Thử Thách
Vận Chuyển Chỉnh Sửa
Gen Mục Tiêu

Việc khám phá ra công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR đã giúp tăng cường khả năng điều trị bệnh đáng kể. Tuy nhiên, việc vận chuyển các thành phần chỉnh sửa gen một cách an toàn và hiệu quả đã chứng tỏ có nhiều thách thức. Hiện tại, sự thiếu vắng khả năng lập trình cụ thể chính là yếu tố giới hạn chính cho việc mở rộng công nghệ này thành công. Nhiều phương pháp vận chuyển, bao gồm nhưng không giới hạn ở sau đây, có tiềm năng đáp ứng nhu cầu tiếp cận các mô và/hoặc tế bào để nâng cấp các công nghệ này vào phòng khám. Hiện nay, hạt mỡ lipid (LNPs) là hệ thống vận chuyển mục tiêu không dùng virus tốt nhất được nghiên cứu. Chúng được chuyên biệt để đóng gói các acid nucleic và có thể được thay thế bằng các gốc kết hợp để cải thiện độ chính xác vận chuyển. So với các hạt nano polyme tổng hợp khác, LNPs có tính tương thích sinh học tốt hơn và mức độ độc tính thấp hơn. Hiện nay, gan là cơ quan được nhắm mục tiêu hiệu quả nhất cho các phương pháp điều trị LNP. Tuy nhiên, do hiệu quả vận chuyển thấp đối với các tế bào chính và các thí nghiệm in vivo trên động vật, hiệu quả chỉnh sửa của LNPs vẫn chưa đáp ứng các yêu cầu lâm sàng trong các mô ngoại gan. Sau LNPs, các hạt nano dựa trên polyme (PNPs) là phương tiện vận chuyển được sử dụng nhiều nhất. PNPs cung cấp nhiều lợi ích hơn so với LNPs vì chúng dễ sản xuất hơn, có thể biến đổi dễ dàng và có thời gian lưu thông được cải thiện. Các hạt nano vô cơ cũng đang trở nên phổ biến như là phương tiện để vận chuyển thiết bị CRISPR do khả năng được thay đổi của chúng và hiệu quả khi làm vận chuyển cho acid nucleic và các phân tử nhỏ. Các phương tiện vận chuyển khác được lấy cảm hứng từ sinh học như exosomes, hệ thống vận chuyển thuốc liposomal, chất mang kháng thể/protein, các vật liệu giống virus như vi sinh vật và nanobot đã cho thấy tiềm năng nhưng vẫn ít được sử dụng trong lĩnh vực vận chuyển chỉnh sửa gen.

Các yêu cầu về giải pháp

Các giải pháp phải là một hệ thống vận chuyển hiệu quả cao và có khả năng lập trình được nhằm đưa các thiết bị chỉnh sửa gien nhắm mục tiêu đến các mô hoặc loại tế bào cụ thể. Các giải pháp phải có khả năng được lập trình để vận chuyển đến ít nhất ba tế bào, mô và/hoặc cơ quan riêng biệt và khác nhau, đồng thời có khả năng vận chuyển và chỉnh sửa ít nhất hiệu quả như các công nghệ tiên tiến hiện tại. Một giải pháp tối ưu sẽ phải dễ sản xuất, có chi phí thấp, có khả năng mở rộng và mức độ an toàn hợp lý. Các giải pháp đề xuất virút và các hệ thống hoặc hạt tương tự virút phải được xây dựng trên thực địa và đáp ứng các tiêu chí thể hiện sự hiểu biết đầy đủ về cách hệ thống vận chuyển có thể được sửa đổi để có thể lập trình được và có thể nhắm mục tiêu vào nhiều mục tiêu mô khác nhau (tế bào, loại, và/hoặc cơ quan). Giải pháp sẽ được đánh giá dựa trên mức độ đáp ứng các tiêu chí.

Các giải pháp có thể lập trình chỉ nhắm vào các mục tiêu của hệ thần kinh trung ương (CNS) phải được gửi trong Khu Vực Mục Tiêu 2. Các giải pháp đáp ứng các yêu cầu cho Khu Vực Mục Tiêu 2 mà cũng có thể lập trình để nhắm mục tiêu vào cơ quan không phải não có thể được gửi để xem xét ở cả hai Khu Vực Mục Tiêu, mặc dù một nhóm và/hoặc tổ chức có một giải pháp duy nhất đáp ứng yêu cầu của cả hai Khu Vực Mục Tiêu, họ sẽ chỉ đủ điều kiện nhận một giải thưởng. Một nhóm và/hoặc tổ chức có thể đủ điều kiện nhận nhiều giải thưởng cho nhiều giải pháp được gửi đến một hoặc cả hai Khu Vực Mục Tiêu, miễn là các giải pháp đó đủ khác biệt về tính chất.

Để trở nên cạnh tranh cao trong Thử Thách này, các giải pháp phải:

Các giải pháp nên:

Ngoài ra, các giải pháp có thể:

Rào cản máu não (BBB) bao gồm các tế bào màng trong ở trong mạch máu não cũng như các tế bào thần kinh đệm chuyên biệt (các tế bào hình sao) bao quanh các mạch máu ở não. BBB ngăn ngừa các chất không mong muốn xâm nhập vào chất lỏng ngoài tế bào trong hệ thống thần kinh trung ương. Do tầm quan trọng của chức năng não, việc kiểm soát lưu thông vào và ra của các chất sinh học là cần thiết để đảm bảo chức năng của hệ thống thần kinh trung ương hoạt động bình thường. Hậu quả thực tế của BBB là nó cũng ngăn chặn quá trình hấp thụ nhiều dược phẩm, bao gồm cả protein và acid nucleic. Điều này gây trở ngại cho việc phát triển các liệu pháp cho các bệnh liên quan đến não. Do vậy, một công nghệ hiệu quả trong việc vận chuyển thiết bị chỉnh sửa gen vượt qua rào cản máu não để đi đến một phần đáng kể các loại tế bào não có liên quan lâm sàng sẽ có những ảnh hưởng rộng lớn đến việc điều trị nhiều bệnh di truyền về thần kinh.

Các yêu cầu về giải pháp

Các giải pháp cho Khu Vực Mục Tiêu 2 phải là các hệ thống vận chuyển hiệu quả cao, không sử dụng virus với khả năng vượt qua rào cản máu não (BBB) để vận chuyển thiết bị chỉnh sửa gen cho một lượng đáng kể các loại tế bào liên quan đến lâm sàng trong não.

Để trở nên cạnh tranh cao trong Thử Thách này, các giải pháp phải:

Các giải pháp cùng nên sở hữu các đặc điểm mong muốn này: