CÔNG NGHỆ SINH HỌC động vật

Những thành tựu đạt được của CNSH Động vật Trên thế giới • Vào tháng 6/2011, một công ty công nghệ sinh học ở California Mỹ đã nuôi cấy thành công mạch máu nhân tạo trong phòng thí ngh

TIỀM NĂNG VÀ THÁCH THỨC

CHO NỀN CNSH VIỆT NAM

GVHD: Trần Thị Phương Nhung SVTH: Nhóm 15

I.Lịch sử phát triển CNSH Động vật

II.Những thành tựu đạt được của CNSH Động vật

III.Những thuận lợi và khó khăn cho sự phát triển CNSH Động vật

IV.Tiềm năng của nền CNSH Động vật

V.Thách thức của CNSH Động vật

NỘI DUNG

I.Lịch sử phát triển CNSH Động vật

• Lịch sử của khoa học chuyển gen ở động vật

• Lịch sử của công nghệ tế bào gốc

Lịch sử của khoa học chuyển gen ở động vật

• 1970, thí nghiệm nghiên cứu đã thực hiện với các tế bào ung thư biểu bì phôi và các tế bào

ung thư quái thai để tạo nên chuột thể khảm

(Brinster 1974, Mintz và Illmensee 1975,

Bradley 1984)

• Một kiểu chuyển genome khác ở động vật là

chuyển nhân nguyên từ một phôi vào tế bào

trứng chưa thụ tinh của một dòng nhận khác

một cách trực tiếp (Mc Grath và Solter 1983)

• Tiêm retrovirus vào các phôi chuột đã được nuôi cấy trước (Jeanish và Mintz 1974, Jeanish 1976)

• Trong những năm gần đây một số kỹ thuật chuyển gen khác được công bố:

 Phương pháp chuyển gen bằng cách sử dụng tế

bào gốc phôi (Grossler 1986),

 Phương pháp chuyển các đoạn nhiễm sắc thể

nguyên (ví dụ như chuột “transomic”, Richa và

Lịch sử của công nghệ tế bào gốc

• 1945, phát hiện ra tế bào gốc tạo máu

• 1958, Jean Dausset lần đầu tiên phát hiện kháng

nguyên tương hợp tổ chức mô ở người

• Thập kỷ 1960, xác định được các tế bào carcinoma phôi chuột là một loại tế bào gốc Khám phá ra trong não

trưởng thành có chứa các tế bào gốc có thể biệt hóa

thanh các tế bào thần kinh

• 1981, Evans và Kaufman và Martin phân lập được tế

bào gốc phôi từ khối tế bào bên trong của phôi túi

(blastocyst) chuột

• 1995-1996, tế bào gốc phôi linh trưởng có nhân lưỡng bội bình thường được phân lập từ khối tế bào bên trong của phôi túi và duy trì trên in vitro

Lịch sử của công nghệ tế bào gốc

• 1998, Thomson và cộng sự ở đại học

Wisconsin-Madison (Mỹ) tạo ra dòng tế bào gốc phôi người đầu tiên từ khối tế bào bên trong của phôi túi

• 1999, khẳng định khả năng chuyển biệt hóa

(transdifferentiation) hay tính mềm dẻo (plasticity) của

tế bào gốc trưởng thành

• 2001, tìm ra một số phương pháp định hướng tế bào

gốc biệt hóa trên in vitro tạo ra các mô có thể dùng cho ghép mô

• 2003, tạo được noãn bào từ tế bào gốc phôi chuột Điều này gợi ý rằng tế bào gốc phôi có thể có tính toàn năng, bằng thực nghiệm có thể làm một tế bào “trẻ lại”

• 2005, phát triển kỹ thuật mới cho phép tách chiết tế bào gốc phôi mà không làm tổn thương phôi

II Những thành tựu đạt được của CNSH

Động vật

Trên thế giới

• Ngày 5/7/1996 cừu Dolly ra đời là kết quả

công trình tạo dòng đầu tiên của Wilmut,

Keith Campbell.

II Những thành tựu đạt được của CNSH

• 2005, Hwang Woo Suk tạo một dòng chó

Suppy lông vàng từ tế bào tai của một con chó săn đực ba tuổi.

II Những thành tựu đạt được của CNSH

Động vật

Trên thế giới

• Vào tháng 6/2011, một công ty công nghệ

sinh học ở California (Mỹ) đã nuôi cấy thành công mạch máu nhân tạo trong phòng thí

nghiệm.

• Các nhà khoa học thuộc trường đại học

Cambridge (Anh) đã nuôi cấy thành công 3

loại tế bào tạo nên thành của mạch máu.

II Những thành tựu đạt được của CNSH

Động vật

Trên thế giới

• Các nhà khoa học người Anh đã tạo thành

công thận từ tế bào gốc.

• Các nhà khoa học thuộc trường Đại học

Edinburgh (Anh) đã tạo thành công thận nhân

tạo trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng

tế bào gốc từ màng ối ở người và bào thai của động vật

II Những thành tựu đạt được của CNSH

Động vật

Trên thế giới

• Các nhà khoa học thuộc Viện điều trị phục hồi Wake Forest (Mỹ) đã nuôi cấy gan trong

phòng thí nghiệm từ máu của dây rốn trẻ sơ

sinh và sử dụng chất collagen được lấy từ gan động vật để giúp kết nối các tế bào gan lại với nhau.

Nuôi cấy gan người trong phòng thí

nghiệm

Trên thế giới

• Các nhà khoa học thuộc Đại học Kyoto (Nhật Bản) cấy thành công tế bào thần kinh thính

giác nguyên bản trên cơ sở lợi dụng tế bào gốc

đa chức năng (iPS) từ da chuột

II Những thành tựu đạt được của CNSH

Động vật

Việt Nam

• Ngày 20/11/2009, PGS BS Nguyễn Thị Bình - Phó trưởng

bộ môn Mô - Phôi học, Đại học Y Hà Nội cho biết bộ môn

đã nuôi cấy thành công tấm biểu mô giác mạc thỏ Đề tài này thuộc đề tài nhánh cấp Nhà nước "Nuôi cấy tế bào

gốc" thuộc các lĩnh vực Nghiên cứu tủy xương, tuỵ, phôi thai, giác mạc

• Các nhà khoa học thuộc ĐH Khoa học tự nhiên TP HCM

đã thành công trong việc nuôi cấy tế bào mầm tinh trùng của chuột thành tinh trùng mở ra triển vọng điều trị vô sinh

ở nam giới Công trình nói trên do các nhà khoa học Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, Trương Định và Huỳnh Thị

Lệ Duyên thực hiện

II Những thành tựu đạt được của CNSH

Động vật

Việt Nam

• Trung tâm Công nghệ phôi, Học viện Quân y vừa

thành công trong nghiên cứu công nghệ nuôi cấy tinh trùng từ tinh tử để điều trị vô sinh nam giới

• Từ năm 2003 đến nay, các nhà khoa học Việt Nam

đã đạt được thành tựu nghiên cứu tế bào gốc với đối tượng nghiên cứu là gà, chuột và thỏ: gà Khảm - các

tế bào gốc từ phôi gà Lương Phượng( gà có lông

màu đỏ) đã được các nhà khoa học tiêm cho phôi của

gà ác tiềm (gà có lông trắng hoàn toàn) Gà con nở ra

là gà Khảm (con gà ác với bộ lông của gà Lương

Phượng)

II Những thành tựu đạt được của CNSH

Động vật

Việt Nam

II Những thành tựu đạt được của CNSH

Động vật

Những chú gà Khảm 1 ngày tuổi được các nhà khoa học

VN tạo ra với mục đích dùng

để sản xuất thuốc

Việt Nam

• Sau gần 2 năm nghiên cứu, đến tháng 8-2009, lần đầu tiên các nhà khoa học Trường ĐH Khoa học Tự nhiên – ĐH Quốc gia TPHCM đã thu

nhận và nuôi cấy thành công tế bào từ mô nhung hươu sao (Cervus Nippon) Thành công này đã

mở ra hướng ứng dụng mới trong y học và mỹ phẩm.

II Những thành tựu đạt được của CNSH

Động vật

Nguyễn Ngọc Như Băng đang xem xét quá trình chuyển động của tế bàonhung hươu với các thầy hướng dẫn là ThS Phan Kim

Ngọc, TS Lê Thanh Hưng.

Bệnh viện Truyền máu và Huyết học:

• Dùng tế bào gốc trong điều trị các bệnh lý huyết học

• Ca ghép tủy xương đầu tiên của Việt Nam được thực hiện vào tháng 7/1995 và thực hiện truyền tế bào gốc máu ngoại vi lần đầu từ tháng 10/1997

• Đã tiến hành ghép tế bào gốc lấy từ máu cuống rốn đầu tiên ở Việt Nam

• Hiện tại, trong kỹ thuật cấy ghép, Bệnh viện có 3 loại sản phẩm ứng dụng tế bào gốc từ tủy xương, tế bào gốc máu ngoại vi và tế bào gốc từ máu cuống rốn

• Bệnh viện đã thực hiện thành công trên 100 ca cấy ghép, trong đó gần một nửa là ở trẻ em, và chuyển giao thành công kỹ thuật này cho một số bệnh viện trong nước

II Những thành tựu đạt được của CNSH

Động vật

III.Những thuận lợi và khó khăn cho sự

phát triển CNSH Động vật nước ta

Thuận lợi

• Nay ta đã có phòng nuôi cấy đạt chuẩn (tại trường

ĐHKHTN Hà Nội), có nguồn nhân lực, đội ngũ cán bộ

có trình độ

• Có ngân hàng gửi tế bào gốc như MekoStem

• Vì sử dụng máy móc, công nghệ hiện đại nên tỉ lệ

thành công trong quá trình nuôi cấy tạo mô, tế bào, cơ quan là rất lớn

• Được sự giúp đỡ, ủng hộ của 1 số nước trên thế giới trong hướng nghiên cứu và nuôi cấy tế bào gốc để mở

ra các liệu pháp chữa trị bệnh và ứng dụng của con

người

nước ta đều được nhập khẩu từ các nước khác.

III.Những thuận lợi và khó khăn cho sự

phát triển CNSH Động vật nước ta

Khó khăn

• Hiện nay, khoa học vẫn chưa tìm ra phương thức hiệu quả để kiểm soát quá trình biệt hóa của tế bào gốc phôi nuôi trong ống nghiệm thành tế bào tốt chứ không phải tế bào ác.

• Ứng dụng chỉ dễ dàng thành công trong trường hợp các bệnh có thời gian để chờ, như các bệnh suy tủy xương, hay vá da do bỏng, ghép giác mạc chẳng hạn, nói tóm lại là những bệnh không

có sức ép thời gian.

III.Những thuận lợi và khó khăn cho sự

phát triển CNSH Động vật nước ta

Nguyên nhân

• Việt Nam vẫn chưa có Văn bản pháp qui về An toàn sinh học, đặc biệt là các sinh vật chuyển gen; bảo hộ quyền tác giả các phát minh trong CNSH cũng chưa có cơ sở pháp lý

• Vấn đề chuyển giao công nghệ và triển khai sản xuất các thành tựu về CNSH còn hạn chế vì tiềm lực công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp sinh học còn rất kém phát triển

• Việc khuyến khích, hỗ trợ và đầu tư cho doanh nghiệp

nhà nước và tư nhân sản xuất các sản phẩm và làm dịch

vụ CNSH hiện nay chưa có bước chuyển biến mạnh mẽ

III.Những thuận lợi và khó khăn cho sự

phát triển CNSH Động vật nước ta

Nguyên nhân

• Vấn đề dịch vụ CNSH của Việt Nam còn hạn hẹp vì quy

mô nghiên cứu và đặc biệt là khả năng sản xuất còn khá hạn chế

• Về đầu tư những gì chúng ta đã làm còn xa mới đáp

ứng được yêu cầu để CNSH thực sự có thể đóng góp cho sự phát triển của nền kinh tế quốc dân

• Lúng túng trong cách tổ chức thực hiện nên chậm được phát triển.

III.Những thuận lợi và khó khăn cho sự

phát triển CNSH Động vật nước ta

Khắc phục

• Bước đầu xây dựng được hệ thống tổ chức nghiên cứu,

đào tạo về CNSH động vật Xây dựng và triển khai kế

hoạch đào tạo cán bộ chuyên ngành CNSH trong và ngoài nước, kết hợp với việc nâng cao trình độ dân trí

• Phát triển quan hệ hợp tác quốc tế với các cơ sở nghiên cứu triển khai về CNSH của các nước trong khu vực và quốc tế

• Xây dựng được một số phòng thí nghiệm CNSH động vật tiếp cận một cách chọn lọc những thành tựu khoa học - công nghệ hiện đại và từng bước vận dụng chúng trong điều kiện cụ thể của Việt Nam

III.Những thuận lợi và khó khăn cho sự

phát triển CNSH Động vật nước ta

Khắc phục

• Sự cần thiết kết hợp giữa các đơn vị nghiên

cứu và các đơn vị kinh doanh

• Nghiên cứu ban hành các cơ chế chính sách

phù hợp để CNSH có thể triển khai mạnh, phát huy vai trò chủ đạo trong sự nghiệp phát triển nền kinh tế quốc dân (Y học, Nông nghiệp ) trong nền kinh tế tri thức.

III.Những thuận lợi và khó khăn cho sự

phát triển CNSH Động vật nước ta

IV.Tiềm năng của nền CNSH Động

vật

Tiềm năng công nghệ sinh học tế bào gốc

• Hiện tại, thế giới đã sử dụng công nghệ tế bào gốc

để sản xuất ra các sản phẩm dược mỹ phẩm có

nguồn gốc sinh học, thay thế cho các sản phẩm

của ngành công nghiệp hóa mỹ phẩm trong hoạt động thẩm mỹ và chăm sóc sắc đẹp.

• Đặc biệt, việc PGS.TS.BS Phan Toàn Thắng tìm

ra tế bào gốc từ màng dây rốn đã làm thế giới phải sửng sốt, mở ra triển vọng chữa trị nhiều bệnh tật, cũng như cải thiện, chăm sóc sắc đẹp ngay tại

Việt Nam

IV.Tiềm năng của nền CNSH Động

vật

Tiềm năng công nghệ sinh học hỗ trợ sinh sản

• Hỗ trợ sinh sản

• Nhật Bản: tạo ra tinh trùng từ tbg đa năng

• Ứng dụng kỹ thuật OPU (Ovum Pick up) trong việc sản xuất phôi bò in vitro

• Công nghệ sinh sản (Reproductive Biotech - RB)

Hỗ trợ sinh sản

• IVF và ICSI là những kỹ thuật nhằm làm tăng

tỷ lệ thụ tinh trong điều trị hiếm muộn

• ICSI (Intra-Cytoplasmic Sperm Injection) -

tiêm tinh trùng vào bào tương trứng - là

phương pháp mang lại hiệu quả thụ tinh cao với tỷ lệ 60 – 85%

• IVF (In Vitro Fertilization) nghĩa là thụ tinh trong ống nghiệm

Nhật Bản: tạo ra tinh trùng từ tbg đa năng

• Nhằm xác định cơ chế hình thành tế bào sinh sản ở động vật

• Hy vọng có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu nhằm tìm ra phương thuốc hữu hiệu chữa trị chứng vô sinh, căn bệnh cướp đi niềm hạnh

phúc của hàng triệu cặp vợ chồng trên thế giới.

Ứng dụng kỹ thuật OPU (Ovum Pick up)

trong việc sản xuất phôi bò in vitro

• Giúp thu nhận trứng từ bò cái sống có chất

lượng tốt mà không cần sát hại chúng.

• Nuôi trứng, thụ tinh, nuôi phôi, chuyển phôi vào bò cái nhận.

• So với kỹ thuật MOET thì kỹ thuật OPU/IVP

sẽ tạo ra một lượng bê con lớn hơn trong một khoảng thời gian giới hạn, ít phụ thuộc vào tình trạng sinh sản của bê cái cho trứng

Công nghệ sinh sản (Reproductive Biotech - RB)

• Nâng cao khả năng sinh sản của gia súc và tăng tốc độ cải thiện tiềm năng di truyền của gia súc

• Bảo tồn những nguồn gien quý, sắp tuyệt chủng…

• Những kỹ thuật chính:

 Thụ tinh nhân tạo (Artiicial Insemination)

 Cấy truyền phôi (Embryo Transfer)

 Thụ tinh trong vi giọt (Invitro Fertilization)

 Thu trứng trên buồng trứng (Ovum pick up)

 Xác định giới tính phôi (Embryo Sexing)

 Nhân bản (Cloning)

IV.Tiềm năng của nền CNSH Động

vật

Tiềm năng trong kỹ thuật di truyền

• Tạo các động vật hoặc tế bào – mô động vật có phẩm chất di truyền đặc biệt phục vụ công nghiệp dược phẩm và y – sinh học hiện đại (động vật

chuyển gen, nhân bản, tế bào gốc …)

• Xây dựng ngân hàng gen vật nuôi, thuỷ sản, động vật đặc hữu, hoang dã nhằm mục đích bảo tồn đa dạng sinh học và phát huy giá trị nguồn gen bản địa tại Việt Nam

• Sản xuất và thương mại hoá các kit sử dụng trong việc xác định nhanh và chính xác (DNA test) một

số bệnh ở gia súc, gia cầm, thuỷ cầm

IV.Tiềm năng của nền CNSH Động

vật

Tiềm năng công nghệ nuôi cấy tế bào, mô, cơ quan động vật

• Nuôi tinh trùng trong phòng thí nghiệm

• Nuôi cấy tim người

• Nuôi thịt trong phòng thí nghiệm

• Biến tế bào gốc thành tế bào ruột, tụy tạng

Nuôi cấy tim người

Nuôi thịt trong phòng thí nghiệm

Sản phẩm đầu tiên của thịt nuôi cấy chỉ trông giống thịt băm, các nhà nghiên cứu đang cố gắng tạo ra tảng thịt với đầy đủ mô cơ Tổ chức PETA trao thưởng 1 triệu USD cho nhà khoa học đầu tiên sản xuất và thương mại hóa được thịt nuôi cấy

Nuôi tinh trùng trong phòng thí nghiệm

-Có thể tạo nên tinh trùng chuột từ tế bào mầm

-Giúp sớm nuôi được tinh trùng của người trong phòng thí nghiệm.

Biến tế bào gốc thành tế bào ruột, tụy tạng

• Tế bào gốc có thể được biến thành tế bào

tuyến tụy vốn hết sức cần thiết để điều trị tiểu đường, cũng như tạo thành những lớp phức tạp trong tế bào ruột.

• Tiềm năng công nghệ sinh học động vật

trong chữa bệnh cho con người

– Bệnh tim

– Các cơ quan và mô nuôi cấy: tóc, răng , mắt…

– Chữa bệnh Alzheimer bằng tế bào thần kinh.

– Bệnh thoái hóa khớp.

– Ghép tế bào gốc chữa HIV

– Điều trị tổn thương thần kinh bằng tế bào gốc

IV.Tiềm năng của nền CNSH Động

vật

• Tiềm năng công nghệ vật liệu y sinh học

V Thách thức

• Trong nước:

– Hệ thống và qui mô các cơ quan khoa học vẫn theo

mô hình cũ

– Số lượng các cơ quan khoa học ít

– Phân bổ kinh phí còn nhiều tiêu cực và lãng phí

1/ So sánh kỹ thuật OPU, MOET?

Giống nhau: Là kỹ thuật sản xuất phôi invivo.

+ Kỹ thuật OPU (Ovum Pick up): Kỹ thuật thu trứng trên

buồng trứng, lấy nhiều lần những trứng chưa trưởng thành trên buồng trứng của thú sống Vì vậy làm tăng số lượng trứng thu được trên 1 thú cái cho trứng => Tăng số lượng trứng khai thác trên 1 thú cái và đẩy nhanh tiến bộ di truyền của thú cái.

Kỹ thuật OPU phức tạp hơn và đòi hỏi phải có một hệ thống

phòng thí nghiệm hiện đại hơn so với kỹ thuật MOET Và chi phí để tạo ra 1 phôi bò gấp hai lần so với dùng kỹ thuật MOET.

2/ Ngân hàng gửi tế bào gốc như MekoStem làm

nhiệm vụ gì? Thời gian có thể được là bao lâu? Để được chọn gửi mẫu tế bào gốc phải đạt tiêu chuẩn gì?

Nhiệm vụ: Thu thập, phân lập, bảo quản, biệt hóa và

cung cấp các tế bào gốc tạo máu từ máu dây rốn, các tế bào gốc biểu mô và tế bào gốc trung mô từ màng dây rốn

Ngân hàng tế bào gốc dây rốn là nơi cất giữ tế bào gốc được tách ra từ dây rốn để sau này nếu em

bé bị một bệnh cần dùng đến tế bào gốc thì đã có sẵn

tế bào gốc của mình – là loại tế bào phù hợp nhất

vì sẽ không bị hệ thống miễn dịch của cơ thể loại

bỏ Các tế bào gốc này còn có thể dùng chữa bệnh cho

bố mẹ, anh chị em… hoặc một bệnh nhân nào đó có các chỉ số xét nghiệm phù hợp