Cập nhật ứng dụng mới từ kỹ thuật di truyền

Ngày đăng:07-05-2021 (250 lượt xem )

Kỹ thuật di truyền là một trong những thành tựu sáng chói của nhân loại trong thế kỷ XX. Nhờ nó, cuộc sống con người liên tục được cải thiện, trong số này có một số ứng dụng mới vừa được cập nhật trong thời gian gần đây.


Tổng quan về kỹ thuật di truyền

Theo Bách khoa toàn thư mở, kỹ thuật di truyền (KTDT), tiếng Anh: Genetic technology hay kỹ thuật gen là thao tác thay đổi gen bằng công nghệ sinh học. Nó bao gồm các phương pháp kỹ thuật dùng để thay đổi nhân tố di truyền của các tế bào, bao gồm sự dịch chuyển gen cùng loài và khác loài để tạo ra những sinh vật mới hoặc hoàn hảo hơn. Những DNA mới được tạo ra bằng cách cách ly và sao chép lại nhân tố di truyền mong muốn qua phương pháp DNA tái tổ hợp hoặc bằng phương pháp chế tạo gen nhân tạo.

KTDT là thao tác thay đổi gen bằng công nghệ sinh học để trị bệnh cứu người.

 Sinh vật được tạo ra bằng KTDT được gọi là sinh vật biến đổi gen (GMO). GMO đầu tiên là vi khuẩn được tạo ra bởi Herbert Boyer và Stanley Cohen vào năm 1973. Rudolf Jaenisch tạo ra động vật biến đổi gen đầu tiên khi thêm DNA lạ vào một chuột biến đổi gen năm 1974. Ngày nay có thêm nhiều sản phẩm mới như Insulin, cà chua Flavr Savr, cá GloFish, cá hồi được biến đổi gen nội tiết tố để kích thích tăng trưởng được bán ra thị trường.

 Sự phát triển thương mại hóa của cây trồng biến đổi gen đã mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho nông dân, nhưng nó lại gây tranh cãi liên quan đến cây trồng biến đổi gen. Tuy giới khoa học đa số đồng thuận, thực phẩm được chế biến từ cây trồng biến đổi gen không có hại với sức khỏe hơn thức ăn tự nhiên, nhưng một số người vẫn lo ngại đến sự an toàn thực phẩm chuyển gen. Những lo ngại này đã dẫn tới sự ra đời hiệp ước quốc tế, có tên Cartagena Protocol on Biosafety, được ký năm 2000. Những quốc gia đã đưa ra những hệ thống quy định riêng về GMO với sự khác biệt lớn giữa Mỹ và Châu Âu.

Cập nhật ứng dụng mới từ KTDT

1. Lưu trữ dữ liệu bên trong DNA sống

 Lưu trữ dữ liệu là công việc khó khăn, từng được thao tác thông qua các thiết bị điện tử như đĩa cứng, ổ đĩa quang và thẻ nhớ để lưu trữ một lượng lớn thông tin. Nhưng một loại vật liệu mới hy vọng sẽ mở ra một triển vọng đầy triển vọng và vô tận, đó là kỹ thuật lưu trữ dữ liệu bên trong DNA sống.

Các nhà khoa học ở Đại học Colombia, Mỹ (UoC) đã đưa ra một phương pháp mới sử dụng chỉnh sửa gen để lưu trữ dữ liệu trong DNA của vi khuẩn sống. Ngay trong năm 2021, UoC đã chứng minh rằng các tế bào E. coli sống có thể lưu trữ tới 72 bit dữ liệu. Trong lõi của nó, một tệp dữ liệu bao gồm một dòng dài gồm những chữ cái và số 0. Các nhà khoa học có thể mã hóa các số 1 và số 0 thành DNA của E. coli bằng cách chèn các gen cụ thể vào tế bào. Thậm chí có thể viết thông điệp đơn giản "Xin chào thế giới!" vào DNA của tế bào E. coli, sau đó giải mã nó bằng cách giải trình tự DNA. Các protein sinh học có thể lưu trữ một lượng lớn thông tin. Khoa học ước tính rằng nếu một sợi DNA có kích thước bằng một hạt muối, nó có thể chứa tương đương với mười bộ phim dài tập. Hơn nữa, công nghệ cần thiết để đọc và ghi DNA ngày càng trở nên phong phú hơn theo thời gian. Điều đó đồng nghĩa, việc lưu trữ dữ liệu DNA vẫn còn sơ khai, nhưng tương lai sẽ cất cánh và phát triển mạnh.

2. Tăng tuổi thọ cho nhóm người mắc bệnh progeria.

 Các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard (HU) đã kéo dài tuổi thọ của những con chuột sắp chết bằng cách chỉnh sửa gen, để kéo dài tuổi thọ hữu ích cho chúng lên hơn gấp đôi. Ngụ ý của nghiên cứu là để tăng tăng tuổi thọ cho nhóm trẻ mắc bệnh progeria.

 Progeria ( hội chứng progeria Hutchinson–Gilford, hay hội chứng progeria) là một bệnh di truyền cực hiếm, triệu chứng bề ngoài là lão hóa xuất hiện rất sớm. Progeria là một trong nhiều hội chứng progeroid, có tỉ lệ rất thấp, chỉ khoảng 1 trên 8 triệu trẻ. Những người bị Progeria thường chỉ sống được từ thiếu niên đến tuổi 12 hay 14. Tình trạng Progeria là do đột biến gen hiếm gặp và không thể điều trị bằng liệu pháp gen thông thường.

Thay vào đó, HU đang phát triển một cách để thay đổi mã hóa cơ bản DNA của người mắc  progeria. Kỹ thuật này đã được thử nghiệm trên những con chuột bị bệnh nan y và nó đã cải thiện đáng kể thời gian sống cho chột.  Loài gặm nhấm này có thể sống sót tới 215 ngày nhưng nay đã tăng lên trung bình là 510 ngày. Hy vọng kỹ thuật này sẽ được sử dụng để phát triển một phương pháp điều trị hiệu quả cho bệnh progeria và các tình trạng di truyền tương tự trong tương lai.

3. Liệu pháp gen ở một mắt giúp tăng cường thị lực cho mắt còn lại

 Các nhà khoa học đã phát hiện ra một dạng liệu pháp gen để điều trị chứng mất thị lực, khi được tiêm vào một bên sẽ có tác dụng cải thiện thị lực cho cả hai. Các gen di chuyển từ mắt được tiêm vào mắt không được điều trị, nó vượt qua sự mong đợi của y khoa.

Từ lâu, y học đã cố gắng điều trị một loại mù hiếm gặp có tên Bệnh lý thần kinh thị giác di truyền Leber (LHON), một dạng mất thị lực tiến triển chủ yếu gặp ở nam giới trẻ tuổi. Loại mù này bắt nguồn từ một đột biến gen tấn công và phá hủy các tế bào trong võng mạc của mắt. Là một phần của thử nghiệm gần đây, 37 bệnh nhân mắc LHON đã được tiêm liệu pháp gen vào một bên mắt. Kết quả sau hai năm, 29 bệnh nhân cho biết thị lực ở cả hai mắt đã được cải thiện. Ban đầu, các nhà khoa học đã rất ngạc nhiên trước kết quả nói trên, nhưng sau phát hiện thấy các vi rút liệu pháp gen đang lẻn ra khỏi mắt này và chạy sang mắt kia, vượt qua sang dây thần kinh thị giác, truyền sang mắt còn lại giúp giảm bệnh.

4. Kiểm soát mỡ, trị thừa cân

 Các nhà khoa học ở Đại học Harvard cho biết, chỉnh sửa gen một ngày nào đó có thể được sử dụng để điều trị chứng béo phì. Vào tháng 8 năm 2020, các nhà nghiên cứu đã tiết lộ một phương pháp mới chống tăng cân ở chuột. Đó là kỹ thuật biến đổi các tế bào mỡ trắng không lành mạnh thành các tế bào mỡ nâu tiêu thụ năng lượng thông qua chỉnh sửa gen CRISPR. Các tế bào mỡ trắng nếu dư thừa có thể dẫn đến bệnh tiểu đường, trong khi đó, các tế bào mỡ nâu lại lành mạnh hơn nhiều. Các nhà khoa học đã phá vỡ một số chất béo để tạo ra năng lượng và lưu trữ phần còn lại trong một không gian nhỏ hơn. 

Nghiên cứu của Harvard giúp những con chuột giảm cân nhanh bằng cách thay đổi DNA của chúng. Cụ thể, biến đổi gen của chất béo trắng, tạo cho nó các đặc điểm của chất béo nâu lành mạnh. Thí nghiệm tập trung vào UCP1, một loại protein được tìm thấy trong chất béo nâu có thể biến năng lượng hóa học thành nhiệt. Trong suốt 12 tuần nghiên cứu, những con chuột có tế bào mỡ trắng tăng cân, còn những con chuột được chỉnh sửa gen lại ít tăng cân. Các nhà khoa học hy vọng, phương pháp này có thể được phát triển thành một phương pháp điều trị cụ thể để giảm béo phì, mặc dù các thử nghiệm trên người phải mất một thời gian nữa mới có thể áp dụng lâm sàng được.

5. Chữa chứng suy giảm thính lực

 Năm 2019, các nhà nghiên cứu ở Trường Y Harvard và Bệnh viện Nhi Boston hợp tác, thử nghiệm thành công một phương pháp điều trị mới chứng mất thính lực ở chuột và một ngày nào đó có thể được sử dụng trên người. Chuột Beethoven bị đột biến gen cũng ảnh hưởng đến con người, gây mất thính lực tiến triển và cuối cùng là điếc. Tên gọi chuột Beethoven liên quan đến nhà soạn nhạc người Đức, người bắt đầu bị mất thính giác khi mới 20 tuổi. Tình trạng mất thính lực mà những con chuột gặp phải là do sự thay đổi nhỏ trong DNA của chúng.

Sử dụng công nghệ sinh học phức tạp, nhóm đề tài có thể xác định chính xác gen khiếm khuyết mà không làm tổn hại đến bất kỳ gen khỏe mạnh nào còn lại. Điều này có nghĩa, chuột Beethoven có thể được chữa khỏi bệnh điếc mà không gây ra bất kỳ tác dụng phụ không mong muốn nào. Vẫn còn nhiều năm nghiên cứu nữa mới có thể áp dụng được trên người. Jeffrey Holt, thành viên nhóm nghiên cứu ở  Harvard giải thích: “Chúng tôi tin rằng công trình nói trên sẽ mở ra cánh cửa mới, điều trị một loạt các rối loạn di truyền phát sinh từ một bản sao lỗi của gen. Đây thực sự là loại thuốc chính xác, sẽ mang lại thính lực cho con người do yếu tố di truyền gây ra".

Nguyễn Khắc Nam

Các tin tức khác:

DANH MỤC
Liên hiệp hội đón nhận Huân chương Lao động hạng Ba
Slide
Ban Chấp hành khóa IV ra mắt Đại hội
Slide
GS. TSKH Đặng Vũ Minh - Chủ tịch Liên hiệp hội Việt Nam phát biểu chỉ đạo Đại hội
Slide
Chủ tịch UBND tỉnh tặng bằng khen cho các cá nhân tiêu biểu
Slide
LIÊN KẾT WEBSITE
Thống kê truy cập
  Số người online:  11
  Hôm nay:  832
  Tháng này:  27084
  Tổng số truy cập:  1413868