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 bệnhTạo 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). Kỹ thuật di truyền 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. Một vector thường được tạo ra để truyền DNA mới vào vật chủ. Phân tử DNA tái tổ hợp đầu tiên được tạo ra bởi Paul Berg vào năm 1972 bằng cách kết hợp DNA của virus khỉ SV40 với virus lambda. Và phương pháp thêm gen vào bộ gen của vật chủ còn có thể dùng để loại bỏ gen. Mẫu DNA có thể được thêm vào bộ gen một cách ngẫu nhiên hoặc vào một vị trí chính xác trong bộ gen.
Sinh vật được tạo ra bằng kỹ thuật di truyền được gọi là sinh vật biến đổi gen (tiếng Anh "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 ông ta thêm DNA lạ vào một chuột biến đổi gen vào năm 1974. Công ty đầu tiên trong ngành kỹ thuật di truyền là Genentech. Nó được thành lập vào năm 1976 và bắt đầu sản xuất protein người. Insulin đã thay đổi gen được sản xuất vào năm 1978, và vi khuẩn có khả năng tự tạo ra insulin đó được thương mại hóa vào năm 1982. Thực phẩm biến đổi gen được bán từ năm 1994 với sự ra đời của cà chua Flavr Savr. Cà chua Flavr Savr được cải tạo để tồn trữ được lâu hơn, nhưng đa số những cây trồng bây giờ được biến đổi gen để tăng sự chống chịu với sâu bọ và thuốc trừ sâu. GloFish là GMO đầu tiên tạo ra để làm thú nuôi. Nó bắt đầu được thương mại hóa ở Hoa Kỳ vào tháng 12 năm 2003. Vào năm 2016, cá salmon được biến đổi gen nội tiết tố để kích thích tăng trưởng được bán ra thị trường.
Kỹ thuật di truyền đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm nghiên cứu, y học, công nghệ sinh học, và nông nghiệp. Trong nghiên cứu, GMO được dùng để nghiên cứu về chức năng và biểu hiện gen qua các phương pháp như làm mất chức năng, tạo ra chức năng mới, theo dõi và thí nghiệm biểu hiện gen. Bằng cách loại bỏ một số gen với chức năng đã được biết đến, chúng ta có thể tạo ra sinh vật mô hình động vật để nghiên cứu bệnh người. Ngoài việc có thể tạo ra nội tiết tố, vắc-xin, và các dược phẩm khác, kỹ thuật di truyền còn có tiềm năng chữa bệnh qua phương pháp điều trị gen. Những kỹ thuật dùng để tạo ra dược phẩm còn có các ứng dụng công nghiệp khác như sản xuất enzyme để làm thuốc tẩy, phô mai, và các sản phẩm khác.
Sự phát triển thương mại hóa của cây trồng biến đổi gen đã mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho nông dân ở nhiều quốc gia khác nhau, nhưng nó còn gây ra nhiều cuộc tranh cãi về cây trồng biến đổi gen. Những tranh cãi này đã xuất hiện ngay từ thời kỳ đầu; những cuộc thử nghiệm biến đổi gen đầu tiên đã bị phá hủy bởi những người chống lại kỹ thuật biến đổi gen. Tuy giới khoa học đa số đã đồng thuận rằng những thức ăn được chế biến từ cây trồng biến đổi gen không có hại với sức khỏe hơn thức ăn tự nhiên, một số người vẫn lo ngại đến sự an toàn thực phẩm của thức ăn biến đổi gen. Trao đổi gene, mức độ ảnh hưởng tới những sinh vật khác, cách vận hành cung cấp thực phẩm, và sở hữu trí tuệ là những vấn đề đang trong vòng tranh cãi. Những lo ngại này đã dẫn tới sự thành lập một khuôn khổ quy định từ năm 1975. Điều này dẫn tới hiệp ước quốc tế, Cartagena Protocol on Biosafety, được ký kết năm 2000. Những quốc gia đã đưa ra những hệ thống quy định riêng về GMO với sự khác biệt lớn giữa Hoa Kỳ và Châu Âu. Định nghĩa IUPAC Kỹ thuật di truyền: là quá trình thêm thông tin di truyền mới vào tế bào hiện hữu để sửa đổi một sinh vật cụ thể nhằm mục đích thay đổi đặc điểm của sinh vật đó. Lưu ý: định nghĩa từ chú thích.[1][2] So sánh giữa cách nhân giống thông thường với cách thay đổi gen bằng phương pháp chuyển gen và hợp gen Kỹ thuật di truyền là một tiến trình thay đổi cấu trúc nhân tố di truyền bằng cách loại bỏ hoặc cấy DNA. Khác với chăn nuôi và nhân giống cây trồng truyền thống, bao gồm phải lai giống nhiều lần và sau đó chọn sinh vật có những kiểu hình mong muốn, kỹ thuật di truyền chỉ cần lấy gen từ một sinh vật này và cấy gen đó vào một sinh vật khác. Kỹ thuật này hiệu quả hơn nhiều so với cách truyền thống. Với kỹ thuật này, ta có thể cấy bất kỳ gen nào từ một sinh vật bất kỳ (ngay cả những sinh vật từ những vực khác nhau) và có thể phòng ngừa sự di chuyển của những gen không mong muốn.[3] Kỹ thuật di truyền có khả năng chữa lành các bệnh di truyền bằng cách hoán đổi gen bị lỗi với một gen còn hoạt động.[4] Đây là một công cụ quan trọng trong nghiên cứu cho phép nghiên cứu chức năng của các gen cụ thể.[5] Thuốc, vắc-xin, và các sản phẩm khác được tạo ra từ những sinh vật đã được biến đổi gen.[6] Để bảo đảm an ninh lương thực, cây trồng được biến đổi gen để tăng năng suất, dinh dưỡng, và sức chịu đựng trong môi trường khắc nghiệt.[7] DNA có thể được cấy thẳng vào một sinh vật nào đó hoặc cấy vào tế bào, sau đó nó có thể kết hợp với các tế bào khác hoặc lai giống với sinh vật chủ.[8] Điều này dựa trên kỹ thuật DNA tái tổ hợp để tạo ra các tổ hợp gen di truyền mới. Tiếp theo, chúng được cấy vào một sinh vật khác gián tiếp bằng hệ thống vector hoặc trực tiếp bằng kỹ thuật tiêm vi mô hoặc bọc chất vi mô.[9] Kỹ thuận di truyền thường không bao gồm các loại phối giống truyền thống ví dụ như thụ tinh trong ống nghiệm, thể đa bội cảm ứng, quá trình đột biến sinh học và kỹ thuật tổng hợp tế bào mà không dùng tới tổ hợp gen di truyền hoặc sinh vật biến đổi gen.[8] Tuy nhiên, một số định nghĩa bao quát hơn của công nghệ sinh học bao gồm cả chọn giống vật nuôi.[9] Kỹ thuật di truyền không bao gồm nghiên cứu về nhân bản vô tính và tế bào gốc.[10] Tuy nhiên, các ngành này có liên quan tới nhau và đều sử dụng kỹ thuật di truyền.[11] Sinh học tổng hợp là một ngành mới nổi đã giúp phát triển kỹ thuật di truyền bằng cách đưa DNA nhân tạo tổng hợp vào một sinh vật.[12] Những thực vật, động vật, hoặc vi sinh vật được thay đổi gen qua kỹ thuật di truyền được gọi là sinh vật biến đổi gen hoặc GMOs.[13] Nếu như DNA từ một loài khác được đưa vào vật chủ thì sinh vật đó sẽ được gọi là sinh vật chuyển gen. Còn DNA từ chung loài được đưa vật chủ thì được gọi là sinh vật hợp gen.[14] Khi dùng kỹ thuật di truyền để xóa bỏ DNA từ một sinh vật thì sinh vật đó được gọi là sinh vật bị loại gen.[15] Ở Châu âu, sửa đổi di truyền đồng nghĩa với kỹ thuật di truyền trong khi ở Hoa Kỳ và Canada thì sửa đổi di truyền còn có hàm ý bao gồm các cách nhân giống thông thường.[16][17][18]
|
