GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT - PGS.TS. TRƯƠNG VĂN LUNG - 10 potx

CHSH với phát triển bền vững 209 Trương Văn Lung Sự hợp tác nghiên cứu phát triển nước cơng nghiệp hóa nước vùng Đơng Nam Á hứa hẹn khả tiến đến kĩ thuật tiên tiến Chẳng hạn, hiệp ước cứu trợ hai bên nghiên cứu phát triển ngành cơng nghệ cao cấp kí Ngoại giao Hoa Kì Thái Lan năm 1985, ngành CNSH nêu lên lĩnh vực quan trọng nhất, với tiền đầu tư 50 triệu USD (Yenchinski, 1987) Ở Singapore ngành CNSH chẩn đoán bệnh, liên doanh đầu tư phịng thí nghiệm nghiên cứu Biotech (Marylan, USA) nhà đầu tư địa phương để nhận thông tin từ công ti mẹ miễn dịch học, hóa miễn dịch Hybrodome kĩ thuật di truyền Nó sản xuất bán mẫu thử nghiệm chẩn đoán virus HTLV HIV (AIDS) Biotech Pte Ltd Singapore mua quyền vaccine chống viêm gan B theo kĩ thuật di truyền công ti Mĩ Morck Co Inc bán cho quốc gia châu Á, Hồng Kơng, Brunei, Myanmar, có kế hoạch phát triển kít chẩn đốn bệnh kể AIDS Đặc biệt dạng kết hợp tổ chức nghiên cứu giáo dục đại học khuyến khích, việc thành lập mạng lưới quốc tế CNSH theo sáng kiến Pháp, việc hợp tác liên quan đến lĩnh vực: sử dụng sinh khối thực vật, cố định N2 sinh học lượng sinh học Các nước phát triển châu Âu hợp tác CNSH với tiêu đề “khoa học công nghệ cho phát triển” chủ yếu lĩnh vực nông nghiệp nhiệt đới y tế Ở châu Mĩ Latinh, phát triển liên hợp (UNDP) thành lập chương trình địa phương ngành CNSH, hoạch định bổ sung kế hoạch nghiên cứu phát triển địa phương, mức độ phịng thí nghiệm sản xuất thử qui mơ cơng nghiệp có liên quan đến vấn đề đa quốc gia UNESCO UNIDO (Tổ chức Phát triển Kĩ nghệ Liên hiệp quốc) gồm quốc gia Argentina, Chilé, Colombia, Costa Rica Cuba, Guatemala Mexico, Péru, Uruguay Venezuela có chương trình “Phát triển cơng nghệ ứng dụng công nghiệp CNSH” Những dự án thực chẩn đoán bệnh trypanosoma leishmania địa phương có bệnh khác châu Mĩ Latinh Sự phát triển thử nghiệm chẩn đoán với bệnh virus thực vật, phân giải enzyme chế phẩm công nghiệp thực phẩm, sản xuất công nghiệp penicilline-amidase sử dụng chúng để tổng hợp 6-amino-penicillanic acid (6-APA), phát triển hệ thống chẩn đốn kiểm có đánh dấu với bệnh sốt rét…Mỗi dự án có Giám đốc điều hành đến nước tham gia Nhiều dự án có liên quan đến việc nhân giống ống nghiệm kĩ thuật di truyền thực vật chuẩn bị từ năm 1988 CHSH với phát triển bền vững 210 Trương Văn Lung Vào tháng năm 1987, trung tâm CNSH Brazil-Argentina thành lập Lần châu Mĩ Latinh hai quốc gia thành lập trung tâm nhằm mục đích phát triển điều hành nghiên cứu khoa học đầu tư vào lĩnh vực CNSH Các nhà cầm quyền quốc gia hai nước nhấn mạnh ngành CNSH giúp đỡ Brazil Argentina mà cịn có quốc gia khác lục địa giải khó khăn phụ thuộc vào trung tâm lớn đáp ứng với thách thức gia tăng lĩnh vực cạnh tranh kinh tế quốc tế gay gắt Trung tâm hai quốc gia tổ chức lại, có tham gia tổ chức nhà nước, trường đại học, trung tâm nghiên cứu hội đồng nước tham gia vào việc tìm kiếm giải pháp phát triển loại thuốc mới, thực phẩm lượng Hai bên thỏa thuận thành lập trường CNSH nhằm đào tạo chuyên gia trung cao cấp Tháng năm 1987, trung tâm Brazil-Argentina nghiên cứu phát triển thuộc lĩnh vực sau: cải thiện đổi vaccine chống uốn ván, bạch hầu, ho gà; chẩn đoán sản xuất vaccine viêm gan B, sản xuất kháng sinh enzyme; cải thiện lương thực qua đường CNSH Việc hợp tác quốc gia phát triển quốc gia phát triển chứng minh Cả hai nhóm quốc gia quan tâm đến hai sắc thái chủ yếu CNSH tác động xã hội tồn tính đa dạng di truyền 2.2 Vai trị tổ chức phủ quốc tế Những thành công đạt thương mại số vốn đầu tư khổng lồ lĩnh vực khác công nghệ sinh học làm cho sức sống “cách mạng CNSH” tăng tiến đảo ngược Chỉ riêng lĩnh vực nông nghiệp công nghiệp thực phẩm doanh số sản phẩm thu áp dụng CNSH mang lại lên tới 50 đến 100 tỉ USD năm 2000 Ưu lợi ích cách mạng CNSH kéo theo hậu xã hội có ảnh hưởng giống nước nhóm tổ chức xã hội nước.Vì vậy, phải tìm hướng khắc phục hậu khơng có lợi cho áp dụng CNSH thiết kế chiến lược thích hợp để phân tích cách cơng nguồn lợi mang lại giúp đỡ tổ chức phủ Nhận thức cần thiết bảo vệ giống trồng dẫn đến việc kí hiệp ước Liên đồn quốc tế bảo vệ giống (hiệp ước UPOV – International Union for the Protection of New Variteties of Plants) Bỉ, Pháp, Italia, Hà Lan, Cộng hòa Liên bang Đức bảo trợ Tổ chức Sở hữu Trí thức giới WIPO (World International Property Organization), quan CHSH với phát triển bền vững 211 Trương Văn Lung chuyên trách Liên hợp quốc sáng chế Đây kết số hội nghị quốc tế từ năm 1957 đến năm 1961 Hiệp ước sửa lại từ năm 1978 coi khung luật thích hợp để bảo vệ giống mà thành viên củng cố thêm thông qua pháp chế Từ năm 1978, quyền tham gia UPOV mở rộng cho nước không thuộc châu Âu Đến năm 1987, có 17 nước thành viên Bỉ, Đan Mạch, CHLB Đức, Pháp, Nam Phi, Tây Ban Nha,Thụy Điển, Thụy Sĩ, Hungarie, Irland, Israel, Italia, Nhật Bản, Hà Lan, New Zaeland, Mĩ Anh Mặt khác, phụ thuộc lẫn khoa học, cơng nghệ, kinh tế tài ngày tăng lên giới, nên khó có nước tự lập Mặt khác bất bình đẳng sức mua nước giàu nước nghèo, nước phát triển phát triển làm cho ngày khó đạt thỏa thuận cơng có lợi cho hai bên Chính vậy, vấn đề bảo vệ sáng chế CNSH quan trọng tiếp cận phương pháp thực dụng Hiện có hai hướng tiếp cận khác hệ thống quốc tế bảo vệ sáng chế cơng nghệ sinh học Ngồi hiệp định UPOV nói có ý kiến tiểu ban chuyên gia sáng chế CNSH sở hữu công nghiệp WIPO: bảo vệ qui định sản phẩm cách cấp sáng chế Các trồng, gia súc, vi sinh vật biến nạp bảo vệ thông qua sáng chế Vấn đề bảo vệ tài nguyên di truyền thực vật tiếp cận trở thành vấn đề trị tồn câu Khóa họp Ủy ban liên phủ tài nguyên di truyền thực vật họp vào tháng năm 1985 trụ sở FAO Rhoma, việc tham gia khóa họp gồm 67 nước thành viên FAO 27 nước thành viên khác với tư cách quan sát viên (đa số nước cơng nghiệp) kéo theo 74 nước thành viên ủng hộ cam kết, 57 nước khơng bảo lưu 17 nước có bảo lưu Tháng năm 1985, mạng lưới công tác giống thành lập Liên minh quốc tế phát triển (ICDA) chiến dịch hạt giống Ngồi ra, tổ chức quốc tế đóng vai trị quan trọng dịch vụ tư vấn cho phủ nhằm hình thành sách chương trình quốc gia ngành CNSH nhằm phát triển sau đó, việc phối hợp dự án nghiên cứu đầu tư quốc gia phát triển quốc gia công nghiệp phát triển Việc đẩy mạnh tham gia nhà nghiên cứu nhà kĩ thuật quốc gia việc đầu tư củng cố lực quốc gia việc nghiên cứu, huấn luyện Vì vậy, từ nhiều năm qua, chương trình UNESCO, FAO WHO phát triển mở rộng hợp tác quốc tế vi sinh vật ứng dụng CNSH lĩnh vực y tế nông nghiệp chăn nuôi CHSH với phát triển bền vững 212 Trương Văn Lung Chẳng hạn, năm 1962, UNESCO tài trợ cho thành lập tổ chức nghiên cứu tế bào quốc tế (ICRO) Năm 1972, hội nghị Liên hiệp quốc tế người, môi trường (Stockholm) tháng năm 1972, UNESCO phối hợp với ICRO UNEP, chương trình mơi trường giữ gìn bảo vệ tài sản di truyền gồm nguồn vi sinh vật làm cho nước phát triển tiếp cận cơng việc Giai đoạn việc thành lập mạng lưới MIRCEN thành lập trung tâm Tư liệu giới vi sinh vật Brisbane, Australia Gần đây, trung tâm chuyển sang Nhật Bản, sơ MIRCEN khác đặt Bangkok (viện Nghiên cứu Khoa học Kĩ thuật Thái Lan) cho vùng Đông Nam Á, Osaka (viện CNSH Đại học Osaka) Saitama, Nhật Bản (Rikagaku phịng Sinh học), ban Thơng tin, Bambey, Senegal (trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp quốc gia) Nairobi, Kenya (bộ môn Thực vật Thổ nhưỡng , Đại học Nairobi) cho châu Phi, Porto Alegre, Brazil (Instituto de Pesquisas Agronomicas) Tucuman, Argentina (Plata Piloto de Prosesos Industriales Microbiologicos, PROIMI) cho Nam Mĩ, Cindad Guatemala cho Trung Mĩ Cairo, Ai Cập (Đại học Ain Shams cho nước A Rập) MIRCEN Hawaii (dự án NifTAL, khoa Nông nghiệp Nhiệt đới, Đại học Hawaii) dành hầu hết hoạt động cho việc cố định N2 loại rau nhiệt đới Mạng lưới MIRCEN trung tâm Đại học Maryland, Mĩ (bộ môn Vi sinh), Đại học Waterloo Guelph, Ontario, Canada, Đại học Kent Centerbury, nước Anh, viện Karoliska (Stokholm, Sweden) hỗ trợ nâng đỡ, kể MIRCEN Pháp (Centre de transfort en Microbiolgie, Touluse) nơi có nhiều viện phịng thí nghiệm tham gia Năm 1981, quan Phát triển Kĩ nghệ Liên hiệp quốc (UNION) thành lập trung tâm quốc tế Kĩ thuật di truyền CNSH (ICGEB) Irieste New Delhi với ngân sách 40,7 triệu USD Nguồn quĩ hạn hẹp, song tổ chức phủ quốc tế đóng góp đáng kể để hỗ trợ cho quốc gia phát triển lĩnh vực CNSH 2.3 Việt Nam với hợp tác quốc tế khu vực công nghệ sinh học Việt Nam nước nông nghiệp bước đường cơng nghiệp hóa đại hóa, nằm bối cảnh chung toàn khu vực Cuộc cách mạng công nghệ sinh học động lực góp phần to lớn phát triển kinh tế-xã hội Thấy tầm quan trọng đó, Chính phủ Việt Nam nghị 18/CP ngày 11 tháng năm 1994 phương hướng phát triển khoa học cơng nghệ nước ta Trong đó, Nhà nước nhấn mạnh việc hợp tác quốc tế khu vực khoa học CHSH với phát triển bền vững 213 Trương Văn Lung công nghệ, đặc biệt CNSH Việt Nam thành viên thức tham gia vào Hiệp hội quốc gia Đông Nam Á Khoa học Công nghệ vào năm 1995 Tuần lễ Khoa học Công nghệ ASEAN lần thứ V tổ chức thủ đô Hà Nội từ ngày đến ngày 15 tháng 10 năm 1998 với chủ đề “Khoa học Công nghệ - nguồn động lực hướng tới phát triển bền vững ASEAN” Với tham gia hàng trăm đại biểu 500 nhà khoa học Việt Nam, nước thành viên ASEAN khác nước đối thoại ASEAN mang đậm dấu ấn Việt Nam với tinh thần xây dựng ASEAN thành cộng đồng quốc gia phát triển bền vững, hợp tác đồng đều, cộng đồng nhà khoa học nước quốc tế đánh giá cao Một kiện coi hoạt động khoa học cơng nghệ có nhiều ý nghĩa lớn qui mô từ trước đến Việt Nam mở rộng hợp tác với Cuba lĩnh vực quản lí khoa học cơng nghệ, mơi trường, công nghệ thông tin, công nghệ sinh học đào tạo cán (tháng năm 1998) Chúng ta hợp tác với Liên bang Nga việc nghiên cứu khoa học thử nghiệm nhiệt đới, nghiên cứu hậu sinh thái y sinh học chiến tranh hóa học Hoa Kì tiến hành Việt Nam Với Hàn Quốc, hợp tác kĩ thuật thành lập trung tâm hợp tác công nghệ Việt Nam-Hàn Quốc (ViKotech) với tổng số vốn 2.880.000 USD, viện trợ khơng hồn lại Chính phủ Hàn Quốc, Việt Nam đóng 500.000 USD Hợp tác với Hoa Kì: trao đổi kĩ thuật hợp tác lĩnh vực khoa học vật liệu, công nghệ thông tin công nghệ sinh học vào tháng năm 1998 Hợp tác với Thụy Điển: cử chuyên gia Thụy Điển vào Việt Nam để đào tạo cán công nghệ sinh học, cung cấp số trang thiết bị nhằm tăng cường sở vật chất cho vệ sinh dịch tễ học Hà Nội, xây dựng phịng thí nghiệm chuẩn thức quốc gia vi khuẩn đường ruột, vaccine lị Shigella, chế giám định tình hình kháng thuốc Việt Nam, cải thiện trồng rừng, kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào, kĩ thuật chuẩn đốn nhanh kí sinh trùng sốt rét Việt Nam ngày trọng đến quan hệ hợp tác quốc tế khu vực để chuyển giao công nghệ, đào tạo đội ngũ nghiên cứu khoa học lĩnh vực công nghệ sinh học, thu hút vốn đầu tư để phát triển khoa học cơng nghệ góp phần vào việc phát triển kinh tế xã hội đất nước Sự hợp tác công nghệ sinh học khu vực quốc tế biện pháp thúc đẩy chuyển giao công nghệ để phát triển khoa học công nghệ quốc gia mà nhằm nghiên cứu vấn đề CHSH với phát triển bền vững 214 Trương Văn Lung chung; tiến hành dự án liên doanh nghiên cứu đem lại hiệu áp dụng chung cho nước khu vực Ngồi ra, hợp tác quốc tế khu vực khơng làm trầm trọng thêm chênh lệch nước lĩnh vực khoa học công nghệ, ngăn ngừa giải hậu nguy hại cho phát triển công nghệ sinh học như: sản phẩm từ việc chuyển gene, vấn đề nhân bản, môi trường, đa dạng sinh học, vũ khí sinh học,… Văn kiện Hội nghị lần thứ BCHTW Đảng khóa VII (tháng năm 1994) đảng ta nhấn mạnh tầm quan trọng CNSH việc phát triển nông, lâm, ngư nghiệp, công nghệ chế biến thực phẩm, dược phẩm bảo vệ môi trường sinh thái Các chủ trương cụ thể là: “Thực cấu công nghệ kết hợp nhiều trình độ, giải pháp công nghệ phải lấy hiệu kinh tế-xã hội gắn với bảo vệ môi trường sinh thái làm tiêu chuẩn cao Hướng để đổi nhanh cơng nghệ nhập công nghệ tiên tiến đại, đồng thời khuyến khích, cải tiến sáng tạo cơng nghệ Trong dự án có vốn đầu tư nước ngồi, cần ý yếu tố chuyển giao cơng nghệ Chú trọng cơng nghệ địi hỏi suất đầu tư thấp, thu hồi vốn nhanh, có khả tạo thêm nhiều chỗ làm việc trực tiếp gián tiếp, tranh thủ đổi thiết bị, đại hóa cơng nghệ trước hết số khâu có ý nghĩa định việc nâng cao chất lượng sản phẩm, hàng xuất số ngành có tác dụng trực tiếp với việc nâng cao trình độ công nghệ nhiều ngành khác số lĩnh vực địa bàn đòi hỏi sớm vươn lên ngang trình độ với khu vực quốc tế, …” TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Trần Bình, 1999 Hợp tác cơng nghệ sinh học nước ASEA Báo cáo khoa học Hội nghị Cơng nghệ sinh học tồn quốc ngày 9-10 tháng 12 năm 1999 Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr: 52-56 Trương Văn Lung, 1995 Chuyên đề công nghệ sinh học Tủ sách Đại học Khoa học Huế Nguyễn Văn Uyển, Nguyễn Tiến Thắng, 1996 Những kiến thức công nghệ sinh học, Nxb Giáo dục Hà Nội Tạp chí Hoạt động khoa học,Số 2, Số 21/1999 Văn kiện Hội nghị lần thứ BCHTW Đảng, khóa VII, trang 53-64 Albert Sasson,1988 Biotechnologies and development Công nghệ sinh học phát triển Người dịch: Nguyễn Hữu Thước, Nguyển Lân Dũng số dịch giả khác Nxb Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội CNSH với việc phát triển bền vững 215 Trương Văn Lung Chương XII: Những định hướng phát triển CNSH giới Việt Nam Trong lĩnh vực công nghệ sinh học, việc nghiên cứu khoa học cần có định hướng để khơng ngừng khám phá điều lạ xẩy thể sinh vật mà người cần biết nhằm không ngừng phục vụ cho đời sống kinh tế xã hội người Sau số định hướng phát triển công nghệ sinh học giới Việt Nam Giải mã gene sinh vật khác ngành genome học Với tiến máy móc thiết bị kĩ thuật, từ chỗ đọc trình tự nucleotide đoạn DNA tiến hành theo phương pháp thủ công tuần người thực vài phản ứng với suất 300 bp/phản ứng, đến với hệ thống máy mao mạch xác định tự động đồng thời 96 phản ứng với độ dài 1000 bp/phản ứng đề án xác định tồn trình tự nucleotide gene nhiều sinh vật thực hiện, có đề án xác định trình tự genome người dài 3,3 tỷ nucleotide hoàn thành vào tháng năm 2002, 50 năm sau Watson Crick phát minh mơ hình cấu trúc xoắn kép phân tử DNA tạo bước thay đổi cách mạng nghiên cứu sinh học phân tử Đến có tới hàng chục đề án xác định trình tự nucleotide gene nhiều sinh vật hoàn thành Thành tựu giải mã gene người (99% genome người đọc với độ xác 99,99% với 30.000 gene) nhiều sinh vật khác lúa nước (Oryza sativa L 50.000 gene), Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, C elegan, Drosophila melanogaster nháp toàn hệ gene vài loài khác C briggsae, D pseudoobscura, chuột Ở Việt Nam giải mã thành công virus gây dịch cúm gia cầm H1N5 Genome học nước phát triển nước khu vực ASEAN có Việt Nam định hướng vào việc xác định đặc điểm hệ gene nhóm dân tộc sinh sống lãnh thổ khu vực, phục vụ cho việc khám chữa bệnh ứng dụng vào lĩnh vực xã hội học CNSH với việc phát triển bền vững 216 Trương Văn Lung Phân tích tổng thể biến động hệ protein tế bào ngành protein học Một người đời phải trải qua trình phát triển từ trẻ đến lúc già, lúc ốm đau, khỏe mạnh Trong q trình gene ln ln cố định, cịn protein lại thay đổi tùy theo trạng thái, giai đoạn phát triển người Nắm protein có nghĩa nắm chế điều khiển chu trình sống người Bản đồ gene người bước trình nghiên cứu Bước tiếp theo, nhà khoa học theo đuổi công trình kéo dài nhiều thập niên mang tên lạ lẫm giới khoa học: Proteomics- nghiên cứu gene người Khó khăn khoa học gặp phải nghiên cứu protein trình biến đổi phức tạp tế bào, gene thơi tương ứng với 20 protein khác GS Angelika Goerg (trường Đại học Tổng hợp Munich-Đức), nhà khoa học tiên phong công nghiên cứu protein cho biết, gene không thay đổi thành phần protein lại biến đổi theo tuổi tác, tác động môi trường ngoại cảnh, thuốc men bệnh tật Mỗi loại tế bào tổng số 270 loại tế bào khác người “dịch” gene (gồm từ 30.000 đến 35.000 gene) ln ln giống tạo nên protein hồn tồn khác Chúng ta lấy thực tế sau làm ví dụ cho tính biến đổi này: nhộng bướm; bàn tay trẻ bàn tay người già hạt giống hoa Tất cặp có gene, lại mang protein, nói xác hơn: nhóm protein khác Cho đến nay, người biết 400.000 protein Số lượng protein nhiều hình thành mã di truyền dịch theo trật tự xếp acid amin protein Tuy nhiên, trật tự xếp acid amin mô tả khơng gian chiều hồn tồn khơng nói lên điều chức protein Yếu tố định xếp chúng không gian ba chiều.Các hình thức xếp khác protein, hình xoắn, hình cuộn lại thành bó hình gấp nếp (cấu trúc bậc I, bậc II, bậc III, bậc IV) định chức Một cấu tạo theo hình gấp bị sai lệch protein gây hậu ghê gớm, ví dụ bệnh bò điên Mãi đến năm 1995, nhà khoa học người Anh Frederick Sanger lần tìm cấu tạo protein insulin GS Sam Hanasch, chuyên gia ung thư trường Đại học Tổng hợp Michigan (Mĩ) đồng thời chủ tịch Tổ chức Quốc tế Nghiên cứu protein người (HUPO) thành lập năm 2001 cho rằng, có lẽ CNSH với việc phát triển bền vững 217 Trương Văn Lung suốt đời mình, người phải có đến hàng triệu protein khác Ông nhận xét: “Nhiều phịng thí nghiệm nghiên cứu protein từ nhiều năm nay, gần nhận thấy rằng, với phát triển cơng nghệ thời đại protein bắt đầu” Hiện nay, trung tâm nghiên cứu trường đại học tập đoàn kinh tế lớn, ngày, hàng ngàn protein đem mổ xẻ để phân tích Những thơng số chúng so sánh với thông số ngân hàng gene Chúng ta biết, trình tự nucleotide gene khởi đầu trình nghiên cứu gene Việc nghiên cứu tồn hệ protein gene mã hóa điều khiển sinh tổng hợp giai đoạn phát triển trạng thái sinh lí, bệnh lí sinh vật đặc biệt người lĩnh vực thu hút đầu tư qui mô tới hàng trăm tỉ USD, nghiên cứu hệ protein người Với kĩ thuật sắc kí, điện di trước đây, người ta nghiên cứu loại protein riêng rẽ Hiện nay, phối hợp sắc kí đa chiều khối phổ, người ta phân tích 5.000 loại protein lần kết cho phép chẩn đoán sớm bệnh hiểm nghèo ung thư máu,… Mục tiêu lâu dài nghiên cứu proteomics giải mã chức sinh học hệ gene Song, trước mắt biến đổi hoạt động nhóm gene điều kiện bệnh lí cung cấp thơng tin cho việc chẩn đốn sớm, phịng trừ điều trị nhiều loại bệnh Bởi vì, 98% loại bệnh tật protein điều khiển Gene sai lệch gene gây khoảng 2% tổng số loại bệnh tật mà Cho dù viagra hay aspirine có đến 90% loại thuốc tác dụng đến protein Hiện nay, môt mục tiêu ứng dụng hàng đầu đặt dựa hiểu biết protein tìm kiếm loại biệt dược công ty Dược chất trọng bảo vệ bí mật thơng qua đăng kí phát minh sáng chế GS Patterson – Giám đốc công ty Celera tiếng lĩnh vực gene cho biết, nhà khoa học ông mặt muốn chẩn đoán sớm bệnh ung thư co thắt tim dựa việc phân tích protein nhóm máu, tìm kiếm biệt dược hữu hiệu có khả đón bắt protein gây bệnh, mặt hợp tác với chuyên gia máy tính tập đồn Compaq máy tính Red Storm khổng lồ họ ngày đêm tính tốn để tìm hiểu bí mật giới protein Cây trồng chuyển gene Như phần ba, chương VIII, mục 2.4 “Chế biến thực phẩm chuyển gene” có dịp đề cập đến vấn đề Ở đây, định hướng chung giới nên lại nhắc đến lần CNSH với việc phát triển bền vững 218 Trương Văn Lung Giữa năm 1990, công nghệ gene bắt đầu đưa vào 50 sản phẩm ứng dụng 13 nước với diện tích 52,6 triệu năm 2001, tăng 50 lần so với năm 1996 Trong nhiều đậu tương 34,9 triệu ha, 64% diện tích đậu tương giới, ngô 6,1 triệu 3,3 triệu cải dầu Người ta 10 giống trồng mang gene Đến năm 2003, sau chưa đầy 15 năm, số diện tích trồng chuyển gene lên đến 67,7 triệu ha.Trong năm 2004, diện tích trồng chuyển gene tăng 20% so với 15% năm 2003 đạt 81 triệu Dự tính vào năm 2010, diện tích trồng cơng nghệ sinh học giới tăng lên đến 150 triệu với koảng 15 triệu người trồng 30 nước giới (năm 2004 có 8,25 triệu nơng dân 17 nước trồng chuyển gene) Những gene đưa vào trồng? Đó loại gene tăng cường khả kháng sâu bệnh gene kháng sâu nhóm cry/VIP, gene kháng virus nhóm CP/Nbi, gene kháng thuốc diệt cỏ nhóm bar Đến người ta tìm cách đưa gene sản xuất vaccine, gene sản xuất dược chất vào trồng để từ lương thực thực phẩm thành sản xuất dược liệu có giá trị kinh tế cao Trong số 50 loài trồng mang gene chuyển thử nghiệm bơng vải kháng sâu, đậu tương, ngô kháng sâu, kháng chất diệt cỏ chiếm tổng số 90% diện tích gieo trồng nói Ở nước ta, nghiên cứu tạo kháng sâu, chịu hạn, tạo lúa gạo giàu β-caroten … tập trung giải Cùng với tiến nghiên cứu, công tác chuẩn bị văn pháp lí cho việc nghiên cứu sử dụng sinh vật chuyển gene chuẩn bị thận trọng, phù hợp với tình hình ngồi nước Sản xuất ứng dụng chíp DNA Affymetrix cơng ty hàng đầu giới việc sản xuất loại chíp DNA mảnh màng liên kết có kích thước 20×40 mm in đoạn DNA dạng điểm chấm vng cực nhỏ, ví dụ chíp genome người in 20.000-25.000 gene Vì có hình dáng giống chíp với chấm DNA thay cho chấm điện tử gắn lát thủy tinh cực nhỏ nên gọi chíp DNA Ta biết rằng, trật tự xếp base sợi DNA tiết lộ cấu trúc sợi DNA kết hợp với Nhà khoa học trẻ Stephen Fodor tin giải mã DNA cách cho liên kết với DNA biết trước cấu trúc gắn chíp, nhờ đột biến trình tự xếp base phát biết bệnh hay cách điều trị Một chíp đọc hàng ngàn gene lúc Năm 1993, Fodor người khác Affymax thành lập công ty Affymetrix (California, Mĩ) để thực ý tưởng Không Affymetrix chíp đời mà Đại học Stanford, phịng thí nghiệm Palo Alto Sunnyvaie (bang California) CNSH với việc phát triển bền vững 219 Trương Văn Lung nghiên cứu chế tạo loại chíp Một robot đen sọc vàng chấm hàng ngàn đốm DNA lên lát cắt thủy tinh cực nhỏ, nhà nghiên cứu đánh màu xanh quang cho phân tử RNA (RNA giữ nhiệm vụ truyền thông tin di truyền DNA đến nơi sản xuất protein) tế bào ung thư, RNA tế bào thường đánh màu đỏ quang Khi trải lên chíp, phân tử RNA bám vào đoạn gene tương thích với chúng; gene hoạt động mạnh tế bào ung thư chớp xanh, gene hoạt động tế bào lành lặn chớp đỏ.Chính biến đổi hoạt động gene tế bào ung thư mục tiêu cho loại dược phẩm trị ung thư Hoạt động gene cung cấp trạng thái bệnh ung thư di nhanh, cần điều trị hay bệnh thoái triển cần theo dõi kĩ Như vậy, lai mảnh màng chíp với sản phẩm phiên mã genome thể cần nghiên cứu chấm DNA đổi màu tương ứng với mức độ hoạt động gene thể.Ở trạng thái thời điểm nghiên cứu cho phép kết luận tình trạng bệnh lí đối tượng nghiên cứu Bác sĩ dùng chíp DNA để chẩn đốn xem gene bệnh nhân có mang “mầm mống” bệnh tim hay bệnh alzhemer không Hoặc giả bệnh nhân mắc bệnh ung thư chíp cho biết mức độ nghiêm trọng bệnh đề xuất loại thuốc hiệu Bệnh nhân rời phịng mạch bác sĩ với danh sách bệnh xẩy đến cho vài năm tới, kèm theo thay đổi lối sống, chế độ ăn uống số toa thuốc ngừa bệnh Lúc người kiểm sốt phần “định mệnh” hằn sẵn gene Kinh ngạc chíp dự đốn khéo léo hay trí thơng minh hài nhi chào đời Ngày nghiên cứu chíp sinh học tiến hành riết để biến ứng dụng thành thật.Các kĩ sư chíp sinh học Affymetrix “thi đua” với đồng nghiệp bên ngành bán dẫn “nhồi nhét” đến 400.000 chuỗi DNA khác lên chíp để giải mã cho đoạn DNA dài 100.000 đơn vị Với đà tiến đó, người ta hi vọng hệ chíp giải mã di truyền người sau đêm Ngồi việc đọc gene người, chíp cơng ty Nanogene San Diego (Mi) cịn tìm kiếm dấu hiệu nhiễm khuẩn máu vòng 15 phút Kĩ thuật dùng phát loại vi khuẩn y học biết đến ứng dụng rộng rãi cho mô, dịch nhầy ngành tìm chất nhiễm bẩn nước thực phẩm Chíp DNA trở thành cơng cụ chẩn đốn cơng nghiệp lên men vi sinh vật, y học dự phòng, kiểm dịch động thực vật vệ sinh an toàn thực phẩm, theo dõi mức độ ô CNSH với việc phát triển bền vững 220 Trương Văn Lung nhiễm mơi trường,… với tính nhanh nhạy tự động hóa cao Hiện giá thành chíp cịn cao, nhu cầu sử dụng phát triển giá giảm dần Sinh tin học (bioinformatics) Công nghệ thông tin ngành khoa học nghiên cứu việc ứng dụng máy tính điện tử kĩ thuật thống kê vào việc quản lí xử lí thơng tin sinh học Trong đề án genome công nghệ sinh tin học (CNSTH) bao gồm việc xây dựng phát triển phương pháp tìm kiếm khai thác nhanh ngân hàng liệu, phân tích trình tự cấu trúc DNA protein STH bao gồm việc thu thập số liệu, phân tích, quản lí tệp số liệu tìm kiếm cần STH cải tiến phương pháp xử lí phân tích số liệu, cải thiện khả dự đoán vùng hoạt động, vùng ngưng nghỉ gene, cải tiến khả đoán phản ứng tế bào tác nhân ngoại sinh, thiết lập nên cấu trúc phân tử protein có hoạt lực cao định hướng phân hóa tế bào cách hiệu quả… Hiện ba ngân hàng liệu gene lớn giới World Gene Bank (Mĩ), EMBL (Châu Âu) JDDB (Nhật Bản) lưu trữ tỉ liệu gene Ngồi cịn có ngân hàng liệu protein Thụy Sĩ (Swiss Protein Database) cịn lưu giữ ngồi thơng tin trình tự acid amin, tính chất chức sinh học cịn có phần mơ hình cấu trúc phân tử loại protein Các ngân hàng thuộc loại cơng cộng, người sử dụng miễn phí Ngành nghề STH bao gồm chuyên gia sinh tin học, chuyên gia lập trình STH khai thác ngân hàng liệu, cuối chuyên gia quản lí CNTTSTH Một số thành tựu bật STH là: chương trình NMR đa chiều để thiết lập cấu trúc khơng gian protein; chương trình FASTA so sánh trình tự gene protein đời trước năm 1990 cho phép so sánh tự động, miễn phí trình tự đoạn gene dài khoảng 1.000 bp với tỉ trình tự cơng bố vịng vài chục phút; chương trình BLAST, trung tâm NCGR, chíp DNA thiết lập trước năm 2000 gần đề án IBM Blue Gene bắt đầu, hệ thống chương trình trọn gói EMBOSS bán, chíp DNA gene người đưa thị trường Đến thời điểm có 60 cơng ty lớn chun dịch vụ kinh doanh lĩnh vực STH hoạt động, phải kể đến Celera Discovery System tham gia vào đề án xác định trình tự genome người DNAStar GCG hai công ty thành công lĩnh vực cung ứng phần mềm phân tích gene; InforMax hoạt động tập đoàn Invitrogene Nhân động vật Nhân bàn vơ tính kĩ thuật nhân sử dụng cá thể, mảnh mô hay tế bào để tạo hàng loạt cá thể hoàn toàn đồng CNSH với việc phát triển bền vững 221 Trương Văn Lung di truyền mà khơng thơng qua q trình thụ tinh hữu tính Cơ sở khoa học việc nhân dịng tính tồn tế bào (totipotency) Khái niệm nhân dịng thực vật trở thành thông dụng nghề trồng trọt loại ăn quả, loài hoa, cảnh, loại công nghiệp đường nhân dòng vi phẫu (micropropagation) Nhân dòng động vật kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào động vật đời trước nuôi cấy mô thực vật, kết lại hạn chế việc trì dịng tế bào có khả phân chia liên tục sản xuất loại thuốc chữa bệnh quí Mãi đến năm 1997, Jan Winmut cách cấy nhân tế bào tuyến vú vào trứng cừu thụ tinh bị loại bỏ nhân thu phôi cấy phôi để cừu Dolly Việc đổi nhân tế bào trứng cừu nhân tế bào tuyến vú việc nuôi cho tế bào thay nhân thành cụm tế bào phơi bình thường bước tiến xa khoa học Thành tựu lần minh chứng cho đắn học thuyết tính tồn tế bào Bộ máy di truyền tế bào thể giống Bí thành công người ta chọn điều kiện thích hợp cho nhân tế bào bình thường phân chia làm nhiệm vụ nhân tế bào trứng, tức tạo khối tế bào phôi Điều kiện phần chất ngun sinh cịn lại tế bào trứng bỏ nhân Thực ra, PGS.TS Nguyễn Mộng Hùng (cán giảng dạy trường Đại học Khoa học Tự nhiên thuộc Đại học Quốc gia Hà Nội) từ phịng thí nghiệm trường Đại học Tổng hợp Lomonosov Moskva tạo dòng vơ tính thành cơng đối tượng cá chạch, cách 20 năm trước cừu Dolly đời Thành cơng việc nhân dịng lồi động vật kết hợp tài tình kĩ thuật: (1) nuôi cấy tế bào riêng rẽ tách từ phận khác ví dụ tuyến vú, tủy xương, biểu bì, … (2) vi phẫu tế bào loại bỏ nhân tế bào trứng, thay vào nhân tế bào nuôi cấy (3) nuôi cấy phôi trạng thái tế bào trứng tới phôi đa bào (4) cấy chuyền phôi vào động vật mang, phôi phát triển thành thai đẻ vật non Kết nhân dòng thu vật giống mẹ, khơng phải giống hồn tồn DNA tế bào có ti thể lại phần tế bào chất trứng sau loại bỏ nhân Đến cừu Dolly qua đời có hàng chục lồi động vật nhân vơ tính bị, lợn, chó, mèo, thỏ, ngựa đặc biệt chuột chuyển gene,…chủ yếu định hướng phục vụ y học nghiên cứu vai trò gene Trên quan điểm kinh tế kĩ thuật nhân dịng hàng loạt số giống trồng hay vật nuôi siêu sản mang lại hiệu lớn, xét theo khía cạnh an tồn sinh học tiềm ẩn mối hiểm họa làm giảm đa dạng kiểu gene bị đơn điệu hóa thiếu phong phú đa dạng tính chống CNSH với việc phát triển bền vững 222 Trương Văn Lung chịu Nhưng lợi thắng Bởi lẽ, nhiều động vật hoang dã có nguy diệt chủng động vật diệt chủng cần có cách để phục hồi lại ý tưởng nhà khoa học Trung Quốc cắt lấy mẫu da ngâm vào azote lỏng nhiệt độ -196 oC, mẫu vật lưu giữ toàn hệ di truyền Người ta cho rằng, cách tốt đông lạnh tinh dịch đực trứng để tiến hành việc tạo thành phôi thai Phôi ngâm azote lỏng chờ “bà mẹ” mang thai hộ (“bà mẹ” phải thuộc loài tương cận) (xem thêm chương XI: Bảo tồn phát triển nguồn gene quí hiếm, mục 2, đoạn: động vật trang 205) Nuôi cấy tế bào gốc (stem cells) Những năm gần đây, nhà khoa học bắt đầu khám phá gene, protein cách thức dẫn đến khả tái sinh tự nhiên phận động vật Alejandro Sanchez Alvarado Đại học Salt Lake City (bang Utah-Mĩ) nhận xét: “Con người có đủ gene mà loài giun dẹp sử dụng để tái tạo não, bắp, đầu bị hủy hoại” David Stoam ĐH Purdue (bang Indiana-Mĩ) nghiên cứu Nịng nọc lồi cóc Xenopus laevis nhận xét giống Sanchez Alvarado Các lồi động vật có khả dự trữ suốt đời tế bào gốc để mang sử dụng cần (giun dẹp, thủy tức, cua,…).Trong thể, tế bào trưởng thành có mơ có khả biến hóa thành nhiều loại tế bào khác tạo nên hình dạng quan mà có tế bào gốc làm việc Năm 2000, Thomas Holstein (Đại học Công nghệ Darmstadt, Đức) nhận dạng loài thủy tức tiết protein Wnt vốn phân tử động vật có xương sống nhận thấy cần khoảng 10 tế bào đủ tạo thành đầu CNSH với việc phát triển bền vững 223 Trương Văn Lung Peter Schultz (viện Nghiên cứu Scripps San Diego – bang California, Mĩ) tìm cách tổng hợp số lượng lớn chất purine (gồm nhiều loại phân từ nhỏ thường liên kết với protein để tác động vào trình phát triển tế bào) Họ tìm purine làm đảo lộn trình phân chia ống chuột chọn lọc loại purine gọi hợp chất myoseuerine có chức chia tách tế bào để tế bào bắt đầu phân chia Trong đó, Mark Keating (Đại học Y khoa Harwar bang Massachusette, Mĩ) lại quan tâm đến gene gọi tên msx1 vốn có chức sản xuất protein kiểm soát hoạt động gene khác bắp Khi sa giông bị cắt đầu chân, gene kích thích cho đầu chân mọc lại cũ Gene msx1 giữ vai trị tạo thành chi phơi thai chuột Có lẽ protein nơi phận bị cụt sa giơng có chức gợi lại mạch tín hiệu ngủ yên Nếu nhận dạng protein này, chắn nhà khoa học tạo tế bào gốc lúc nơi thể cần thiết TÕ bµ o g è c -TẾtBÀO GỐC-lSTEM CELLS s em c e l s Hình XII Tế bào gốc CNSH với việc phát triển bền vững 224 Trương Văn Lung Như là, kỉ XXI, y học có cơng cụ chữa bệnh mới, hữu hiệu cho nhân loại, liệu pháp tế bào .Khi phơi cịn giai đoạn sớm có tế bào tế bào có khả phát triển thành phơi hồn chỉnh phân hóa thành loại tế bào thể sau Những tế bào này, ta biết gọi tế bào gốc nguyên phát Ở thai số tế bào trì khả phân hóa tồn ni cấy thành dịng tế bào gốc thứ phát Tế bào gốc dùng thành công việc tạo giác mạc mắt dùng việc điều trị ghép giác mạc, ni thành tế bào tim dùng điều trị vết thương tim sau tai biến, thay tế bào tủy xương điều trị ung thư máu…và hi vọng tương lai khơng xa giúp phục hồi mạch máu thần kinh bị hư hại điều trị bại liệt bệnh alzheimer Người ta hi vọng nuôi tế bào gốc thành loại quan gan thận…phục vụ việc cấy ghép thay quan Ngân hàng tế bào gốc nhân loại đời Anh với mục đích thúc đẩy thật nhanh trình nghiên cứu loại tế bào thần kì Ngân hàng niềm hi vọng cho nhiều nhà nghiên cứu người bệnh Tế bào gốc có khả cho phép tạo quan hồn chỉnh Đó tế bào ES mà ngân hàng Anh có từ bào thai ngày tuổi Bằng kĩ thuật tiên tiến nhất, ngân hàng trích ES, sau nhân chúng lên nhờ kĩ thuật ghép hay sinh sản vơ tính.(Theo Lê Văn: “Ngân hàng tế bào gốc giới”), Tạp chí giới mới, số 595, tr: 56-59, ngày 26/7/2004 Theo tin tức từ Seoul, Hàn Quốc (12/2/2004), nhà khoa học Hàn Quốc nghiên cứu thành cơng việc nhân vơ tính phôi người Từ 245 trứng nhân thành 30 phôi Phơi phát triển từ tế bào gốc có khả phân chia thành tế bào thể Theo bác sĩ Moon, nhà khoa học Hàn Quốc khơng có ý định nhân vơ tính để hồn chỉnh người mà q trình phân chia phơi thành quan, nhà khoa học dùng việc chữa trị số bệnh hiểm nghèo Họ thử nghiệm thay thần kinh cột sống cho người bị hư hỏng thần kinh cột sống Triển vọng người lại bình thường mà năm họ nằm nguyên chỗ Điều tra hoạt chất sinh học (bioprospecting) Điều tra thăm dị hoạt chất sinh học sinh vật sống mang lại lợi ích to lớn y dược học thương mại Đương nhiên lĩnh vực đầu tư mạo hiểm, thất bại thu lợi nhuận lớn Vì thế, quốc gia phát triển thường không đủ tiềm lực tài chính, trang thiết bị đặc biệt chuyên gia để triển khai công việc này, tài nguyên thiên nhiên tính đa dạng sinh học nước CNSH với việc phát triển bền vững 225 Trương Văn Lung phong phú to lớn Doanh thu lĩnh vực qui mơ tồn cầu lên đến 14 tỉ USD hàng năm Hoạt động điều tra thăm dò hoạt chất đòi hỏi kết hợp chặt chẽ kinh nghiệm cổ truyền việc sử dụng động vật, thực vật, nấm vi sinh vật làm thuốc trang thiết bị đại phân tích hóa học sinh học Cơng việc thường bắt đầu với nhóm y học cổ truyền sử dụng, sau mở rộng cách có hệ thống đến khu vực vườn Quốc gia, tiếp đến hệ vi sinh vật sống hệ sinh thái đặc biệt rừng ngập mặn, kí sinh dược liệu, rong, tảo biển,… Về phương pháp tiến hành trước tiên điều tra tìm hiểu kinh nghiệm sử dụng thuốc người dân, sau tách chiết, thường loại dịch chiết, đưa phịng thí nghiệm để tiến hành sàng lọc qua phép thử đặc trưng cho nhóm thuốc kháng khuẩn, kháng virus, chữa sốt rét, chữa rối loạn thần kinh, chữa bệnh lao, ức chế sinh trưởng tế bào ung thư Rất phải phối hợp nhiều phịng thí nghiệm để tổ chức sàng lọc cách có hệ thống có hiệu Những mẫu dương tính phân tích hóa học sắc kí cao áp, điện di, khối phổ để cuối đến hoạt chất Ví dụ, gần người ta tìm thấy chất chống HIV gọi conocurvone rễ Cotinus coggygria Rất nhiều quốc gia phát triển công nghiệp hóa (NICs) cơng ti hóa dược chất muốn đầu tư cho loại cơng việc Vì thế, nhiều tổ chức quốc tế cho đời văn nêu nguyên tắc chung bioprospecting Công nghệ nano sinh học (bionanotechnology) Năm 1981, với hai nhà khoa học khác, giáo sư Gerd Binnig (Đức) trao giải thưởng Nobel Vật lí phát minh loại kính hiển vi khơng hoạt động ngun tắc quang học, mà tiếp xúc trực tiếp với nguyên tử đầu kim nhỏ xíu Với phát minh này, GS Binnig mở cánh cửa dẫn lồi người đến cơng nghệ siêu nhỏ, cịn gọi cơng nghệ nano, mà sản phẩm đo nanometer (phần triệu mm) Ngày kính hiển vi khơng “nhìn“ ngun tử mà dùng đầu kim nhỏ li ti tiếp xúc trực tiếp điều khiển nguyên tử, di chuyển lắp ráp chúng với tạo nên cấu trúc Mục tiêu lâu dài nhà khoa học đặt cho công nghệ nano làm sản phẩm theo cách sinh vật tự nhiên sản sinh Trong công nghiệp làm sản phẩm cách cưa, đục, đẽo, phay tiện, tự nhiên sinh vật hình thành theo chu trình ngun tử-phân tử-protein-tế bào-cơ thể sinh vật Trong vịng 50 năm công nghệ siêu nhỏ nano đem lại cho loài người nhiều thay đổi tất thay đổi người trải qua CNSH với việc phát triển bền vững 226 Trương Văn Lung từ thời trung cổ đến Trong tương lai công nghệ nano cho phép nạp lên diện tích rộng móng tay lượng thơng tin 10.000 gigabyte tương đương với khoảng 15.000 đĩa CD‘ Ngày nay, chi tiết siêu nhỏ có mặt nhiều sản phẩm công nghệ cao, trước tiên phải kể đến chíp điện tử tí hon Chúng ta tìm thấy sản phẩm cơng nghệ siêu nhỏ, ví dụ hệ thống phun nhỏ xíu máy in phun, điều khiển điện tử phun giọt mực li ti dạng bụi lên giấy, hệ thống quang học cịn gọi “mắt thần” đọc thơng tin máy CD, phận tinh xảo đồng hồ siêu mỏng Thụy Sĩ đầu đọc siêu nhỏ ổ cứng máy vi tính Cơng nghệ nano sinh học lĩnh vực công nghệ nano lĩnh vực đa ngành khai thác vật liệu, thiết bị sản xuất chất phạm vi kích thước tới hạn nằm chiều dài phân tử bước sóng ánh sáng khả kiến từ 0,1 đến 500 nm Công nghệ nano sinh học phương hướng cho phép thu nhận thông tin hệ thống sinh học mức chấm lượng tử, đầu dò kích thước nano tới kích thước phân tử riêng rẽ dùng chẩn đoán bệnh, phương pháp in stitu để cung cấp thông tin tốt chức tế bào, công nghệ thao tác cải biến chiều chiều mô tế bào vận chuyển, phân phối thuốc gene vào mơ tế bào thơng qua khống chế kích thước hạt, hoạt hóa giải phóng hoạt chất thuốc thơng qua chế thiết bị bơm kích thước nano, van tế bào quan nhân tạo Trong y học, người ta hi vọng phẫu thuật gene, phẫu thuật tế bào, điều trị tế bào, điều trị gene, tổng hợp gene, chẩn đoán tế bào, hệ thống khí điện tử nano y học cịn gọi “các công cụ nano thông minh”, robot mổ kích thước nano … đưa thực hành vòng 20 năm tới Tuy nhiên, có số ứng dụng cơng nghệ siêu nhỏ nano y học Ví dụ như: * Một “máy bào”nhỏ xíu đầu que diêm đưa vào thể người, luồn lách mạch máu “nạo vét” lớp cặn bám thành mạch Chiếc máy bào chuyển động nhờ động chạy tuốc binh nước có đường kính 2,5 mm Tất máy kì diệu đặt gọn đầu ống sợi tim mạch chuyên phục vụ cho ca mổ nội soi * Kéo phẫu thuật từ sợi hợp kim titan nickel mỏng 0,63 mm, sử dụng ca phẫu thuật thần kinh Khi thao tác, bác sĩ phẫu thuật không điều khiển kéo trực tiếp tay mà thông qua hệ thống nút cảm ứng CNSH với việc phát triển bền vững 227 Trương Văn Lung * Một “chíp điện tử sinh học” lớp silic rộng chừng vài mm2 chứa đựng hàng chục vạn phân tử mang thơng tin gene Chíp sinh học dụng cụ tối ưu phân tích nhanh mẫu máu mơ để nhanh chóng chẩn đốn khối u ác tính từ giai đoạn sớm * Videocamera siêu nhỏ kích thước 11×30 mm “Viên thuốc camera” bệnh nhân nuốt vào bụng cung cấp cho bác sĩ hình ảnh cụ thể xác tình trạng máy tiêu hóa bệnh nhân * Bằng cơng nghệ siêu nhỏ nano, nhà khoa học chế tạo robot nano chuyên truy tìm tế bào ung thư tiềm ẩn thể người để tiêu diệt chúng Công nghệ nano sinh học tập trung cho nghiên cứu sử dụng phân từ DNA dạng chíp làm phương tiện lưu giữ thông tin, tạo khung đỡ 2-3 chiều hỗ trợ sinh trưởng liền sẹo mô tế bào cấy ghép, cung cấp thuốc đến tận điểm mô tế bào điều trị ung thư Công cụ nano khử chất độc ô nhiễm công nghiệp đất, vật liệu composit nano nối xương, dây dẫn protein hay DNA động nano Công tắc DNA điều khiển mạch nano, nano nghiên cứu hậu giải mã gene, xưởng nano chế tạo phân tử protein Trong lĩnh vực môi trường loại hạt nano vừa làm đầu dị vừa xử lí nhiễm nguồn nước, theo dõi báo động vũ khí hóa học sinh học cách lí tưởng hiệu Đối với Việt Nam, điều kiện thực tế đội ngũ sở vật chất mình, khơng thể tiến hành tất định hướng chung giới Tuy nhiên, hoàn cảnh cụ thể vùng, đặc biệt thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh viện Lúa đồng sông Cửu Long, tùy theo nhu cầu thực tế địa phương có hướng nghiên cứu cụ thể để phục vụ cho nhu cầu kinh tế xã hội khu vực nước Nhiều nơi nghiên cứu ứng dụng số mặt sau: * Công nghệ gene: nghiên cứu thay đổi genome người sinh vật khác tác động môi trường, chiến tranh hóa học Nghiên cứu đặc điểm genome tộc người Việt Nam, trước mắt genome ti thể, NST giới tính, góp phần vào việc nghiên cứu y tế dự phòng điều trị liệu pháp gene Mở rộng hợp tác ngành sinh học ngành khác để góp phần đại hóa nghiên cứu phân loại đánh giá tài nguyên sinh vật Đưa công nghệ gene vào việc nghiên cứu sản xuất vaccine hệ sản xuất kít chẩn đốn bệnh CNSH với việc phát triển bền vững 228 Trương Văn Lung người, động vật thực vật Từng bước đưa kĩ thuật DNA array vào nghiên cứu ứng dụng * Công nghệ enzyme protein: ứng dụng enzyme công nghiệp vào việc chế biến sản phẩm nông lâm ngư nghiệp làm thuốc chữa bệnh Đồng thời, nhanh chóng việc nghiên cứu proteomics thành công cụ đắc lực cho việc đánh giá chức gene tìm kiếm protein có giá trị dược phẩm cao, sản xuất protein tái tổ hợp chẩn đoán bệnh người gia súc Miễn dịch học phân tử nội dung nghiên cứu mang lại hiệu ứng dụng cao sản xuất vaccine kít chẩn đốn, kháng sinh, vitamin từ cơng nghệ lên men vi sinh vật vi sinh vật tái tổ hợp * Công nghệ vi sinh: - Nghiên cứu tài nguyên vi sinh vật để đánh giá tính đa dạng chúng hệ sinh thái Xây dựng bảo tàng vi sinh vật cấp quốc gia đơn vị có tư cách pháp nhân độc lập giao dịch quản lí chủng giống vi sinh vật - Đánh giá khai thác tài nguyên vi sinh vật thông qua profiling hoạt chất, xây dựng sở liệu tài nguyên vi sinh vật Nghiên cứu lân lập tuyển chọn giống có hoạt tính sản luợng cao - Nghiên cứu ứng dụng phát triển công nghiệp lên men vi sinh vật thành ngành sản xuất loại sản phẩm nguyên liệu làm thuốc, kháng sinh, vitamin, acid amin, phụ gia, chất màu thực phẩm, mĩ phẩm * Công nghệ tế bào động vật: nghiên cứu công nghệ sinh sản cloning; công nghệ tế bào gốc sở khoa học phương pháp trị liệu tế bào; lập đồ gene tính trạng tốt vật nuôi; chuyển gene động vật * Công nghệ tế bào thực vật: nghiên cứu hoàn thiện qui mô công nghiệp chuyển giao công nghệ nhân giống vơ tính trồng nơng lâm nghiệp (cây ăn đặc sản, công nghiệp, hoa, cảnh lâm nghiệp địa lai cao sản); bước triển khai sử dụng thị phân tử lập đồ gene vào công tác chọn giống sở công nghệ truyền thống công nghệ tế bào; đưa công nghệ tạo chuyển gene vào thực tiễn sản xuất; cải tiến giống trồng vật ni, phân bón, thuốc trừ sâu sinh học, kít chẩn đốn bệnh trồng vật ni, bảo quản chế biến sản phẩm nông lâm ngư nghiệp để tăng giá trị sử dụng thương mại * Công nghệ sinh học y dược, sản phẩm chúng có hàm lượng CNSH cao, chất lượng tốt (nghệ đen, nhân sâm Ngọc Linh, v.v.), chất có hoạt tính sinh học mạnh động vật, thực vật vi sinh vật Các vaccine hệ bao gồm vaccine tế bào, vaccine tái tổ hợp, vaccine CNSH với việc phát triển bền vững 229 Trương Văn Lung DNA Các loại thuốc điều trị có nguồn gốc protein tái tổ hợp kháng thể đa dòng đặc biệt kháng thể đơn dòng, loại hormone dạng protein, protein đặc trị Các liệu pháp công nghệ cao liệu pháp gene, liệu pháp tế bào dùng chữa bệnh hiểm nghèo Trong thời gian tới CNSH trọng vào việc phục vụ lĩnh vực y dược an ninh quốc phòng Cần hợp tác trường đại học viện nghiên cứu để nghiên cứu vaccine tái tổ hợp, di truyền phân tử người kít chẩn đốn bệnh truyền nhiễm bệnh hiểm nghèo Trong thời gian tới cần phối hợp với Quốc phịng Cơng an để xác định hài cốt liệt sĩ * Công nghệ sinh học phục vụ môi trường nâng cao chất lượng nghiên cứu khoa học làm nước thải, khử nitrogen, làm ô nhiễm dầu kim loại nặng, phương pháp tẩy chất độc hóa học, xây dựng sở vật chất trang thiết bị, đào tạo nhân lực nhằm triển khai nghiên cứu chất lượng cao phục vụ an ninh quốc phịng dân sinh * Cơng nghiệp sinh học (bioindustry) Những lĩnh vực sản xuất là:Cơng nghiệp sinh học y dược (biomidicine) có nhóm sản phẩm hormone, thuốc chống ung thư, kháng sinh, thuốc sinh trưởng, thuốc miễn dịch (vaccine) Công nghệ sinh học hóa chất (biochemicals) có loại polymer sinh học, acid amin, acid hữu cơ, enzyme công nghiệp, chất màu, hoạt chất bề mặt Công nghiệp sinh học môi trường (bioenvironmental) bao gồm chế phẩm vi sinh vật dùng làm mơi trường, khử sulphate, khí thải, khử trùng chất kết dính Cơng nghiệp sinh học thực phẩm (biofood) Công nghiệp sinh học lượng tài nguyên (bioenergy and resources) bao gồm khí methan sinh học, đơng lạnh nhờ CO2, sinh khối quang hợp, khí sinh học, bột giặt vi sinh Công nghiệp sinh học nông nghiệp thủy sản (bioagriculture and ocean) tập trung cho giống lai, vaccine thú y, sinh phẩm chẩn đốn, phân bón vi sinh, tài nguyên sinh học biển, nhà máy thức ăn chăn nuôi Công nghiệp sinh học chế biến (bioprocessing) kĩ nghệ sinh học (bioengineering) bao gồm qui trình công nghệ lên men, kĩ thuật nuôi cấy tế bào động vật, kĩ thuật nuôi cấy tế bào thực vật nhằm tăng hệ số nhân giống đặc sản, địa, có giá trị kinh tế cao, phục vụ cho sản xuất đời sống Công nghệ sinh học kiểm định (bioevaluation and verification systems) bao gồm công nghệ đánh giá hiệu độ bền vững, biosensor, biochip, cơng nghệ chẩn đốn, thiết bị kiểm định sinh học Rõ ràng, CNSH chìa khóa mở đường cho phát triển kinh tế đất nước Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật nói chung cách mạng CNSH nói riêng thu hút nhiều người trái đất tham gia vào nghiệp cao CNSH với việc phát triển bền vững 230 Trương Văn Lung TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Trần Bình, 2003 Định hướng nghiên cứu triển khai viện Công nghệ sinh học Báo cáo khoa học Hội nghị Cơng nghệ sinh học tồn quốc 16-17 tháng 12 năm 2003 Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr: 48-51 Lê Trần Bình, 2004 Những thành tựu bật nghiên cứu khoa học sống 10 năm qua Báo cáo khoa học Hội nghị toàn quốc Những vấn đề nghiên cứu khoa học sống Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr: 17-22 Phạm Hữu Giục, 1999 Định hướng phát triển công nghệ sinh học Việt Nam đến 2010 Báo cáo khoa học Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc 9-10 tháng 12 năm 1999 Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr: 37-46 Phạm Hữu Giục, Lê Minh Sắt, 2003 Các sách định hướng phát triển công nghệ sinh học thời gian tới Việt Nam Báo cáo khoa học Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc 16-17 tháng 12 năm 2003 Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr: 44-47 Nguyễn Ngọc Kính, 1999 Chương trình kĩ thuật – kinh tế công nghệ sinh học đến năm 2010.Báo cáo khoa học Hội nghị Cơng nghệ sinh học tồn quốc 9-10 tháng 12 năm 1999 Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr: 47-51 Trần Duy Quí, 2003 Chương trình nghiên cứu phát triển cơng nghệ sinh học: thành tựu thách thức Báo cáo khoa học Hội nghị Cơng nghệ sinh học tồn quốc 16-17 tháng 12 năm 2003 Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr: 39-43 Lê Văn, 2004 Ngân hàng tế bào gốc giới, Tạp chí Thế giới mới, số 595, tr: 56-59 Đỗ Năng Vịnh, 1999 Một số thành tựu hướng phát triển công nghệ tế bào thực vật có triển vọng ứng dụng ỏ nước ta Báo cáo khoa học Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc 9-10 tháng 12 năm 1999 Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr: 62-70  ... tác công nghệ sinh học nước ASEA Báo cáo khoa học Hội nghị Cơng nghệ sinh học tồn quốc ngày 9-1 0 tháng 12 năm 1999 Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr: 5 2-5 6 Trương Văn Lung, 1995 Chuyên đề công nghệ. .. Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr: 4 4-4 7 Nguyễn Ngọc Kính, 1999 Chương trình kĩ thuật – kinh tế công nghệ sinh học đến năm 2 010. Báo cáo khoa học Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc 9-1 0 tháng... Nội, tr: 1 7-2 2 Phạm Hữu Giục, 1999 Định hướng phát triển công nghệ sinh học Việt Nam đến 2 010 Báo cáo khoa học Hội nghị Cơng nghệ sinh học tồn quốc 9-1 0 tháng 12 năm 1999 Nxb Khoa học Kỹ thuật