Vài nét về công nghệ chuyển gen
Sinh vật biến đổi gen hay sinh vật chuyển gen [kể cả gia súc, gia cầm], viết tắt GMO là những sinh vật được thay đổi cấu trúc ADN để tạo ra những sản phẩm theo ý muốn bằng cách đưa ADN của một loại, có thể là vi khuẩn, virút, động vật hay con người vào ADN của vật nuôi khác. Thuật ngữ thực phẩm biến đổi gen ban đầu dùng để chỉ những loại cây trồng dành cho con người hoặc gia súc được tạo ra nhờ công nghệ sinh học.
Hơn một thập kỷ trở lại đây, bằng công nghệ biến đổi gen, con người đa tạo những đột phá kỳ diệu, thách thức đa chiều kể cả cơ hội, tiềm năng lẫn hạn chế. Động vật chuyển gen [transgenic animal] là những cá thể chứa các bản sao của một trình tự gen được thêm vào một cách nhân tạo. Việc chuyển gen thành công nếu AND trong nhiễm sắc thể của con vật nhận gen mà gen chuyển ổn định. Như vậy, động vật chuyển gen phải mang gen mới, khác giống, khác loài hoặc gen tái tổ hợp và được chuyển một cách có chủ đích. Công nghệ tạo động vật chuyển gen là một quá trình phức tạo bao gồm các bước chính như tách chiết, phân lập gen mong muốn và tạo tổ hợp gen biểu hiện trong tế bào động vật; tạo cơ sở vật liệu biến nạp gen; chuyển gen vào động vật; nuôi cấy phôi trong ống nghiệm; kiểm chứng động vật được sinh ra từ phôi chuyển gen; tạo nguồn động vật chuyển gen một cách liên tục và chuyển gen vào động vật...
Động vật biến đổi gen có thể được thực hiện theo nhiều phương pháp nhưng chủ yếu là theo ba kỹ thuật chính như vi tiêm; cải biến tế bào gốc phôi, thủ thuật knock out gen và chuyển gen vào động vật. Nói đến GMO người ta thường đề cập đến các cơ thể sinh vật mang các gen của một loài khác để tạo ra một dạng chưa hề tồn tại trong tự nhiên. Thực phẩm biến đổi gen trở thành chủ đề gây tranh cãi trên phạm vi toàn cầu. Một bộ phận trong giới khoa học lo ngại thực phẩm biến đổi gen có thể gây ra một số bất lợi như tăng nguy cơ dị ứng, làm nhờn kháng sinh, gây độc cho cơ thể con người.
Động vật biến đổi gen dùng cho nghiên cứu chữa bệnh
Tạo ra lợn chuyển gen siêu nhỏ:
Mới đây, Viện Genomics Bắc Kinh [BGI], Trung Quốc, đã tạo ra một loại lợn siêu nhỏ. Nó không chỉ có kích thước bé tẹo mà còn có khả năng nhướn lông mày. Ban đầu, BGI không phải dùng công nghệ biến đổi gen để tạo ra những con heo nhỏ làm vật nuôi mà để phục vụ cho nghiên cứu tế bào gốc. Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện, BGI lại cho ra đời giống lợn siêu nhỏ để làm vật cảnh, tạo quỹ nghiên cứu tế bào gốc, chính vì vậy những con vật nói trên được xem là “sản phẩm phụ” của dự án nghiên cứu về tế bào gốc.
Những con lợn chuyển gen siêu nhỏ này bán với giá 10.000 nhân dân tệ [ khoảng 34 triệu VNĐ]. Lợi nhuận trên đã khiến BGI tạo ra hai trại lợn chuyển gen. Những người ủng hộ thì cho rằng công nghệ biến đổi gen tốt hơn so với phương pháp nhân giống và bỏ đói để tạo ra những con lợn có kích thước siêu nhỏ. Trong khi đó những người phản đối thì cho rằng công nghệ biến đổi di truyền có thể gây đau đớn cho lợn và để lại hậu quả khó lường cho con vật lẫn môi trường vì chưa có đủ thời gian để kiểm chứng.
Tạo ra bọ cánh cứng có con mắt thứ ba:
Đại học Indiana [IU, Mỹ] đã tạo ra một con bọ cánh cứng với ba mắt, trong đó con mắt thứ ba vẫn hoạt động giống như hai con mắt còn lại, nằm ở giữa hai mắt truyền thống. Để tạo ra con mắt lạ này, các nhà khoa học đã làm câm một trong số các gen tạo ra đầu bọ cánh cứng. Kết quả, bọ cánh cứng bị mất sừng và phát triển thêm một mắt.
Điều này gây ngạc nhiên đối với các nhà khoa học bởi lẽ các bộ phận cơ thể phức tạp như mắt, não, cánh và vỏ thường được hình thành bởi một số gen nhất định mà khoa học chưa hiểu hết. Nghiên cứu thứ hai với nỗ lực làm cho bọ cánh cứng này bị mất sừng và phát triển thêm một mắt. Sau khi biến đổi gen, loài côn trùng có thể phát triển sừng nhỏ hơn hoặc không có bất cứ sừng nào. Các nhà nghiên cứu tin rằng với thí nghiệm này giúp họ hiểu thêm về cách các cơ quan hình thành và hoạt động. Tương lai, kỹ thuật này có thể áp dụng để phát triển các cơ quan nhân tạo trong phòng thí nghiệm.
Tạo ra khỉ chuyển gen để nghiên cứu về rối loạn tâm thần:
Để hiểu sâu hơn những rối loạn tâm thần, đặc biệt và bệnh tự kỷ và tâm thần phân liệt, Viện Công nghệ Massachusetts, Mỹ [MIT] hiện đang thực hiện dự án, tạo ra những con khỉ chuyển gen, hay còn gọi là khỉ GM mắc chứng tự kỷ và tâm thần phân liệt. Sở dĩ khỉ đuôi sóc [Marmoset] và khỉ đuôi ngắn được chọn cho nghiên cứu là chúng có kích thước hợp lý, nhỏ gọn hơn sơ với tinh tinh, giảm chi phí vận chuyển, chăm sóc lẫn chi phí thí nghiệm.
Guoping Feng, chuyên gia thần kinh, người đứng đầu nghiên cứu ở MIT cho hay, trong thí nghiệm này, người ta sẽ sử dụng công nghệ chuyển gen mới CRISPR để tạo ra những con khỉ đặc biệt. Khỉ đuôi sóc được tạo ra trong ống nghiệm bằng kỹ thuật chuyển gen, cấy vào cơ thể chúng một gen người có tên MECP2, gen được xem là thủ phạm làm tăng chứng tự kỷ. Sản phẩm là vật linh trưởng có các hành vi giống trẻ mắc bệnh, như gia tăng các hành động lặp đi, lặp lại, có những biểu hiện lo lắng gia tăng trong khi đó tương tác xã hội lại giảm mạnh, và nhiều hành vi lạ khác thường gặp ở nhóm người tự kỷ nói chung. Điều này có nghĩa, những con khỉ chuyển gen sẽ trở thành chuột bạch hay mô hình động vật đáng tin cậy giúp MIT nghiên cứu, tìm ra nguyên nhân, phương pháp điều trị, không chỉ điều trị chứng tự kỷ mà còn trị nhiều căn bệnh nan y khác về thần kinh, như chứng rối loạn não, bại não... Thay vì nghiên cứu chuột, nay được thay bằng động vật linh trưởng, bởi chúng có nhiều đặc điểm tương đồng với con người cả về gen, lẫn các yếu tố thần kinh, nhận thức, hành vi, hay sự chia sẻ sự đồng cảm, giao tiếp, chấp hành các quy tắc trong bầy đàn.
Tạo ra mèo phát sáng để tìm ra liệu pháp chữa trị HIV:
Ý tưởng về mèo cưng phát sáng trong bóng tối có vẻ lạ, nhưng các nhà khoa học lại có ý định tạo ra những con vật kiểu này để sớm kết thúc sớm đại dịch AIDS. Mèo được chọn vì chúng dễ bị nhiễm virút suy giảm miễn dịch ở mèo [FIV]. Về cơ bản có thể gọi là phiên bản HIV ở mèo. FIV và HIV đều có cơ chế hoạt hóa tương tự. Cả hai đều làm cho chủ thể mất các tế bào T làm nhiệm vụ chống nhiễm trùng. Một khi các tế bào T biến mất, người hoặc mèo đều có nguy cơ mắc bệnh cao. Giống như HIV, FIV cũng dẫn đến AIDS [FIV/AIDS] và cuối cùng có thể tử vong nếu không được điều trị kịp thời và đúng cách.
Trong các nghiên cứu trước đây về HIV, khoa học đã khám phá ra một protein trong khỉ ngăn chặn virút HIV và FIV. Tuy nhiên, nghiên cứu cần phải sử dụng một phương pháp biến đổi gen phức tạp, có thể có hoặc không hoạt động để tiêm protein vào mèo. Đây là lý do tại sao phải bổ sung thêm các gen phát sáng từ một con sứa vào cho mèo. Một con mèo phát sáng trong bóng tối là dấu hiệu cho thấy sự biến đổi gen hoạt động. Trong khi các nhà khoa học tập trung vào việc chấm dứt HIV ở người, mèo cũng có thể được hưởng lợi từ các xét nghiệm nà vì chúng có thể triệt tiêu FIV, thủ phạm làm cho hàng triệu con mèo chết mỗi năm vì AIDS.
Trứng gà chuyển gen chống ung thư:
Mới đây, các nhà khoa học Nhật Bản đã tạo ra một loại gà GM có thể đẻ ra “trứng vàng”. Mặc dù trứng không phải là vàng thực, nhưng lại có giá trị hơn cả vàng, bởi có chứa một lượng lớn interferon beta, một protein kháng ung thư, viêm gan và bệnh đa xơ cứng tế bào.
Để tạo ra loại trứng này, các chuyên gia ở Viện Nghiên cứu Y sinh thuộc Viện Khoa học Công nghệ tiên tiến Quốc gia Nhật Bản [IAT] đã bổ sung interferon beta vào các tế bào của gà trống chưa sinh. Sau khi “nhúng” các tế bào này vào các phôi thích hợp, gà trống khi trưởng thành phối giống với gà mái tạo ra trứng có chứa interferon beta. Từ đây, chu kỳ trên được lặp đi lắp lại. Hai thế hệ sau, gà mái đẻ trứng có hàm lượng protein interferon rất phong phú, tập trung chủ yếu ở lòng trắng, trông hơi đục hơn so với trứng gà bình thường. Tuy rất bổ ích nhưng trứng chuyển gen này không hề rẻ, 1 quả giá từ 535.995 đến 2,6 triệu USD [12,46 tỉ đến 60,4 tỉ VNĐ].
Sinh vật biến đổi gen [tiếng Anh: Genetically Modified Organism] là một sinh vật mà vật liệu di truyền của nó đã bị biến đổi theo ý muốn chủ quan của con người. Ngoài ra cũng có thể có những sinh vật được tạo ra do quá trình lan truyền của gen trong tự nhiên. Ví dụ quá trình lai xa giữa cỏ dại với cây trồng biến đổi gen có cùng họ hàng có thể tạo ra loài cỏ dại mang gen biến đổi.
Sinh vật biến đổi gene có nhiều loại khác nhau. Nó có thể là các dòng lúa mỳ thương mại có gen bị biến đổi do tia điện từ [tia X] hoặc tia phóng xạ từ những năm 1950. Nó cũng có thể là các động vật thí nghiệm chuyển gen như chuột bạch hoặc là các loại vi sinh vật bị biến đổi cho mục đích nghiên cứu di truyền. Tuy nhiên, khi nói đến GMO người ta thường đề cập đến các cơ thể sinh vật mang các gen của một loài khác để tạo ra một dạng chưa hề tồn tại trong tự nhiên.
Việc ứng dụng sinh vật biến đổi gen di truyền thường phục vụ cho mục đích kinh tế khoa học. Sửa đổi di truyền là đặc trưng của một sự thay đổi vị trí trong các kiểu gen của một sinh vật, trái ngược với sự ngẫu nhiên, hay đặc trưng của tự nhiên và nhân tạo đột biến theo quy trình.