Lập trình vi khuẩn - cột mốc lớn của ngành công nghệ sinh học

0 Trần Biên (Theo Guardian/Phys)
ANTD.VN - Các nhà khoa học thuộc Đại học Cambridge (Anh) đã tạo ra một loại vi khuẩn có ADN nhân tạo, có thể giúp tạo ra một thế hệ kháng sinh mới, ngăn ngừa việc vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh.

Việc sản xuất, kinh doanh và sử dụng tràn lan các loại thuốc kháng sinh như hiện nay khiến các nhà quản lý y tế lo ngại rằng, chỉ trong vòng vài thập kỷ nữa việc vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh do các bệnh nhiễm khuẩn sẽ là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên toàn thế giới. Do đó, để ngăn chặn việc tấn công của các loại vi khuẩn trong tương lai, các nhà khoa học không ngừng tìm kiếm ra những giải pháp mới.

ảnh 1Các nhà khoa học tại Đại học Cambridge đã tạo ra vi khuẩn với DNA được mã hóa lại

Khám phá sự dư thừa của bộ gene

Thông thường, mỗi gene trong bộ gene sự sống được mã hóa bởi 4 phân tử cơ bản là Adenine, Thymine, Guanine và Cytosine (A,T,G và C), trong đó mỗi gene có thể được tạo thành từ hàng nghìn phân tử. Gene không chỉ chứa những thông tin di truyền, mà nó còn cung cấp những thông tin để tế bào sản sinh ra các loại protein khác nhau cho sinh vật, một thứ mà không thể thiếu đối với con người. Bởi protein đảm đương nhiều nhiệm vụ trong cơ thể con người từ việc vận chuyển oxy trong máu đến tạo ra lực trong cơ bắp.

TS Jason Chin, nhà sinh học phân tử tại Đại học Cambridge cho biết, ông luôn bị hấp dẫn bởi sự dư thừa của bộ gene và tự hỏi liệu tất cả những đoạn ADN này có cần thiết cho sự sống không. Cụ thể, các nhà khoa học ĐH Cambridge đã từng nghiên cứu để xây dựng bộ gene tổng hợp dài gồm 1 triệu cặp phân tử. Nhưng bộ gene mới đây được các nhà khoa học này xây dựng trên vi khuẩn Escherichia coli (E.coli) gồm 4 triệu cặp phân tử với phương pháp hoàn toàn mới. 

Bên cạnh đó, việc sản xuất mỗi amino axit trong các tế bào được định hướng bởi 3 gốc phân tử được sắp xếp trong chuỗi ADN, mỗi bộ 3 này được gọi là 1 codon. Vì chỉ có 20 loại amino axit nên các nhà khoa học cho rằng bộ gene chỉ cần 20 codon là đủ để tạo ra chúng. Tuy nhiên, mã di truyền của con người dư thừa rất nhiều bởi nhiều lý do khác nhau. 

“Tất cả các dạng sống phổ biến từ sứa đến con người chỉ sử dụng 64 condon, nhưng chúng tôi thực sự không có câu trả lời cho phần dư thừa lại của bộ gene. Do đó, tôi cùng các cộng sự đã nghiên cứu để tạo ra một sinh vật sống khác, tự tìm lời giải cho câu hỏi của mình”, TS Chin cho biết.

Do bộ gene mới quá dài và cực kỳ phức tạp để đưa vào một tế bào, các nhà nghiên cứu đã xây dựng các phân đoạn nhỏ và hoán đổi từng mảnh trong bộ gene của vi khuẩn E.coli. Cuối cùng, sau hơn 18.000 lần chỉnh sửa, toàn bộ gene của E.coli được thay 100% bằng gene nhân tạo. Sau khi vi khuẩn này được tạo ra, chúng phát triển chậm hơn nhưng may mắn là chúng không bị chết, đó là tín hiệu đáng mừng cho các nhà khoa học. 

Ngăn chặn sự sụp đổ của kháng sinh

Thuốc kháng sinh đã được phát minh gần 100 năm qua, mang lại nhiều thành quả rất to lớn trong y học cũng như đời sống xã hội. Tuy nhiên, những thập kỷ gần đây, con người đã quá lạm dụng thuốc kháng sinh trong quá trình điều trị bệnh cũng như những biến đổi về môi trường đã khiến cho nhiều loại vi khuẩn có khả năng kháng thuốc kháng sinh. 

Điều này rất nguy hại cho xã hội bởi nếu hiện tượng kháng thuốc kháng sinh ngày càng phổ biến thì nguy cơ đại dịch vi khuẩn gây bệnh sẽ xảy đến với nhân loại trong tương lai gần là điều không thể tránh khỏi. Hơn nữa, khi điều trị bệnh bằng kháng sinh, các phân tử trị liệu cũng sẽ tấn công cả những vi khuẩn có lợi dẫn tới rối loạn sinh lý, phá vỡ hệ miễn dịch.

Bên cạnh đó, một thảm họa khác cũng sẽ xảy ra đối với nhân loại khi nhiều công ty hiện nay sử dụng vi khuẩn biến đổi gene sản xuất ra các loại thuốc như insulin hoặc các hóa chất hữu ích như enzyme tẩy rửa. Và chúng ta sẽ không thể tưởng tượng được nếu một ngày nào đó các loại virus, vi khuẩn tấn công các bể lên men này. Nhưng rất may mắn khi các nhà khoa học ĐH Cambridge khẳng định, loại vi khuẩn nhân tạo mới có DNA tổng hợp sẽ ngăn chặn được cuộc tấn công này.

“Đây là một công trình nghiên cứu mà từ trước đến nay chưa ai từng làm được”, Tom Ellis, Giám đốc Trung tâm Sinh học tổng hợp Đại học Hoàng gia London khẳng định. Do đó, chúng ta có thể hy vọng rằng một ngày nào đó trong tương lai gần các nhà khoa học sẽ sớm tạo ra dạng sinh vật giúp sản xuất được các loại thuốc mới hoặc các hợp chất có giá trị khác trong điều trị bệnh. Đồng thời, những vi khuẩn tổng hợp nhân tạo này cũng có thể cung cấp về cách mà mã ADN đã được sinh ra trong giai đoạn đầu của sự sống trên Trái đất.

E. coli đã chứng minh rõ ràng bộ gene của nó có thể được tổng hợp. Như vậy sẽ không còn xa khi chúng ta bắt đầu “lập trình” thêm những loài khác. “Về lý thuyết, bạn có thể lập trình bất cứ sinh vật sống nào”, một nhà sinh học cho biết.

bình luận(0 bình luận)

Cùng chuyên mục
Top