Nhân bản động vật và sự thành công tại Việt Nam

Bài viết Nhân bản động vật và sự thành công tại Việt Nam trình bày khái niệm chung về nhân bản động vật; Lịch sử nghiên cứu về nhân bản động vật trên thế giới; Nhân bản động vật bằng kỹ thuật chia tách phôi; Nhân bản động vật bằng kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma.

HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TỒN QUỐC 2021 - AVS2021: 73-78 NHÂN BẢN ĐỘNG VẬT VÀ SỰ THÀNH CÔNG TẠI VIỆT NAM Nguyễn Khánh Vân1* Phạm Doãn Lân2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NHÂN BẢN ĐỘNG VẬT Nhân động vật trình tạo động vật giống hệt mặt di truyền mà không cần phải trải qua trình thụ tinh Hiện nay, giới có hai công nghệ nhân động vật ứng dụng: - Công nghệ nhân động vật kỹ thuật chia tách phôi; cấy chuyển nhân từ tế bào phôi - Cơng nghệ nhân động vật có vú kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VỀ NHÂN BẢN ĐỘNG VẬT TRÊN THẾ GIỚI 2.1 Nhân động vật kỹ thuật chia tách phôi Nhân động vật kỹ thuật chia tách phôi coi kỹ thuật đơn giản để tạo động vật nhân giới Kỹ thuật chia tách phơi (Hình 1) động vật có vú thực thành cơng động vật nuôi Phôi cắt sử dụng an toàn hiệu việc hỗ trợ sinh sản số lồi gia súc ni Chia phơi làm tăng số lượng phôi từ phôi ban đầu, thông qua công nghệ cấy truyền phôi làm gia tăng số lượng gia súc thu đặc biệt phơi có đặc tính di truyền quý gia tăng mặt số lượng giúp cho người chăn nuôi tăng suất thu nhập Hình Q trình chia tách phơi Ở động vật ni, q trình chia tách phơi thực thành cơng số lồi cừu, bò, dê Năm 1979, Willadsen đầu việc chứng tỏ khả tạo hợp tử sinh đôi cừu nhân tạo để tạo cừu sinh đôi từ phôi bào tách vi phẫu thuật Nghiên cứu giúp tác giả khẳng định tế bào phơi có khả phát triển thành phơi, thành thể động vật bình thường Thành cơng khởi xướng nhiều thí nghiệm gia súc để tạo phương pháp đơn giản việc tạo nhiều cặp bê sinh đôi từ phôi ban đầu Willadsen (1980) nhận thấy, 36% Phịng Thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ tế bào động vật, Viện Chăn nuôi; Viện Chăn nuôi; * Tác giả liên hệ: Nguyễn Khánh Vân; Email: cotihin@gmail.com 73 HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TỒN QUỐC 2021 - AVS2021: 73-78 phôi cừu chia tách giai đoạn phôi tế bào tiếp tục phát triển tạo thành sau cấy chuyển phôi chia tách Johnson cs (1995), lần báo cáo việc tạo bê từ phôi chia tách giai đoạn tế bào Tsunoda cs (1984) báo cáo việc tạo dê nhân từ phôi chia tách giai đoạn phát triển sớm Reichelt Niemann (1994) báo cáo việc tạo lợn sinh đôi khỏe mạnh từ phôi chia tách giai đoạn phôi nang Allen Pashen (1984) nghiên cứu tạo ngựa nhân kỹ thuật chia tách phôi nhận thấy phôi tách tạo thơng qua q trình chia tách phơi giai đoạn tế bào cho hợp tử khỏe mạnh ngựa sinh mang thai đủ tháng Mặc dù kỹ thuật chia tách phôi đạt thành công định động vật nuôi, nhiên động vật linh trưởng (khơng phải người) hiệu thành cơng thấp Chan cs (2000) thử nghiệm tạo khỉ Rhesus nhân kỹ thuật chia tách phôi giai đoạn - tế bào Con nhận sau cấy chuyển phơi có chửa, đáng tiếc lại sinh đôi 2.2 Nhân động vật kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma Kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma (SCNT) trình chuyển nhân từ tế bào cho vào tế bào trứng nhận loại nhân (Hình 2) Nhân động vật kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma động vật có vú thành công lần vào tháng năm 1996 (Wilmut cs., 1997) với đời cừu Dolly Tiếp nối thành công này, có nhiều báo cáo nói thành cơng tạo động vật nhân kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma số lồi vật ni Hình Quá trình cấy chuyển nhân tế bào soma tạo phôi động vật nhân Hai năm sau đời cừu Dolly, SCNT thành công với đời bò nhân từ nguyên bào sợi bào thai (Cibelli cs., 1998) tế bào trưởng thành (Kato cs., 1998) Parnpai cs (2000) lần công bố việc tạo bê nhân từ nguyên bào sợi mô tai Dê nguồn cung cấp sữa, thịt quan trọng giới, giúp trì kinh tế nơng nghiệp Bên cạnh đó, dê lồi động vật lý tưởng để sản xuất protein tái tổ hợp với ưu điểm độc đáo so với bị cừu (Lan cs., 2006) Chính 74 nhà nghiên cứu nỗ lực việc tạo dê nhân SCNT Năm 1999, Baguisi cộng báo cáo thành công nhân vô tính dê Các ứng dụng SCNT lợn để nghiên cứu mơ hình sinh học tạo động vật lợn biến đổi gen nguồn cung cấp mơ, quan sử dụng cho q trình cáy ghép nội tạng người (Gil cs., 2010) Năm 2000 bùng nổ báo cáo thành công tạo lợn nhân SCNT từ tế bào trứng nhận thành thục in vivo in vitro (Onishi cs., 2000; Betthauser cs., 2000) Cho đến có nhiều báo cáo việc tạo lợn HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NUÔI THÚ Y TOÀN QUỐC 2021 - AVS2021: 73-78 nhân với cải thiện kỹ thuật trình tạo lợn nhân Trâu loài động vật đa chức nông nghiệp như: cung cấp sức kéo, sữa thịt Khả sinh sản trâu nước nói chung thấp tuổi dậy muộn, động dục theo mùa, thời kỳ động dục sau đẻ kéo dài, động dục thầm lặng khoảng cách lứa đẻ dài Mặc dù nghiên cứu SCNT trâu bắt đầu muộn phát triển chậm, nhiên đến năm 1999 Parnpai cộng lần báo cáo việc tạo trâu nhân SCNT Nối tiếp thành cơng đó, nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu cải thiện hiệu trình tạo trâu nhân bản, dù hiệu tạo trâu nhân thấp Nhân động vật Việt Nam Việc nghiên cứu nhân động vật Việt Nam thực từ năm 1978 với tiên phong GS.TS Nguyễn Mộng Hùng Ông người Việt Nam công bố việc nhân thành công cá chạch (Nguyễn Mọng Hùng Gasaryan, 1978) Năm 2002, PGS.TS Hồng Kim Giao (Ngun Phó Viện trưởng Viện Chăn ni) người Việt Nam công bố việc nhân thành cơng bị sữa kỹ thuật chia tách phơi, có 02 bê sữa đời kỹ thuật chia tách phôi Những nghiên cứu kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma thực vào năm 1998 Viện Công nghệ sinh học Nhóm nghiên cứu Phịng Cơng nghệ sinh sản, viện Công nghệ sinh học TS Bùi Xuân Nguyên triển khai nghiên cứu cấy chuyển nhân tế bào soma số loài động vật như: bò (Bùi Xuân Nguyên cs., 2000); khỉ (Bùi Xuân Nguyên 2005a); la (Bùi Xuân Nguyên cs., 2005b); lợn (Nguyễn Hữu Đức cs., 2006) Nhưng dừng lại giai đoạn tạo phôi nhân PGS.TS Nguyễn Văn Thuận - Đại học Quốc tế TP Hồ Chí Minh thực đề tài nghiên cứu tạo bò nhân kỹ thuật cấy chuyển nhân, nhiên chưa có cơng bố nói việc tạo bị nhân Phịng Thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ tế bào động vật, Viện Chăn nuôi bắt đầu tiến hành nghiên cứu kỹ thuật tạo phôi động vật nhân SCNT từ năm 2015 Tại Viện Chăn nuôi, Nguyễn Khánh Vân cs (2016) bước đầu nghiên cứu phân lập nguyên bào sợi từ mẫu mô tai lợn trưởng thành với tỷ lệ phân lập thành công đạt 91%; nguyên bào sợi lợn sống sau đông lạnh - giải đông đạt > 90% Năm 2018, lần Việt Nam, cán nghiên cứu Công nghệ sinh sản Phịng Thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ tế bào động vật, Viện Chăn nuôi công bố việc tạo thành cơng phơi bị nhân khơng có màng sáng (zona pellucida) SCNT (Nguyễn Khánh Vân cs., 2018) Tạo phơi động vật nhân khơng có màng sáng SCNT phương pháp tạo phôi động vật nhân thay cho phương pháp tạo phôi SCNT truyền thống (phôi nhân có màng sáng) ưu điểm như: đơn giản, dễ thao tác, độ xác hiệu cao, khơng địi hỏi thiết bị đắt tiền Tháng 7/2017, Phịng Thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ tế bào động vật, Viện Chăn nuôi giao thực đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước: “Tạo lợn Ỉ nhân kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma” Trong trình thực đề tài, cán nghiên cứu Phịng Thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ tế bào động vật tiến hành xây dựng quy trình tạo dịng tế bào cho, quy trình tạo dịng tế bào nhận, quy trình cấy chuyển nhân tế bào cho tạo phơi lợn nhân bản, quy trình cấy chuyển phơi lợn nhân Cùng với đó, Nguyễn Khánh Vân cs (2020a, 2020b), Van cs (2021) công bố việc tạo phôi lợn Ỉ nhân khơng có màng sáng (Hình 3) tối ưu hóa số yếu tố liên quan đến trình tạo phơi lợn Ỉ nhân 75 HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TỒN QUỐC 2021 - AVS2021: 73-78 Hình Phơi nang lợn Ỉ nhân SCNT khơng có màng sáng Ngày 10 tháng năm 2021, 04 lợn Ỉ nhân tạo từ kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma sinh khỏe mạnh phát triển tốt Hiện lợn Ỉ nhân nuôi dưỡng Trung tâm nghiên cứu lợn Thụy Phương (Hình 4) Đây động vật nhân Việt Nam tạo từ kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma Sự thành công bước tiến vượt bậc Khoa học công nghệ Việt Nam lĩnh vực nhân động vật, nâng cao vị Khoa học Công nghệ Việt Nam khu vực giới Hình Lợn Ỉ nhân tạo kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Khánh Vân, Nguyễn Thị Hương, Vũ Thị Thu Hương, Nguyễn Thị Lệ Hương Quản Xuân Hữu (2016) Phân lập, nuôi in vitro bảo quản lạnh nguyên bào sợi lợn Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi - Viện Chăn nuôi 60: 88-94 * 76 Nguyễn Khánh Vân, Quản Xuân Hữu, Vũ Thị Thu Hương, Nguyễn Thị Hương, Nguyễn Thị Lệ Hương, Phạm Dỗn Lân (2018) Tạo phơi bị nhân khơng có zona pellucida Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Việt Nam 60(2) Nguyễn Khánh Vân, Quản Xuân Hữu, Vũ Thị Thu Hương, Phạm Doãn Lân (2020) HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TỒN QUỐC 2021 - AVS2021: 73-78 Ảnh hưởng 6-Dimethylaminopurine, Cytochalasin B, Cycloheximide đến khả phát triển in vitro phôi lợn Ỉ nhân khơng màng sáng Tạp chí Cơng nghệ Sinh học 18(3): 481-489 Nguyễn Khánh Vân, Quản Xuân Hữu, Nguyễn Thị Hương, Vũ Thị Thu Hương, Hoàng Thị Âu, Phạm Thị Kim Yến, Phạm Doãn Lân (2020) Ảnh hưởng việc loại bỏ zona pellucida đến hiệu tạo phôi lợn Ỉ nhân Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Việt Nam 62(9) * Tiếng Anh Allen W.R, Pashen R.L (1984) Production of monozygotic (identical) horse twins by embryo micromanipulation J Reprod Fertil 71:607-13 Baguisi A, Behboodi E, Melican D.T, Pollock J.S, Destrempes M.M, Cammuso C, Williams J.L, Nims S.D, Porter C.A, Midura P, Palacios M.J, Ayres S.L, Denniston R.S, Hayes M.L, Ziomek C.A, Meade H.M, Godke R.A, Gavin W.G, Overström E.W and Echelard Y (1999) Production of goats by somatic cell nuclear transfer Nat Biotechnol 17: 456-461 Betthauser J, Forsberg E, Augenstein M, Childs L, Eilertsen K, Enos J, Forsythe T, Golueke P, Jrgella G, Koppang R, Lesmeister T, Mallon K, Mell G, Misica P, Pace M, Pfister M, Strelchenko N, Voelker G, Watt S, Thompson S and Bishop M (2000) Production of cloned pigs from in vitro systems Nat Biotechnol 18:1055-1059 Chan A.W, Dominko T, Luetjens C.M, Neuber E, Martinovich C, Hewitson L (2000) Clonal propagation of primate offspring by embryo splitting Science 287:317-9 Gil M.A, Cuello C, Parrilla I, Vazquez J.M, Roca J and Martinez E.A (2010) Advances in swine in vitro embryo production technologies Reprod Dom Anim 45: 40-48 Johnson W.H, Loskutoff N.M, Plante Y, Betteridge K.J (1995) Production of four identical calves by the separation of blastomeres from an in vitro derived four-cell embryo VetRec 137:15-6 Lan G.C, Chang Z.L, Luo M.J, Jiang Y.L, Han D, Wu Y.G, Han Z.B, Ma S.F and Tan J.H (2006) Production of cloned goats by nuclear transfer of cumulus cells and long-term cultured fetal fibroblast cells into abattoir-derived oocytes Mol Reprod Dev 73: 834-840 Nguyen, B X., Chi, B L., Duc, N H., Ty, L V., Uoc, N T (2000) Cloning of Ha-an bovine embryos by nuclear transfer with adult somatic cells, J of Biology, 1, 10-15 Nguyen B X (2005a) Somatic cell cloning in monkey Proceedings of the 2nd Asian Reproductive Biotechnology Conference, Thailand, Nov p: 1-8 Nguyen B X, Eggen A, Genini S, Schelling C, Bui L C, Renard J P and Stranzinger G (2005b) Cytogenetics studies on Saola (Pseudoryx nghetinhensis, 2n = 50) and embryos derived from interspecies nuclear transfer Proceedings of the 2nd Asian Reprod Biotech Conference, Thailand, Bangkok, Nov p:16 Nguyen Huu Duc, Nguyen Thi Uoc, Nguyen Viet Linh, Quan Xuan Huu and Bui Xuan Nguyen, (2006) Using Piezodrill for in vitro production of cloned porcine embryo of Ban native minipig in Vietnam Proceeding of 3rd Asian Reproduc tive Biotech Society pp.129 Nguyen Mong Hung, K.G Gasaryan (1978) Transplantation of somatic cell nuclei in the activated teleostean (Misgumus fossilis L) eggs The Soviet Journal of Development Biology 9(1) Onishi A, Iwamoto M, Akita T, Mikawa S, Takeda K, Awata T, Hanada H and Perry A.C (2000) Pig cloning by microinjection of fetal fibroblast nuclei Science 289: 1188-1190 Parnpai R, Tasripoo K and Kamonpatana M (1999) Development of cloned swamp buffalo embryos derived from fetal 77 HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHĂN NI THÚ Y TỒN QUỐC 2021 - AVS2021: 73-78 fibroblasts: comparison in vitro cultured with or without buffalo and bovine epithelial cells Buffalo J 15: 371-384 Parnpai R., Tasripoo K and Kamonpatana M (2000) Developmental potential of cloned bovine embryos derived from quiescent and nonquiescent adult ear fi broblasts after different activation treatments Theriogenology 53: 239 Reichelt B, Niemann H (1994) Generation of identical twin piglets following bisection of embryos at the morula and blastocyst stage J Reprod Fertil 100:163-72 Tsunoda Y, Uasui T, Sugie T (1984) Production of monozygotic twins following transfer of separated half embryos in the goat Jap J Zootech Sci 55:643-7 Van Khanh Nguyen, Tamas Somfai, Daniel Salamone, Vu Thi Thu Huong, Huong Le Thi Nguyen, Quan Xuan Huu, Au 78 Thi Hoang, Hieu Trung Phan, Yen Kim Thi Pham, Lan Doan Pham (2021) Optimization of donor cell cycle synchrony, maturation media and embryo culture system for somatic cell nuclear transfer in the critically endangered Vietnamese Ỉ pig Theriogenology 166: 21-28 Willadsen S.M (1979) A method for culture of micromanipulated sheep embxyos and it’s use to produce monozygotic twins Nature 277: 463-468 Willadsen S.M (1980) The viability of early cleavage stages containing half the normal number of blastomeres in the sheep J Reprod Fertil 59:57-62 Wilmut I., Schnieke A.E, McWhir J, Kind A.J and Campbell K.H (1997) Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells Nature 385: 810-813  ... Đây động vật nhân Việt Nam tạo từ kỹ thuật cấy chuyển nhân tế bào soma Sự thành công bước tiến vượt bậc Khoa học công nghệ Việt Nam lĩnh vực nhân động vật, nâng cao vị Khoa học Công nghệ Việt Nam. .. Nối tiếp thành cơng đó, nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu cải thiện hiệu trình tạo trâu nhân bản, dù hiệu tạo trâu nhân thấp Nhân động vật Việt Nam Việc nghiên cứu nhân động vật Việt Nam thực... người Việt Nam công bố việc nhân thành công cá chạch (Nguyễn Mọng Hùng Gasaryan, 1978) Năm 2002, PGS.TS Hoàng Kim Giao (Ngun Phó Viện trưởng Viện Chăn ni) người Việt Nam công bố việc nhân thành