SINH SẢN VÔ TÍNH

Khoa học sự sống” – cái tên đó gần như nói lên hết nội dung cũng như mục đích nghiên cứu của ngành Sinh học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CHUA HỌC TỰ NHIÊN

I TỔNG QUAN

I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

I.2 SINH SẢN VÔ TÍNH

I.3 LƯỢC SỬ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU

II TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN

III NỘI DUNG

III.1 SINH SẢN VÔ TÍNH TỰ NHIÊN

III.1.1Hình Thức Sinh Sản Vô Tính Tự Nhiên ở Động Vật Không Xương

III.1.1.1 Nảy chồi

III.1.1.2 Phân mảnh

III.1.1.3 Nhân đôi

III.1.1.4 Tái sinh

III.1.1.5 Trinh sản

III.1.1.5.1 Trinh sản đơn bội

III.1.1.5.2 Trinh sản lưỡng bội

III.1.2Hình Thức Sinh Sản Vô Tính Tự Nhiên ở Động Vật Có Xương Sống

III.2 SINH SẢN VÔ TÍNH NHÂN TẠO - NHÂN BẢN VÔ TÍNH

III.2.1 Khái Niệm

III.2.2Phân Loại

III.2.2.1 Tách Phôi

III.2.2.1.1 Tách phôi làm đôi

III.2.2.1.2 Tách phôi thành từng tế bào riêng rẽ

III.2.2.1.3 Ý nghĩa

III.2.2.2 Chuyển Nhân

III.2.2.2.1 Giới thiệu

III.2.2.2.2 Nguyên lý và quy trình cơ bản

III.2.2.2.3 Một số kỹ thuật chuyển nhân được ứng dụng phổ biến

III.2.2.2.4 Sự phát triển của phôi sau khi chuyển nhân

III.2.2.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thành công của kỹ thuật chuyển nhân

III.2.2.2.6 Hiệu quả của kỹ thuật chuyển nhân

III.2.3 Đạo Lý Sinh Học Trong Nhân Bản Vô Tính

III.3 THÀNH TỰU VÀ ỨNG DỤNG

III.3.1THÀNH TỰU

III.3.2ỨNG DỤNG

III.3.2.1 Ứng dụng trong nông nghiệp

III.3.2.2 Ứng dụng khác của nhân bản

III.3.2.3 Ứng dụng trong y-sinh học

IV KẾT LUẬN

V TÀI LIỆU THAM KHẢO

VI TỔNG QUAN

I.4 ĐẶT VẤN ĐỀ

“Khoa học sự sống” – cái tên đó gần như nói lên hết nội dung cũng như mục đíchnghiên cứu của ngành Sinh học Đã từ lâu sự sống vận hành theo quy luật tự nhiêncủa nó với bao nhiêu hiện tượng kỳ thú và đôi chút bí ẩn Từ đó ngành sinh học pháttriển nhằm khám phá và làm sáng tỏ hơn các hiện tượng trên, cũng như tìm raphương pháp để phần nào tác động lên sự sống, đem tới cho cuộc sống muôn vànđiều kỳ thú và tốt đẹp hơn

Các sinh vật đã ra đời, tồn tại và phát triển qua một thời gian dài, với nhiều sự tiếnhóa, thay đổi để thích nghi với những biến động của môi trường Một yêu cầu đượcđặt ra là làm sao để duy trì được số lượng loài còn sống, như vậy mới có thể duy trìnòi giống và phát triển Để làm được điều này buộc sinh vật phải thực hiện một chứcnăng sống của mình đó chính là Sinh sản!

Trong tự nhiên, có hai hình thức sinh sản phổ biến là Sinh sản vô tính và Sinh sảnhữu tính Mỗi hình thức phù hợp với từng bâ ̣c tiến hoá của sinh vâ ̣t Thông thường,ở những loài có mức đô ̣ tiến hoá thấp, thường sử du ̣ng hình thức sính sản vô tính;còn ở những loài có mức đô ̣ tiến hoá cao hơn thì sử du ̣ng hình thức sinh sản hữutính Vâ ̣y mô ̣t vấn đề đă ̣t ra là ta ̣i sao khi trình đô ̣ khoa ho ̣c kỹ thuâ ̣t ngày càng pháttriển cao hơn, thì các nhà khoa ho ̣c la ̣i có xu hướng nghiên cứu trên các loài đô ̣ng vâ ̣t

bâ ̣c cao – thâ ̣m chí trên cơ thể con người - nhằm ta ̣o ra các thế hê ̣ bằng hình thứcsinh sản vô tính Vâ ̣y chứng tỏ sinh sản vô tính ngày càng thể hiện được tầm quantrọng trong nghiên cứu khoa học và việc nghiên cứu, mở rộng và áp dụng sinh sản

vô tính để phục vụ cho mục đích của con người là rất cần thiết Nhưng viê ̣c áp du ̣ngsinh sản vô tính vào viê ̣c ta ̣o ra các cá thể mới có phù hợp với quy luâ ̣t tự nhiên và

đa ̣o lý sinh ho ̣c hay không là mô ̣t câu hỏi lớn đã và đang được bàn luâ ̣n xôn xaotrong giới khoa ho ̣c và những giới quan tâm

I.5 SINH SẢN VÔ TÍNH

Bản chất của sinh sản vô tính là quá trình nguyên phân Ở đây, có sự phát triển củamột cá thể mẹ qua nhiều lần phân bào nguyên nhiễm, tiếp theo là sự tách rời mộtphần cá thể ấy, để hình thành nên một cơ thể con Cad tế bào con nhận được bộ gennguyên vẹn từ tế bào mẹ ban đầu, đến lượt mình, chúng lại cho ra các thế hệ con cái

tiếp theo (Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, 2006, Công nghệ sinh học người và động vật).

I.6 LƯỢC SỬ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU

 Năm 1885, August Weismann, Đại học Freiberg, đưa ra giả thuyết: thông tin

di truyền của tế bào giảm bớt khi chúng biệt hóa, được gọi là Thuyết chấtmầm Germ plasm theory)

 Năm 1888, Wilhelm Roux kiểm chứng thuyết này, ông phá hủy một trong hai

tế bào của phôi hai tế bào bằng một mũi kim nóng Kết quả: tế bào còn lạihình thành một nửa phôi Những thí nighệm nói trên đã ủng hộ thuyết củaWilhelm

 Năm 1894, Hans Dreisch tách các tế bào phôi từ phôi 2-4 tế bào của nhímbiển (sea urchin) và quan sát khả năng phát triển thành ấu trùng nhỏ Kết quảnày bác bỏ thuyết của Wilhelm Roux

 Năm 1901: Hans spermann – nhà phôi học người Đức, đại học Fribury táchphôi 2 tế bào của sa giông thành 2 phần của chúng phát triển thành 2 ấu trùnghoàn chỉnh

 Năm 1982: ông tách phôi bì sa giông ở giai đoạn ở giai đoạn 2 tế bào của mỗi

tế bào phát triển thành cơ thể trưởng thành

 Năm 1952: Robert Briggs và Thomas J.Ving (Viện nghiên cứu ung thư)tạodòng một con ếch bằng cách cấy nhân tế bào giai đoạn của phôi vào trứngchưa thụ tinh đã loại nhân Trứng phân cắt nhưng không phát triển

 Năm 1962: John Gordan ( đại học Oxford ) đã tạo dòng thành công ếchtrưởng thành và thành thục sinh dục từ tế bào ruột của 1 con ếch trưởng thànhkhác đã biệt hóa

 Năm 1984: Steen Millodson ( Đan mạch ) tạo dòng cừu bằng cách chuyển 1

tế bào của phôi tế bào của trứng vào tế bào trứng chưa thụ tinh đã loại nhân

Ba trong số 4 phôi được chuyển vào vòi trứng cừu cái và phát triển thànhnhững tế bào con khác nhau về di truyền Thậm chí ông còn trộn các tế bàophôi của những loài khác nhau với hi vọng tạo ra các cá thể lai cừu dê và cừu

bò Rõ ràng các thí nghiệm của ông đã chứng minh rằng có thể chuyển tạodòng động vật có vú bằng cách chuyển nhân

 Năm 1986 Willaden đã tạo dòng 1 con bò bằng cách sử dụng các tế bào phôi

đã biệt hóa 1 tuần

 Năm 1997: Ra đời cừu Dolly, động vật có vú đầu tiên được tạo ra từ phươngpháp sinh sản vô tính Con người bắt đầu đóng vai của Chúa.Năm 1998: Các nhà nghiên cứu của trường đại học Wisconsin lần đầu tiêntạo ra được các tế bào gốc phôi, mở ra con đường cho sự sản xuất “theo nhucầu” các mô cho cấy ghép

 Tháng 1.2002: Một nhóm nghiên cứu ở bang Texas thực hiện sinh sản vô tínhlần đầu tiên một con mèo sau khi đã từ chối thực hiện làm một con chó vôtính

 Tháng 12.2005: Tại Mỹ và Italy, các nhà nghiên cứu thông báo rằng các thínghiệm về sinh sản vô tính người đang được tiến hành Tuy nhiên, đây chẳngqua chỉ là một trò đùa

 Tháng 10.2003: Tại Trung Quốc, các bác sỹ thông báo sự thụ thai đầu tiênbằng kỹ thuật “chuyển nhân” Nhân của trứng của một nữ bệnh nhân vô sinhđược cấy vào trong trứng đã được loại bỏ nhân của một phụ nữ khác Phươngpháp này rất giống với sinh sản vô tính đã vấp phải sự phản đối kịch liệt.

 Tháng 12.2003: Các nhà nghiên cứu của bệnh viện nhi Boston tạo ra các tinhtrùng từ các tế bào gốc và sử dụng chúng để tạo ra một phôi

 Tháng 2.2004: Các nhà khoa học Hàn Quốc tạo ra các tế bào gốc phôi từ mộtphôi người thu được bằng phương pháp sinh sản vô tính

 Tháng 3.2004: Một nhà nghiên cứu của trường đại học Harvard nuôi 17 dòng

tế bào gốc lấy từ các phôi dư thừa được tạo ra từ các thụ thai trong ốngnghiệm đã hoàn tất

 Tháng 4.2004: Một nhóm nghiên cứu người Nhật Bản thông báo sự ra đờicủa một con chuột nhắt không cần bố mà chỉ cần các trứng từ chuột mẹ Đây

là kỹ thuật tự sản, một cơ chế sinh sản mà người ta từng cho rằng không thểthực hiện ở động vật có vú

 Tháng 6.2004: Các nhà nghiên cứu của một bệnh viện đa khoa Chicago tách

12 dòng tế bào gốc của các phôi người có chứa các bất thường về gien Pháthiện này đã thúc đẩy nghiên cứu về các phương pháp chữa trị các loại bệnh ditruyền

 Tháng 9.2004: Một phụ nữ người Bỉ cho ra đời một em bé sau khi được tiếnhành tự ghép mô trứng được trữ lạnh từ trước Đây là thực nghiệm đầu tiênthuộc loại này

 Tháng 1.2005: Một phụ nữ Rumani 66 tuổi sinh con Bà là người phụ nữ giànhất sinh con

 Tháng 5.2005: Nhóm nghiên cứu người Hàn Quốc của tiến sỹ Hwang suk khẳng định đã sử dụng các phôi người bắt nguồn từ sinh sản vô tính đểtạo ra các tế bào gốc theo nhu cầu của các bệnh nhân bị các loại bệnh khácnhau

Woo- Tháng 8.2005: Các nhà nghiên cứu người Hàn Quốc khẳng định đã tạo rađược chó sinh sản vô tính đầu tiên

 Họp nhóm phân tích đề tài, lập đề cương (28/2/2009)

 Tham khảo ý kiến của Giảng viên về Đề cương (02/3/2009)

 Sữa chữa Đề cương (02/3/2009)

 Phân chia nhiệm vụ cho từng thành viên theo nội dung Đề cương (02/3/2009)

 Tổng hợp Tài liệu từ sách và internet (02/3/2009 – 09/3/2009)

 Tổng hợp bài viết thành phần (09/3/2009)

 Hoàn chỉnh bài báo cáo lần 1 (16/3/2009)

 Tham khảo ý kiến của Giảng viên về bài báo cáo (17/3/2009)

 Sửa chữa và hoàn chỉnh bài báo cáo lần 2 (18/3/2009)

VIII NỘI DUNG

III.4 SINH SẢN VÔ TÍNH TỰ NHIÊN

III.1.3 Hình Thức Sinh Sản Vô Tính Tự Nhiên ở Động Vật Không Xương

III.1.1.1 Nảy chồi : các chồi phát triển đủ lớn sẽ tách rời

khỏi cơ thể me ̣ Trong vài trường hợp, cá thể con không rời khỏi cơ thể me ̣, chúng hợp thành mô ̣t tâ ̣p đoàn ngày càng lớn(quần thể san hô, tâ ̣p đoàn Vonvox…) (Phan Kim Ngọc,

Phạm Văn Phúc, 2006, Công nghệ sinh học người và

động vật)

Hình 1.Hydra

http://images.google.com.vn/imgres?

01.jpg&imgrefurl=http://www.micrographia.com/specbiol/cnidari/hydrozo/hydr0100/hydra-

imgurl=http://www.biology.wustl.edu/plant/simplealgalsystems1.jpg&imgrefurl=http://www.sinhhocvietnam.com/vn/modules.php%3Fname%3DNews%26file

%3Darticle%26sid

%3D1057&usg= 02e4DIGupWZIupctzPQrYw9HiSQ=&h=267&w=400&sz=45&hl=vi&start=1&um=1&tbnid=ditR4701f9nkJM:&tbnh=83&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Dt%C3%A2%CC%A3p%2B%C4%91oa%CC%80n%2BVolvox%26hl

%3Dvi%26sa%3DN%26um%3D1

Hình 2.Tập đoàn có hình cầu với hàng nghìn tế bào

III.1.1.2 Phân mảnh : Cá thể me ̣ phân ra thành 2 hay nhiều phần bằng nhau, mỗiphần pháy triển thành cá thể mới Hải quỳ phân chia bằng hình thức này Ở giunđốt, nơi đầu mút thân sẽ ta ̣o thành cá thể mới, đầu và cơ quan thu ̣ cảm sẽ hìnhthành trước khi cá thể bố me ̣ phân mảnh Da ̣ng biến tấu khác được thấy ở bo ̣tbiển: mô ̣t số tế bào chuyên biê ̣t trở thành chồi mầm, chồi mầm được giải phóng,

phát triển thành cá thể mới (Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, 2006, Công nghệ sinh học người và động vật)

http://images.google.com.vn/imgres?

imgurl=http://images.nld.com.vn/images/uploaded/nvhung/2009/01/23/5-ngay-hon-20000-luot-khach-tham-

chan2.jpg&imgrefurl=http://www.nld.com.vn/20090123120332977P0C1077/hai-quan.htm&usg= _3liMS5ZKBFfffDMrOAKAXWCQlM=&h=300&w=400&sz=40&hl=vi&start=8&um=1&tbnid=ei0Gz0LuCdM23M:&tbnh=93&tbnw=124&prev=/

Công nghệ sinh học người và động vật)

Hình 4 Một tế bào ban đầu, nhân phân chia, tế bào chất phân chia và hình thành 2 tế bào mới.

http://www.ekcsk12.org/faculty/jbuckley/regbio/mitosisqz.html

III.1.1.4 Tái sinh : Đó là hiê ̣n tượng tái ta ̣o mô ̣t phần cơ thể khi bi ̣ huỷ hoa ̣i.Điều này thấy rõ ở sao biển: khi bi ̣ đứt mất mô ̣t cánh, cánh này sẽ được mo ̣c la ̣i.Bản thân sự tái sinh như vừa mô tả không được

xem là sinh sản vì không ta ̣i nên cá thể mới

Nhưng trong mô ̣t số trường hợp, cũng con sao

biển nói trên, khi bi ̣ cắt thành nhiều phần thì

những mảnh nhỏ có dính mô ̣t phần trung tâm sẽ

tái sinh thành những con sao biển mới Hiê ̣n

tươ ̣ng này chính là mô ̣t kiểu sinh sản vô tính

(Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, 2006, Công

searchcourse=trinh+s%E1%BA%A3n)

HÌnh 6 So sánh sự khác nhau giữa trứng bình thường và trứng trinh sản

Tùy thuộc vào trạng thái di truyền của trứng khi sự phát triển của phôi bắt đầu mà có

2 hình thức trinh sản: đơn bội và lưỡng bội

III.1.1.5.1 Trinh sản đơn bội: Nhân của trứng trải qua các lần phân chia giảmnhiễm bình thường và tế bào trứng mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n), khôngqua thụ tinh nhưng vẫn phát triển thành phôi rồi thành cơ thể đơn bội

( Nguyễn Sỹ Mai,1988, Những kiễn thức cơ bản về di truyền học) Ví dụ như:

ong, kiến, tò vò và một số rệp, nhện…

Thường những cơ thể này có sức sống kém và hoàn toàn vô sinh nhưng đặc biệt

ở ong và một số loài không xương sống, trinh sản đơn bội lại làm xuất hiệnnhững con đực hữu thụ bình thường, chúng là những giao tử đã được “cơ thểhóa” có khả năng sản xuất tinh trùng không qua giảm phân ( Nguyễn Sỹ

Mai,1988, Những kiến thức cơ bản về di truyền học)

III.1.1.5.2 Trinh sản lưỡng bội: Ở một số động vật không xương sống như rận

nước ( Daphnia ) và rệp cây (Aphis) vốn bình thường vẫn sinh sản hữu tính

nhưng khi gặp điều kiện sống không thuận lợi có thể chuyển sang trinh sảnlưỡng bội Chúng sinh ra những trứng không qua giảm phân chứa 2n nhiễmsắc thể và trứng không qua thụ tinh phát triển thành cơ thể trưởng thành Cơ

thể tạo ra hoàn toàn giống bố mẹ Ở một số loài phụ thằn lằn núi Armenia

cũng cón hiện tượng này, trong quần thể của chúng hoàn toàn không có giốngđực ( Nguyễn Sỹ Mai,1988, Những kiễn thức cơ bản về di truyền học)

Ở một số loài động vật thường gặp như giáp xác, trùng bánh xe và một số loàicôn trùng như rệp cây, ong và kiến Hiện tượng trinh sản xảy ra bình thường trongtoàn bộ vòng đời hoặc một số khâu trong chu trình sống gọi là trinh sản tự nhiên và

cơ thể tạo thành có thể là lưỡng bội như ở rệp cây (Aphidae), rệp nho (Philoxer), Daphia, Ostracoda, côn trùng cánh thẳng, cánh màng, da gai và giun tròn.

(http//www.bioportfolio.com/indepth/Parthenogenesis.html)

III.1.4 Hình Thức Sinh Sản Vô Tính Tự Nhiên ở Động Vật Có Xương Sống

Sinh sản vô tính là một hình thức tương đối hiếm ở động vật có xương sống.Nguyên nhân là hiện tượng này chưa được tìm hiểu rõ Lợi ích trước mắt của sinhsản vô tính là giúp quần thể phát triển nhanh chóng trong điều kiện ổn định Trongkhi đó, sinh sản hữu tính giúp sinh vật thích nghi nhanh hơn với sự thay đổi của điềukiện môi trường

Một số sinh vật dị giao tử (heterogamy), vừa có khả năng sinh sản vô tính, vừa cókhả năng sinh sản hữu tính, tùy thuộc vào điều kiện môi trường

Sinh đôi cùng trứng ở người được xem là hình thức tạo dòng vô tính tự nhiên.Trường hợp này xảy ra rất ít, nguyên nhân chưa được tìm hiểu rõ ràng, mặc dù vềhình thức, hợp tử phân đôi thành hai tế bào phôi, từ đó hình thành nên hai cá thể,phát triển song song trong tử cung của người mẹ

Các hiện tượng đa sinh nhiểu hơn hai cá thể rất hiếm gặp trong tự nhiên

Loài tatu (armadillo) chỉ rụng trứng duy nhất

trong chu kỳ một năm Sau khi trứng được thụ

tinh, phôi phân chia nguyên nhiễm tạo thành 4

tế bào phôi, mỗi tế bào cho ra một con Như

vậy, có bốn con (đôi khi nhiều hơn) ra đời từ

một phôi ban đầu, tất cả tatu vừa được sinh ra

một lứa đều có bộ máy di truyền như nhau, và

tất nhiên cùng giới tính

Hình 7 Tatu Dasytus Bellus

(Bolivia, 2001)

(Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, 2006, Công nghệ sinh học người và động vật)

Trinh sản: Ở động vật có xương sống, trinh sản tự nhiên ở bò sát như thằn lằn đá

(Lacerta saxicola) và ở gà tây trong điều kiện tự nhiên có đến 40% trứng không thụ

tinh có khả năng phát triển, nhưng chỉ có tỉ lệ nhỏ phát triển thành gà con Trong

bệnh học người, trinh sản có thể là nguồn gốc của một số u quái Và người ta có thểdùng nhiều tác nhân khác nhau như thay đổi nhiệt độ, pH, độ muối, tác nhânhóa học hay cơ học để tác động vào trứng để không xảy ra quá trình thụ tinh nhưngvẫn phát triển thành cơ thể gọi là trinh sản nhân tạo Ví dụ khi trứng đã thành thụcbằng xử lí lạnh hoặc axit, đặc biệt đối với những trứng đẻ vào nước.

( http://elearning.hueuni.edu.vn/mod/searchbook/searchall.php?

searchcourse=trinh+s%E1%BA%A3n )

Một vài loài còn có khả năng biến đổi từ giới tính này sang giới tính khác bởi sựbiến động của chu kỳ hormone, khi nồng độ estrogen xuống thấp, cá thể bộc lộ cáctính trạng và hoạt động như con đực khi estrogen tăng cao chúng lại có biểu hiệnnhư con cái

Năm 1954, tại trại thí nghiệm Belvins (Mỹ), M Olsen phát hiện trong điều kiện bìnhthường đã xuất hiện một tỷ lệ nhất định trứng gà chưa hề được thụ tinh (gà tây trắngBelvins) Nhưng vẫn có khả năng phát triển thành phôi Ở một số loài khác, sự trinhsản có những biến tầu và được coi là trinh sản không hoàn toàn, bao gồm các hiệntượng mẫu sinh (gynogenesis), phụ sinh (androgenesis) và trinh sản giá(hybriogenesis)

 Mẫu sinh : Gần giống sự trinh sản thướng, cá thể con được sản sinh cùng cơchế như trinh sản, nhưng trứng cần phải được kích hoạt bởi một tinh trùng đểphát triển Tuy nhiên, tinh trùng không đóng góp bất kỳ nguyên liệu di truyềnnào cho thế hệ con non Ở những quần thể thiếu con đực, sự hoạt hóa trứngđược thực hiện bằng cách con cái sẽ giao phối với những con đực của loàinào đó có mỗi quan hệ gần gũi nhất

Hiện tượng mẫu sinh được Hubbs phát hiện vào năm 1932 ở các loài cá vược

đẻ con Mollienesia formosa và sau đó Golovinskaia, Rômashov (1974) ơhatshiện ở cá diếc bạc (Carassius

auratus gibelio) Một kỳ giống

thuộc giống Ambystoma cũng sinh

sản theo hình thức mẫu sinh, mặc

dù đổi khi chúng có sự thụ tinh

thực sự bởi con đực, nhưng rất

hiếm (khoảng một phần triệu

trường hợp giao phối), điều này

giúp đổi mới vốn gen loài

Hình 8.Kỳ giông Ambystoma

(Jim Bogart, 2003)

 Phụ sinh : Đây là quá trình tạo ra một cá thể lưỡng bội chỉ chứa thông tin ditruyền của con đực do vậy, quần thể loài phụ sinh chỉ bao gồm những conđực Tinh trùng của chúng sẽ được thụ tinh với trứng của loài có quan hệ gầngũi Chẳng han, loài cá A nobillis sẽ thụ tinh với trứng của loài Cyprinnuscarpio để tạo hợp tử, hợp tử phát triển tạo thành phôi Phôi chỉ chứa nguyênliệu di truyền của con đực A, nobillis Rõ ràng, A nobillis chỉ mượn trứngcủa Cyprinus carpio để phát triển loài.

 Trinh sản giả : Nhiều tác giả gọi là trinh sản lai, bởi hiện tượng này khônghoàn toàn là sinh sản vô tính mà còn có tính chất bán dòng, hay nửa dòng(hemiclonal), với một nửa bộ gen được truyền cho thế hệ tiếp theo và mộtnửa còn lại được thay thế

Trong những loài trinh sản giả, con cái giao phối với con đực và cả hai đềuđóng góp nguyên liệu di truyền cho con của chúng Nhưng khi những con cáitrưởng thàn, các trứng do chúng sản xuất không chứa nguyên liệu di truyền từcha, mà chứa một bản sao chính xác nguyên liệu di truyền từ mẹ Quá trìnhsinh sản tiếp tục thì cứ mỗi thế hệ sẽ mang một nửa vốn di truyền từ mẹ vàmột nửa vốn di truyền từ cha

Hình thức nói trên thường thấy ở chủng cá Poeciliopsis

Hình 9

(Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, 2006, Công nghệ sinh học người và động vật)

III.5 SINH SẢN VÔ TÍNH NHÂN TẠO - NHÂN BẢN VÔ TÍNH

III.2.3 Khái Niệm

Nhân bản vô tính là kỹ thuật tạo ra một cá thể mới mà không cần sự kết hợp giữahai giao tử đực và cái, mà chỉ cần một cá thể đơn lẻ có nhiều cách để thực hiệnnhưng có hai cách được đánh giá tỷ lệ thành công và phổ biến là tách phôi vàchuyển nhân.

III.2.4 Phân Loại

III.2.2.1 Tách Phôi (Embryo Splitting)

Tách phôi: Một phôi được tách (in vitro) bằng vi thao tác thành hai phần (hay nhiềuhơn) gọi là kỹ thuật tách phôi, được phát triển đầu tiên bởi Willadsen (1979) vớiphôi cừu và ngày càng được biến đổi, hoàn thiện để phục vụ chăn nuôi, làm tăng sốlượng phôi

III.2.2.1.2 Tách phôi làm đôi

Phôi có thể được tách bởi lưỡi dao nhỏ (microknife) (Williams và cs, 1982), hoặcbằng hai mũi pipette thủy tinh (Ozil và vs, 1982; Willadsen và Godke, 1984) Tuynhiên, một vài trường hợp, có thể tách phôi thành 3 hay 4 phần tương đối bằng nhau.Phôi sau khi được tách làm đôi (phôi nửa _ half-embryo ) hoặc được bọc bởi màng

ZP hoặc không, trước khi được chuyển vào mẹ nhận

Tỷ lệ mang thai trong hai trường hợp này khác nhau đôi chút Ở một số loài, cácphôi nửa phải được đặt vào trong màng ZP bởi chúng có xu hướng kết hợp và dunghợp vào nhau khi tiếp xúc, hình thành phôi khảm lớn hơn Chưa có bằng chứng nào

về những khiếm khuyết sau khi sinh cũng như những bất thường khác biểu hiện ởthế hệ con cái khi thực hiện quy trình này Có thể sử dụng nhều phương pháp để táchphôi ở mỗi giai đoạn khác nhau, chẳng hạn dùng enzyme (phương pháp hóa học);các yếu tố vật lý (siêu âm, laser…) hay tách bằng tác động cơ học (sử dụng dao haycác pipette) Tuy nhiên phương pháp cơ học vẫn được coi là tiện dụng và an toànhơn cả

a Điều kiện của phôi

Chỉ nên chọn các phôi được xác định chắc chắn là phát triển bình thường

Giai đoạn cuối của phôi dâu (phôi dâu già) hoặc giai đoạn đầu của phôi nang (phôinang sớm), khi khối tế bào đủ lớn và chưa biệt hóa sẽ cho kết quả tách đôi cao hơn

Hình 10 Hai con bê đầu tiên ra đời từ kỹ thuật cắt phôi tại Việt Nam

Viện chăn nuôi quốc gia – Từ Liên, Hà Nội, 2005

Nếu tách ở giai đoạn phôi dâu, chỉ cần chia hai khối mầm phôi; nếu cắt ở giaiđoạn phôi nang, cần chú ý ngoài phần nhân ra, thì phần lá nuôi (trophoblast)cũng phải được tách kèm Khi chia cắt phôi ở các giai đoạn muộn hơn, tế bàophôi đã biệt hóa hình thành nên các lá phôi, lúc này xác suất cho một cơ thể trọnvẹn khó được đảm bảo, thông thường thai bị chết trước khi sinh

Có hai cách để cố định phôi, thứ nhất: cho các phôi bám vào đáy đĩa thao tác(như trình bày ở trên); cách thứ hai: sử dụng hai holding pipette cố định hai phôicùng một lúc tại vị trí gần nhau sao cho thuận tiện thao tác Chú ý cách nhận biết(tốt nhất là đánh dấu) để tránh nhầm lẫn trong thao tác giữa phôi tốt (lấy nhân) vàphôi còn lại chỉ để lấy vỏ

Thao tác phôi theo quan điểm thứ nhất (a) (b) Dao cắt Dao cắt Pipette giữ Màng

ZP Khoảng không quanh noãn tương Lá nuôi Khoang phôi Tế bào gốc phôi

Khi phôi được cố định, dùng lưỡi dao cắt màng trong suốt, mở rộng vết cắt bằngpipette gạt, dùng micropipette hút nhân phôi (mầm phôi) ra ngoài Cố định nhânphôi để cắt làm hai phần Hút một nửa đưa trở lại màng trong suốt vừa cắt, cònnửa kia đưa vào màng trong suốt khác của trứng đã loại nhân trước đó Các màngtrong suốt sẽ tự chúng hàn gắn lại sau đó để bảo vệ phôi (Ozil và vs, 1982) TheoElsdel và Seidel (1983) không cần đưa nhân phôi ra ngoài Sau khi cố định phôi,cắt mở màng trong suốt và tiến hành chia ngay nhân phôi khi chúng còn ở trongmàng Hút một nửa nhân ra ngoài cấy vào một màng khác của trứng đã loại nhân,nửa nhân còn lại đã có sẵn màng của chính nó Hai nửa phôi nói trên sẽ phát triểnbình thường thành hai phôi mới Thời gian tiến hành càng nhanh càng tốt, cốgắng trong khoảng 20 phút cho một phôi (Vlanov và cs, 1987) Cần chú ý khichuyển phôi vào vỏ trứng, tránh không để tế bào sót, rơi rụng

Hình 12 Cắt phôi theo quan điểm thứ nhất

Thao tác phân tách phôi theo quan điểm thứ hai

- Gắn dao cắt vào hệ thống vi thao tác sao cho mũi dao thẳng góc với đáy đĩaPetri

- Đưa phôi vào đĩa có chứa sẵn 200-300 ml dung dịch nuôi cấy, đợi 3-5 phút,phôi sẽ bám xuống đáy của đĩa

- Sau khi phôi đã cố định và được quan sát rõ (dưới kính hiển vi phóng đại nhỏ),

di chuyển bộ phận dao cắt xuống gần phôi, tăng độ phóng đại lên dần

- Lưỡi dao cho thấp xuống từ từ và đặt vào đúng giữa khối tế bào (giữa phôi),nếu là phôi nang phải cân đối để có thể chia 1/2 lá phôi cho mỗi nửa

- Cho dao thấp xuống nữa hướng tới đáy đĩa; khi dao đã chạm tới đáy: phôi đãđược cắt (điều khiển lưỡi dao chuyển động nhanh, dứt khoát)

- Chuyển phôi sang dung dịch nuôi cấy khác Hạn chế mọi tác động mạnh, khôngcần thiết vì phôi sau khi cắt rất mỏng manh và đã bị tổn thương Yêu cầu cả haiphương pháp trên phải đảm bảo mỗi nửa phôi có được ít nhất từ 40 đến 45%khối tế bào phôi còn nguyên vẹn Điều này cần lưu ý người thao tác về việc lựachọn dụng cụ cắt

Sử dụng các dao cắt có chất lượng không tốt có thể phá vỡ từ 20-30% các tế bàophôi, với các loại dao tốt, tỷ lệ này có thể chỉ 10-15% Sau khi cắt, phôi đượcnuôi cấy trong môi trường mới từ 2-3 giờ trước khi đem cấy

c Khả năng sống của phôi nửa (half-embryo)

Nhìn chung, nếu cắt phôi làm đôi và chuyển vào mẹ nhận thì số lượng con nontạo ra cao hơn so với cấy phôi nguyên (do số lượng được tính chung tăng gấpđôi), nhưng rõ ràng, khả năng sống của mỗi phôi nửa thấp hơn phôi nguyên, lý

do chưa được tìm hiểu kỹ Có thể vì sinh khối tế bào phôi nửa ít hơn phôi nguyênnên tín hiệu tạo ra kháng với hoàng thể yếu hơn Tín hiệu này rất cần thiết cho sựduy trì, phát triển của thai sau này

Hình 13 Cắt phôi theo quan điểm thứ 2

Sau khi được tạo ra, các phôi nửa có thể được chuyển vào mẹ nhận của cùng loài

ở dạng tươi hay đưa vào đông lạnh để bảo quản Lưu ý rằng những tổn thươngcủa đông lạnh, giải đông càng làm khả năng sống của phôi nửa giảm đi hơn nữa

(Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, 2006, Công nghệ sinh học người và động vật)

III.2.2.1.2 Tách phôi thành từng tế bào riêng rẽ

a Giới thiệu

Đây là kỹ thuật sử dụng hệ thống vi thao tác để tách rời các tế bào của phôi giaiđoạn sớm (thường là 2-4 hay 8 tế bào) và mỗi tế bào sẽ phát triển (trong một vỏtrứng mới- nếu là động vật hữu nhũ) thành một cơ thể hoàn chỉnh với điều kiệnthích hợp bởi chúng có tính toàn thế Đó chính là cơ sở có tính nguyên tắc của

kỹ thuật này

Những thí nghiệm tạo dòng động vật bằng tách phôi thành các tế bào riêng rẽđầu tiên được bắt đầu từ thế kỷ XIX Năm 1891, Hans Diresch đã tách rời các tếbào phôi giai đoạn hai tế bào của nhím biển (sea urchin) bằng cách lắc với nướcbiển, những tế bào rời đã phát triển thành những cá thể riêng biệt Hơn mườinăm sau, một thí nghiệm tương tự với kết quả cũng tương tự được lập lại bởiHans Spemann, nhưng trên đối tượng kỳ giông

Các thí nghiệm thời đó chưa kiểm soát được nhiệt độ cũng như hệ thống thaotác, hóa chất chưa tốt, nên kìm hãm sự ứng dụng của phương pháp này trên độngvật hữu nhũ Thành công tách phôi đầu tiên trên gia súc với mục đích nhânnhanh những loài có giá trị được tiến hành bởi Willasden (1979) và Ozil và cs(1982) Đến nay, kỹ thuật này đã được ứng dụng thành công ở chuột nhà, chuộtcống, thỏ, cừu, bò, heo và khỉ Rhesus

b Quy trình

 Tạo phôi: Chọn phôi ở giai đoạn sớm, các phôi này có thể đượcthu nhận bằng cách gội rửa tử cung con vật hay tạo ra trong phòngthí nghiệm

 Tách rời các tế bào: Các tế bào giai đoạn này liên kết với nhau kháyếu nên để tách rời chúng, có thể dùng enzyme trypsin hoặc lắcnhẹ trong môi trường ổn nhiệt, đồng thời không có các ion Ca2+ và

Mg2+

 Đóng gói tế bào phôi: Để các tế bào phát triển thành phôi, chúngđược bao bởi lớp ZP Các ZP có thể được tạo ra bằng cách hút bỏnoãn bào của tế bào trứng cùng loài hay khác loài, hoặc ZP nhântạo

 Nuôi cấy: Nuôi phôi in vitro đến giai đoạn blastocyst và cấytruyền vào mẹ nhận đã gây động dục đồng pha

(Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, 2006, Công nghệ sinh học người và động vật)

III.2.2.1.3 Ý nghĩa

 Việc tăng số lượng phôi bò từ một phôi ban đầu giúp cho người chănnuôi có nhiều bê hơn, đặc biệt là những bê giống nhau về di truyền Điềunày rất có lợi cho việc đánh giá chính xác kiểu di truyền hoặc một yếu tốnào đó của điều kiện ngoại cảnh, ảnh hưởng đến năng suất hay kiểu hình(phenotype) của vật nuôi nói chung Một cặp sinh đôi cùng trứng có giátrị bằng cả nhóm đối chứng 10-25 hoặc nhiều hơn các bê bình thườngkhác

 Tách phôi giúp cho việc xác định giới tính sớm của vật nuôi

 Giúp cho các vấn đề nghiên cứu cơ bản và ứng dụng khác phát triển Tuynhiên, số lượng phôi tăng lên từ kỹ thuật tách, cắt không nhiều Mộtchiến lược thao tác khác được đưa ra là chuyển nhân tế bào (nucleartransfer) hay cấy nhân tế bào (nuclear transplantation)

Hình 14 Ảnh chụp thao tác tách phôi chuột giai đoạn hai tế bào bằng

micropipette

(Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, 2006, Công nghệ sinh học người và động vật)

III.2.2.2 Chuyển Nhân (Nuclear Transfer)

Chuyển nhân (2n) – Nuclear transfer (khác với chuyển gen - gene transfer ) là mộtphương thức điển hình của vi thao tác trong tạo dòng vô tính Khác với vi tiêm tinhtrùng, nhân tế bào sinh dưỡng của cơ thể trưởng thành (hay của tế bào phôi) đượcthu nhận và chuyển vào trứng trưởng thành (đã loại bỏ nhân) Kỹ thuật này giúp tạocác dòng tế bào mới, và nếu tiếp tục phát triển, một ” phôi ” mới sẽ hình thành để