Ghép gene như... ghép hình

Muỗi biến đổi gene

Các nhà khoa học Mỹ đã nuôi cấy thành công loại muỗi biến đổi gene có thể ngăn chặn và làm giảm sự gia tăng của loài muỗi lây lan virut Zika và những virut nguy hiểm khác tại Brazil.

Dự án hạn chế sự lây lan của loài muỗi Aedes aegypti (loài phát tán virut Zika, gây nên bệnh sốt xuất huyết và sốt vàng da) được Oxitec (chi nhánh tại Anh của công ty Sinh học tổng hợp Intrexon, Mỹ) phát triển. Những con muỗi đực bị thay đổi gene để lứa muỗi con của chúng chết trước khi đến tuổi trưởng thành, nhờ vậy khả năng chúng phát tán bệnh Zika giảm đi rất nhiều.Oxitec đang nhân giống loại muỗi biến đổi gen này ở Campinas (Brazil), và họ tuyên bố sẽ xây dựng cơ sở thứ hai ở bang Sao Paulo, sau những kết quả khả quan thu được từ việc kiểm soát sinh sản của muỗi Aedes aegypti.

Oxitec cho biết OX513A là loài muỗi độc quyền của công ty. Nó đã thành công trong việc làm giảm 82% số lượng ấu trùng hoang dã của muỗi Aedes trong một khu phố thử nghiệm ở Brazil. Giới chức cho biết các ca sốt xuất huyết trong khu vực đã giảm đi đáng kể.

“Loài muỗi trên có thể làm giảm đáng kể mức độ phá hoại của virut Zika. Đây cũng là hoạt động cốt lõi trong chiến lược phòng ngừa Zika của Brazil”, Glen Slade - Giám đốc phát triển kinh doanh của công ty Oxitec tại Brazil, phát biểu.

Hệ gene của muỗi Aedes aegypti đã được các nhà khoa học công bố những năm gần đây. Thay vì được tập hợp gọn gàng trong ba cặp nhiễm sắc thể như các loài khác, ADN của loài muỗi này bị phân tán rải rác thành 36.000 phân đoạn nhỏ, nhiều phân đoạn trong số đó thậm chí còn bị thủng lỗ chỗ và có nhiều sai lệch.

Đột phá mới trong ghép gene

Tuy nhiên, mới tuần trước, một nhóm các nhà khoa học thuộc trường Đại học Y Baylor (Mỹ) do ông Erez Lieberman Aiden làm trưởng nhóm tuyên bố họ đã dùng kỹ thuật tập hợp các phân đoạn đó thành một khối liên kết. Thành quả này chắc chắn mang lại nhiều tiện ích cho các nhà khoa học đang nghiên cứu muỗi Aedes và các mầm bệnh liên quan đến loài muỗi này.

Bước ngoặt nói trên không chỉ giúp các nhà khoa học can thiệp vào bộ gene loài muỗi, mà còn cho phép họ xử lý hệ gene trên cơ thể người một cách nhanh chóng, vừa tiết kiệm, vừa chính xác. Để chứng minh điều đó, nhóm các nhà khoa học trên đã liên kết thành công hệ gene trên cơ thể người chỉ với chi phí 10.000 USD, rẻ hơn nhiều so với khoản tiền 4 tỷ USD trước đây.

Ông Aiden và đồng nghiệp Job Dekker thoạt tiên nghiên cứu kỹ thuật này với mục đích hoàn toàn khác là nghiên cứu hình dạng của hệ gene người. Mỗi tế bào của cơ thể người chứa khoảng hai mét ADN được nén gọn vào trong một khoang chứa có chiều rộng chỉ khoảng sáu phần triệu mét. Để làm được như vậy, bản thân các ADN đơn chiều sẽ liên kết lại với nhau tạo thành khối hình cầu ba chiều.

Dựa trên thực tế đó, Aiden và Dekker đã phát triển kỹ thuật Hi-C để nghiên cứu về sự liên kết này: Trước hết, kỹ thuật Hi-C sẽ đóng băng toàn bộ hệ gene, sau đó tìm ra các đoạn ADN nào đang liên kết với nhau trong khối cầu ba chiều đó. Thông tin thu thập được sẽ giúp xác định khoảng cách giữa hai phần tử ADN có trong một dải ADN đơn chiều - và nhờ vậy rất hữu ích cho việc liên kết các hệ gene. Hãy hình dung nó như trò chơi xếp hình. Nếu bạn có hai mảnh ghép bầu trời giống nhau thì sẽ khó nhận biết mảnh nào cần đặt ở vị trí nào, nhưng kỹ thuật Hi-C giúp bạn nhận biết hai mảnh ghép đó cần được đặt vào đâu. Khi có đầy đủ thông tin, bạn sẽ lắp ghép thành công và chính xác toàn bộ hình ảnh bầu trời.

Năm 2013 có hai nhóm nhà khoa học thuộc trường Đại học Washington (Mỹ) đã lắp ghép thử nghiệm hệ gene của người, ruồi và chuột. Một năm sau đó, nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã thử nghiệm lắp ghép bộ gene của cây cải xoong. Đến năm 2016, một nhóm nhà khoa học Mỹ khác đã lắp ghép thành công hệ gene của chú dê có tên là Papadum. Khác hẳn với sự hỗn độn của hệ gene muỗi Aedes, hệ gen của dê Papadum thực sự là một “tác phẩm nghệ thuật” gọn gàng, sạch sẽ.

Việc lắp ghép thành công các hệ gene là điều hết sức cần thiết, bởi như thế sẽ giúp giảm được đáng kể số chi phí phải bỏ ra trong việc phát hiện những bệnh liên quan đến gene cũng như công tác phòng và điều trị các bệnh nguy hiểm. Cũng nhờ có phương pháp nghiên cứu của nhóm ông Aiden, các nhà khoa học có thể lắp ghép được nhiều hệ gene chỉ với một khoản chi phí phải chăng. Đây quả là tin tốt lành đối với các dự án xác lập chuỗi ADN cho các loài động vật có xương sống, chim và động vật có chân đốt (như nhện, châu chấu…) đang được nghiên cứu.