Ứng dụng công nghệ tế bào gốc phục vụ phát triển CNSH trong chăn nuôi

Ứng dụng công nghệ tế bào gốc phục vụ phát triển CNSH trong chăn nuôi

Thu nhận những sinh vật có bộ gen mong muốn là mơ ước lâu đời của con người. Bằng phương pháp lai tạo, chọn lọc, trải qua hàng ngàn năm con người đã tạo ra được nhiều vật nuôi và cây trồng quí giá. Trong thời đại cách mạng CNSH, người ta đã tiến tới những phương pháp hiện đại như thao tác bộ gen để tạo các sinh vật chuyển gen có những đặc tính theo ý muốn.

Việc thu nhận các vi sinh vật và thực vật chuyển gen đã đạt được nhiều thành tựu lớn và đã tạo được nhiều sản phẩm thương mại phục vụ con người.

Thu nhận những động vật chuyển gen là nhiệm vụ khó khăn hơn nhiều và hiện nay đang ở giai đoạn nghiên cứu các công nghệ gốc như công nghệ truyền cấy phôi, thụ tinh invitro, công nghệ tạo dòng vô tính và nhân bản. Đặc biệt là xuất hiện một nhánh công nghệ mới, đó là công nghệ tế bào gốc, có nhiều hứa hẹn trong việc đẩy nhanh tốc độ tạo nên những động vật chuyển gen, không những thế nó còn mở ra triển vọng chuyển gen ở những loài động vật (ví dụ gia cầm) mà phương pháp nhân bản thông thường không làm được.

Nghiên cứu tế bào gốc phôi bắt đầu từ động vật có vú. Người ta đã lấy được từ nút phôi các tế bào gốc, nuôi cấy lâu dài, sau đó cho lại vào 1 phôi khác. Các tế bào gốc này đã cư trú vào tuyến sinh dục và tạo giao tử. Trong thời gian nuôi cấy người ta có thể thao tác các gen, tạo các tế bào chuyển gen, sau đó có thể cho lại cơ thể như những tế bào gốc, hoặc cho dung hợp với tế bào trứng để làm công tác nhân bản.

Gần đây, ngoài nút phôi, người ta còn lấy tế bào gốc từ các nguồn khác. Thí dụ như từ mầm các tuyến sinh dục của phôi. Các tế bào này có thể phân chia nhiều lần trong nuôi cấy, khi đưa lại vào phôi chúng vẫn tham gia tạo giao tử và cho ra hậu thế. Trong quá trình nuôi cấy người ta có thể đánh bật các gen không mong muốn và thay vào các gen có lợi khác.

Sinh lý sinh sản ở gia cầm khác xa so với động vật có vú. Chưa mấy ai dám nghĩ đến nhân bản ở gia cầm. Tuy nhiên nhiều nghiên cứu gần đây đã khẳng định tính hiệu quả của công tác chuyển gen qua tế bào gốc ở gia cầm, tương đương với công tác nhân bản ở động vật có vú.

Việc nhận biết, lấy ra, nuôi cấy tế bào gốc của gà, chim cút, gà tây đã được thực hiện ở một số phòng thí nghiệm Mỹ, Nhật, Hàn Quốc. Các tế bào gốc có thể lấy ra từ liềm mầm, các tuyến sinh dục phôi. Đã có phương pháp và có các kháng thể đặc hiệu để nhận biết các tế bào gốc, kể cả đánh dấu tế bào gốc bằng plasmid hoặc bằng các thiết kế gen kép. Các tế bào gốc có dấu đã được đưa lại vào cơ thể phôi, chúng di cư và cư trú trong tuyến sinh dục. Khi phôi trở thành cơ thể khoẻ mạnh, các tế bào đó đã tham gia tạo giao tử bình thường. Pettite (1991) đã lấy tế bào gốc từ phôi gà Plymoth Rock lông vằn tiêm vào phôi gà Leghorn lông trắng, làm gà lông trắng sinh ra hậu thế lông vằn.

Vì gà là dị giao tử cái theo cơ chế thể nhiễm sắc xác định giới tính, khi tiêm truyền tế bào gốc, có thể tạo ra các gà khảm giới tính, là mô hình nghiên cứu biệt hoá giới tính ở gia cầm

Việc nuôi cấy được tế bào gốc đã mở ra triển vọng thực hiện các thao tác khác nhau tác động lên các tế bào đó:
- Đó là việc nuôi cấy lâu dài các dòng tế bào gốc. Thực tế, nhiều nghiên cứu chứng tỏ rằng qua nhiều lần phân chia, qua 1 thời gian dài, chúng vẫn giữ nguyên tính chất của các tế bào gốc. Nghiên cứu này mở ra triển vọng bảo quản các tế bào gốc của những giống quí hiếm.
- Nhiều nghiên cứu chứng tỏ có thể chuyển các gen lạ vào bộ gen các tế bào gốc. Savva (1991) đã cài được virus võng nội mạc tái bản thiếu (replication ?" defective virus) có gắn gen chỉ thị lacZ vào bộ gen tế bào gốc lấy từ liềm mầm. Gen này đã truyền cho thế hệ sau. Dùng DNA trong liposome còn cho hiệu quả cao hơn (Watanable, 1994). Đặc biệt là Crittenden và Salter (1990) dùng virus leukosis (ALV) đã biến đổi và cài vào bộ gen tế bào gốc; sau khi tiêm vào phôi nhận, các tế bào gốc này đã tham gia tạo giao tử và cho ra hậu thế gà chống chịu với bệnh leukosis

(Còn tiếp)






Được LG sửa chữa / chuyển vào 14:50 ngày 31/05/2003

Nếu công ty PPL (Pharmaceutical Protein Limited) của Wilmut (người nhân bản ra cừu Dolly) định biến bò và cừu thành những ?onhà máy? sản xuất các Protein quí từ sữa, thì các nhà chuyển gen ở gia cầm, cụ thể là công ty Avigenics, cũng muốn tách chiết từ trứng gà các protein quý. Chỉ có ở gà, 1 ?onhà máy? nặng 1,5 kg trong vòng 1 năm, cho ra sản phẩm cao cấp nặng gấp hơn 10 lần so trọng lượng của chính ?onhà máy? đó. Trứng gà còn 1 lợi thế là tuyệt đối vô trùng. Theo tính toán của công ty Avigenics thì sản phẩm từ trứng gà rẻ hơn 8 ?" 10 lần so với sản phẩm từ sữa (0,2 USD/gam Protein so với 2 USD/gam Protein)
Công nghệ tế bào gốc ở Động vật có vú và người còn có 1 tầm quan trọng đặc biệt cho Y - Sinh học.
Các tế bào gốc tách ra từ phôi, thậm chí từ máu cuống rốn, khi tiêm vào cơ thể trưởng thành có thể biệt hoá thành các tế bào chuyên hoá, chúng hoạt động và đôi khi thay thế cho các tế bào đã bị hư hại của cơ thể và do đó làm cơ thể lành bệnh.
Theo M. Magano và cộng sự (2001), các tế bào gốc dòng sinh đực (male germ-line stem cell) hiện là tế bào gốc duy nhất trong động vật có vú sau khi sinh mà vẫn giữ khả năng tự đổi mới và đóng góp gen cho thế hệ sau. Các tác giả này đã đạt được sự biểu hiện gen cài vào tế bào gốc tinh nguyên bào qua virus sao ngược invitro trong 2-20% tế bào. Sau khi cấy các tế bào gốc này vào tinh hoàn chuột non, 4,5% con đực trong hậu thế có biểu hiện gen cài và truyền gen này cho thế hệ sau.
Theo D. Josefson (1999), các tế bào của hệ thàn kinh trưởng thành có thể tái biệt hoá thành các tế bào sinh máu (Science 1999; 238: 471, 534-7)
Christopher Bjornson, trường Đại học Tônge hợp Washington và Angelo Vescovi, Việ Thàn kinh học quốc gia ở Milan cho biết các tế bào mầm thần kinh chuột có thể biến thành các tế bào tạo máu khi cấy vào chuột chiếu xạ.
Các nhà khoa học Trung Quốc thông báo là họ đã thành công trong việc cho tái sinh các cơ quan tiêu hoá qua nuôi cấy tế bào mầm invitro. Trước đó họ đã thông báo về sự tái sinh da người qua nuôi cấy tế bào mầm trưởng thành invitro.
Trên đây là tóm tắt vài nét chính về các hướng nghiên cứu tế bào gốc trên thế giới, ở phần sau tôi sẽ trình bày về các tiền đề cho việc nghiên cứu tế bào gốc ở Việt Nam.
(còn tiếp)

Các nhà Khoa học trong nước đã đạt được nhiều thành tựu trong công nghệ di truyền động vật để tạo nên nhiều giống động vật quý, vừa thích ứng với điều kiện môi trường đặc biệt ở nước ta vừa cho năng suất, chất lượng cao. Đó là bò lai Holstein Friesian với bò vàng, bò lai Zebu với bò vàng, giống lợn trắng DBI, gà lai Rhode - Ri.
Về nghiên cứu các bộ nhiễm sắc thể có các công trình của Phạm Đức Lộ, Lê Minh Sắt, Trần Đình Trọng, Nguyễn Mộng Hùng, Nguyễn Thị Nga... trên các đối tượng vật nuôi chủ yếu.
Trong phương pháp về thao tác bộ gen có các công trình về cloning các chạch và cá trê của Nguyễn Mộng Hùng, bằng phương pháp lấy nhân của các tế bào phôi nang và phôi vị đem cấy vào trứng cá đã khử nhân nhờ tia Rơnghen, tác giả đã tạo được những dòng vô tính cá chạch.
Về trinh sản tạo quần thể toàn cái ở tằm, mẫu sinh tạo quần thể cái ở cá trê, cá chép có các nghiên cứu của Trần Mai Thiên, Nguyễn Mộng Hùng và Trần Thuý Nga.
VIệt Nam hiện có 1 đội ngũ cán bộ khá mạnh trong phương hướng thao tác gen để tạo nên các cơ thể chuyển gen trên thực vật và vi sinh vật. Tuy nhiên công tác chuyển gen ở động vật cũng chỉ mới bắt đầu. Nguyễn Văn Cường tiêm các bản gen hormone tăng trưởng người vào phôi cá chạch đã thu được các con cá chạch có sức tăng trưởng lớn, chứng minh được là các gen tăng trưởng đã gắn được vào bộ gen cá chạch, nhưng số lượng các con cá chuyển gen còn quá ít.
Tiền đề cho công nghệ nhân bản hay công nghệ tế bào gốc là việc thu nhận phôi. Bùi Xuân Nguyên và cộng sự là những người đầu tiên thành công trong việc cho rụng trứng nhiều và cấy truyền hợp tử ở thỏ, bò, dê. Hoàng Kim Giao và cộng sự ở Viện Chăn nuôi cũng đã thu nhận được 60 bò bằng phương pháp cấy truyền hợp tử.
Công nghệ tế bào gốc (gia súc và gia cầm) là 1 hướng công nghệ mới cần phát triển, trong nước chưa có nghiên cứu nào theo hướng này. Tuy nhiên theo các dẫn liệu nêu trên, rõ ràng đã có đủ tiền đề để bắt đầu các nghiên cứu này.

Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp ấp trứng có mở cửa sổ
- Dùng phương pháp mô học và hoá mô để theo dõi các tế bào gốc, nhuộm đặc hiệu Phospatase kiềm
- Dùng phương pháp vi phẫu để tách các khu vực phôi khác nhau như liềm mầm, tuyến sinh dục.
- Phân ly các tế bào nói trên và nuôi cấy chúng.
- Tìm các marker nhận biết, các marker đánh dấu các dòng tế bào gốc khác nhau
- Dùng phương pháp vi phẫu tiêm các tế bào gốc vào mạch máu phôi. Theo dõi sự di chuyển và khu trú các tế bào gốc trong phôi. Theo dõi hoạt động của chúng.
- Đưa vào cơ thể trưởng thành (gà, chuột, thỏ) để nghiên cứu khả năng thay thế các tế bào già cỗi.
- Thử nghiệm theo dõi tế bào gốc qua các dấu phân tử.
- Thử nghiệm chuyển gen vào tế bào gốc. Dùng phương pháp xung điện hay nhiễm vector tế bào gốc, tiêm tế bào gốc vào phôi cho tạo tế bào sinh dục, theo dõi thế hệ sau về biểu hiện gen cài. Gen cài bước đầu là gen chỉ thị lacZ, sau đó có thể là gen vỏ virus Dengue để chế tạo vac xanh chống sốt xuất huyết.
- Thử nghiệm công tác lưu trữ các tế bào gốc. Thử nghiệm vai trò các môi trường khác nhau trong bảo quản tế bào gốc trong Nitơ lỏng.

Trứng gà còn 1 lợi thế là tuyệt đối vô trùng.....
Bác LG này hình như chưa bao giờ đọc một quyển sách về thú y nào nhỉ? Sữa bò cũng như trứng gà nó cũng mang các loại mầm bệnh như bố mẹ sản sinh ra chúng. Rất nhiều bệnh trong gia cầm đưọc truyền theo chiều dọc. Hàng năm, ngay tại nước Đức, cẩn thận như vậy mà cũng có bao nhiêu tử vong vì ăn trứng gà nhiễm Salmonella. Mà bác cũng bị nhầm lẫn giữa nhân bản với truyền gene. Hai khái niệm không trùng nhau đâu. Chắc bác đang quảng cáo cho cái công trình "tạo ra một giống gà hoàn toàn mới" của ĐHQG với VCN đúng không. Nếu đúng đấy là 1 giống, chờ khoảng 6 tháng nữa bác đến đấy kiểm tra lại xem con cháu của cái giống ấy có còn giống bố mẹ chúng không!
Mọi cái khoa học dần cũng làm đưọc, những chuyện viễn tưởng của June Verner bây giờ là chuyện hầng ngày, nhưng còn nhiều chuyện chúng ta còn phải phấn đấu dài lắm, nhất là ở VN ta, và càng nặng nề hơn đối với các nhà khoa học trẻ. Liệu họ có dám bỏ được thói quen của những người đi trước họ để nhìn thẳng vào sự thật và phấn đấu không. Nếu không thì con đường ngắn hơn là hãy tham gia công tác Đoàn ấy, dễ dàng và tiến nhanh hơn nhiều, còn con đường KH thì chông gai lắm. Không phải mọi nhà khoa học chính trực đều thành công, không phải mọi nhà tạo giống đều có được một giống đưọc ghi nhận trong cuộc đời của mình đâu. Chuyện Fraud trong khoa học chỉ đưọc chấp nhận đến một lúc nào đó thôi, đến lúc đó thì nó giống như ngày xưa họ thích chữ trên trán những kẻ ăn trộm ngoài chợ ấy! (thành thật xin lỗi, tôi không có ý định chỉ trích một người cụ thể nào cả, xin đừng có ai tự nhận để tự tự ái!)