tế bào tuỷ xương vì dễ nuôi cấy lại
bao gồm nhiều tế bào nguồn đa thế (pluri potential).
Creating Recombinant Viral Vectors for Gene Therapy
 Bước 2: Vector virus mang gen lành được đưa vào cơ thể mà từ đó người ta
đã tách các tế bào tuỷ xương. Như vậy, có thể xem đây là kỹ thuật ghép tự
thân dù gen ghép vào là gen lạ đối với cơ thể. Trở ngại lớn là protein do gen
lạ tạo ra có thể kích thích sản sinh kháng thể chống lại chính nó, hơn nữa,
nếu việc chuyển gen vào tế bào nuôi cấy thường thành công thì việc đưa tế
bào chuyển gen trở lại cơ thể lại ít khi có hiệu quả do nhiều nguyên nhân.
Gần đây nhất, một quy trình liệu pháp gen vừa được thông qua nhằm làm chậm
sự phát triển của bệnh AIDS. Người ta chuyển các oligonucleotit đối (antisens)

bổ sung cho một số trình tự của virus HIV (trình tự TAR, REV) vào các tế bào
của một người lành là anh em sinh đôi của người bệnh. Sau đó các tế bào này
được tiêm vào bệnh nhân. Các Oligonicliotit đối TAR sẽ ức chế sự sao chép của
virus khi bắt cặp và vô hiệu hóa trình tự TAR đóng vai trò trong sự sao chép.
Còn các Oligonucleotit đối REV, khi bắt cặp với trình tự REV sẽ ngăn sự vận
chuyển mRNA từ nhân ra tế bào chất.
3. Kỹ thuật chuyển gen liệu pháp
- Hình thức chuyển gen có thể được thao tác thông qua một số cách sau:
 Chuyển trực tiếp gen vào mô người bệnh (liệu pháp in vivo). Gồm:
 Lựa chọn vector liệu pháp thích hợp
 Tách và tạo vector tái tổ hợp mang gen liệu pháp
 Đưa vector tái tổ hợp mang gen liệu pháp vào bằng các kỹ thuật
chuyển gen như vi tiêm, súng bắn gen,…
 Kiểm tra biểu hiện của gen liệu pháp
 Chuyển gen vào tế bào bên ngoài người bệnh (liệu pháp ex vivo):
 Lấy tế bào có gen hỏng ra ngoài cơ thể
 Chuyển gen lành vào thay thế gen hỏng để tạo tế bào lành
 Nhân tế bào lành thành số lượng lớn rồi đưa vào cơ thể
- Kỹ thuật chuyển gen liệu pháp:
 Kỹ thuật vi tiêm (Microinjection) : dùng cho cả 2 hình thức in vivo và
ex vivo
 Kỹ thuật xung điện (Electroporation) : thường dùng cho ex vivo
 Kỹ thuật dùng súng bắn gen (gene gun) : kỹ thuật này dùng để chuyển
gen liệu pháp vào tế bào đích và thường đạt kết quả cao. Thực hiện
theo hình thức ex vivo
 Kỹ thuật liposome (liposome technique) : thực hiện theo hình thức in
vivo. Cần chú ý chọn tế bào đích để nâng cao hiệu quả
V. Nguyên lý của liệu pháp gen :
1. Tách dòng gen liệu pháp :
Tách dòng gen liệu pháp được thực hiện bằng các phương pháp tách dòng thực

nghiệm thông thường, trong các phòng thí nghiệm sinh học phân tử và kỹ thuật
gen. Gen liệu pháp có thể tách dòng từ các nguồn tế bào cho khác nhau như tế
bào vi khuẩn, tế bào thực vật, động vật, tế bào người và một số loại virus. Tách
dòng gen liệu pháp có hiệu quả cao đối với các gen đã biết rõ kích thước, vị trí
của gen trong bộ gen. Hiệu quả tách dòng gen liệu pháp còn phụ thuộc vào cấu
trúc, chức năng gen, sản phẩm của hoạt động gen cũng như mức độ hiện đại
của các thiết bị thí nghiệm.
Tùy theo đặc tính của gen liệu pháp và mục đích của liệu pháp gen, có thể tách
dòng gen liệu pháp từ bộ gen (genome) hoặc từ mRNA. Trường hợp cần các
gen nguyên vẹn (kể cả các vùng không mang mã di truyền) phải tách dòng từ
bộ gen, thường chỉ thực hiện với các gen có kích thước nhỏ. Nếu các gen cần
thiết có kích thước lớn, hoặc chỉ cần các phần DNA mang mã di truyền, phải
thực hiện cách tách dòng từ mRNA. Trường hợp này cần tách chiết mRNA và
thực hiện kỹ thuật phiên mã ngược để tạo các cDNA tương ứng.
Trường hợp gen liệu pháp là các đoạn oligo nucleotide đã biết trình tự (mạch
kép hoặc mạch đơn), có thể tạo các đoạn oligo nucleotide bằng phương pháp
tổng hợp nhân tạo.
2. Các loại vectơ thường sử dụng trong liệu pháp gen
Để có thể nâng cao hiệu quả của liệu pháp gen trong chữa bệnh, một vấn đề
quan trọng là chọn vectơ chuyển gen phù hợp với gen cần chuyển, phù hợp
với loại tế bào đích và loại bệnh cần trị.
Vectơ chuyển các gen liệu pháp trong liệu pháp gen gọi là các vectơ liệu pháp.
Vectơ liệu pháp có một số đặc điểm riêng:
- Phải đảm bảo đưa các gen liệu pháp vào tế bào (cơ thể) dễ dàng, không gây
tổn thương hoạt động của các gen khác trong bộ gen (không hoặc rất ít gây
đáp ứng miễn dịch, không gây phá hủy chức năng các mô, không có tác
động kích hoạt gen tiền ung thư…).
- Phải có khả năng mang một gen liệu pháp có kích thước càng lớn càng tốt.
- Có sự linh hoạt với các tế bào đích, mô đích để có thể gắn gen liệu pháp vào
đúng những vị trí định trước

Hiện nay, dựa vào nguồn gốc của vectơ liệu pháp gen, người ta chia các vectơ liệu
pháp làm 2 nhóm: vectơ có bản chất virus (viral vector) và vectơ không có bản
chất virus (nonviral vector).
2.1 Các vectơ liệu pháp gen có bản chất virus (viral vector)
Cơ chế xâm nhiễm và gây bệnh của virus
Virus chứa vật chất di truyền được bao quanh bởi lớp màng protein. Đầu tiên, virus
gắn với các tế bào chuyên biệt bằng sự tương tác với thụ thể (hay một chuỗi các
điểm thụ thể) trên bề mặt tế bào. Tiếp đó, virus vào tế bào bởi sự tương tác với các
phân tử bề mặt đặc hiệu trên tế bào, bằng cách này nó dễ dàng đi xuyên qua lớp rào
chắn màng tế bào.
Khi xâm nhiễm tế bào, virus có khả năng chuyển bộ gen của virus vào trong các tế
bào chủ. Một số nhóm virus có thể gắn được bộ gen virus hoặc một số gen của
chúng vào bộ gen của tế bào chủ, tạo thành một thể thống nhất. Các gen virus gắn
với tế bào chủ, có thể tồn tại lâu dài cùng với quá trình phân chia tế bào chủ, tạo
nên các provirus. Hiện tượng tạo provirus được gọi là trạng thái tiềm sinh của
virus. Đối với các virus gây bệnh, đó là thời gian ủ bệnh.
Trong quá trình tồn tại và phân chia của tế bào chủ, bộ gen virus cũng được nhân
lên tạo vô số tế bào mang gen virus, vẫn hoạt động bình thường. Khi có một tác
nhân nào đó (thường là tia tử ngoại, các chất độc, tia phóng xạ hoặc nhiệt độ
cao…) tác động vào provirus, làm cho bộ gen virus tách khỏi tế bào, thực hiện quá
trình tái bản gen virus và tổng hợp các thành phần của virus trong tế bào chủ. Sự
lắp ghép các thành phần của virus tạo nên các virion, các virion hoạt động tạo nên