ứng dụng của sinh học phân tử môn sinh học phân tửtrường ĐH Nông Lâm Huế

bài thuyết trình Ứng dụng của sinh học phân tử ĐH Nông lâm HuếỨng dụng sinh học phân tử trong nông nghiệpỨng dụng sinh học phân tử trong chăn nuôiứng dụng sinh học phân tử trong công nghiệpứng dụng sinh học phân tử trong y tếứng dụng sinh học phân tử trong hóa họcứng dụng sinh học phân tử trong y họcứng dụng sinh học phân tử trong chế biến thực phẩm:Trong chế biến thực phẩm:việc chọn các chủng vi sinh vật có khả năng lên men tốt, đem lại hiệu quả cao là rất cần thiết. Các nghiên cứu sử dụng công nghiệp, di truyền phục vụ cho công nghệ lên men chủ yếu đi vào 2 hướng là:Phân tích di truyền các loại vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men, xác định các gen mã hoá cho các tính trạng mong muốn nhằm tạo ra năng suất và chất lượng sản phẩm lên menTạo ra các vi sinh vật chuyển gen phục vụ cho các quy trình lên men. Vd:+ trong sản xuất rượu, ngày nay người ta đã sử dụng các chủng vi sinh vật có khả năng tạo rượu cao và cho hương vị tốt. Phần lớn chúng được nghiên cứu tuyển chọn, lai tạo bằng công nghệ duy truyền+ đối với các sản phẩm lên men sữa như phomat và sữa chua, trước kia người ta thường sử dụng những vi sinh vật tự nhiên có mặt trong sữa để lên men, do vậy nên khó lòng kiểm soát được quá trình này và không có hiệu quả cao. Nhưng ngày nay nhờ có sinh học người ta đã tìm ra các chủng sinh vật mới có tính xác định và điều khiển được quá trình lên men như mong muốn. Người ta còn tìm ra những vi sinh vật có thể tổng hợp được các enzim chịu nhiệt, chịu axit…Sinh học đóng góp vào sản xuất và chế biến các loại sản phẩm như: Công nghệ sản xuất sữa, công nghệ sinh học trong chế biến tinh bột, sản xuất nước uống lên men: bia, rượu nho, rượu chưng cất… Sản phẩm chứa protein như: protein vi khuẩn đơn bào, protein từ tảo lam cố định đạm Cyanobacteria và vi tảoSản xuất các chất tăng hương vị thực phẩm như axit citric, axit amino, vitamin và màu thực phẩm, chất tăng vị ngọt thực phẩm,…Trong công nghiệp năng lượng:Thay thế nguồn nhiên liệu cổ sinh bằng nguồn nhiên liệu tái sinh. Nguồn nhiên liệu tái sinh như các phụ chế liệu nông lâm nghiệp tương đối rẻ được sử dụng thay cho dầu mỏ và có lợi cho môi trườngThay các quá trinhfkhoong sinh học truyền thống bằng hệ thống sinh học như tế bào hay enzym thực hiện phản ứng hay chất xúc tácThực vật có thể làm nhà máy sản xuất hoá chất như axit lactic, lysine và axit citric… và thực vật trong sản xuất plastic.Ứng dụng sinh học phân tử trong chẩn đoán, chữa trị ung thư; vai trò giải phẫu bệnh trong xét nghiệm sinh học phân tử ung thư; ứng dụng sinh học phân tử giải pháp dành cho phòng thí nghiệm lâm sàng và những dịch vụ mới được triển khai tại Bệnh viện Đa khoa MEDLATEC... là những nội dung được các giáo sư, tiến sỹ, bác sỹ trình bày tại hội nghị Ứng dụng sinh học phân tử trong chẩn đoán và điều trị do Bệnh viện Đa khoa MEDLATEC tổ chức chiều 257, tại Hà Nội.Chia sẻ về giá trị của kỹ thuật sinh học phân tử trong việc chẩn đoán, chữa trị cho bệnh nhân ung thư, phó giáo sưtiến sỹ Nguyễn Nghiêm Luật (Giám đốc chuyên môn, Bệnh viện Đa khoa MEDLATEC) cho biết: “Trong ung thư có thể có rất nhiều gen đột biến và loại đột biến khác nhau, tuy nhiên, không phải bất kỳ đột biến nào ở các gen có liên quan đến ung thư cũng ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị đích. Vì vậy, việc xác định các đột biến trên các gen có liên quan đến ung thư là yếu tố quyết định cho điều trị đích thành công. Hiện nay, các kỹ thuật sinh học phân tử, đặc biệt là kỹ thuật Pyrosequencing có thể giúp phát hiện các đột biến ở nhiều loại ung thư.Trên thực tế, các nghiên cứu hiện nay cho thấy, căn nguyên gây ung thư là do các loại đột biến gen. Do đó, điều trị ung thư không chỉ dừng ở các phương pháp kinh điển như phẫu thuật, xạ trị hay hóa trị mà thành tựu của khoa học y học đã mở ra cơ hội điều trị đích cho nhiều loại ung thư.

CHÀO MỪNG QUÝ THẦY, CÔ

ỨNG DỤNG CỦA SINH

HỌC PHÂN TỬ

ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP

Sử dụng các AND Marker trong phân tích di truyền

vật nuôi

• Ưu điểm:

- Cho phép sử dụng nguồn gen mà không làm

ảnh hưởng đến sự điều hòa biểu hiện tự nhiên

của gen

- Các ADN marker đặc biệt có ích khi các tính

trạng mong muốn có tính di truyền thấp: các

tính trạng khó định lượng (ví dụ như tính trạng

kháng bệnh ), các tính trạng biểu hiện theo

giới tính hay biểu hiện rất muộn trong quá

trình đời sống

1 LĨNH VỰC CHĂN NUÔI

• Mục đích:

- Dùng để đánh giá mức độ

biến động di truyền trong một

quần thể vật nuôi Nếu mức

biến động di truyền này còn

cao thì cần tiếp tục quá trình

ở lợn quy định chất lượng thịt nằm cách 18cm so với marker S0088

- Tính kháng bệnh marker ở

gà có liên quan đến các marker nhóm máu thuộc MHC (major

histôcmpatibilliti complex – phức hợp chính của

tương hợp mô)

Tạo các động vật chuyển gen

• Mục đích của việc sử dụng động vật chuyển gen:

- Dùng làm mô hình thí nghiệm cho các mô hình nghiên cứu các bệnh ở người VD: Người ta đã tạo được những dòng chuột

chuyển gen mang nhiều rối loạn di truyền cùng kiểu với các rối loạn di truyền ở người.Việc nghiên cứu các mô hình chuột

chuyển gen cho phép hiểu rõ cơ chế sinh hóa của rối loạn di

truyền tương ứng

Chuột chuyển gen hormone sinh trưởng bên phải)

ANDi- Chú khỉ rhesus chuyển gen được chào đời ngày 2-10- 2000

• VD: Để tăng sản xuất len ở cừu, người ta

chuyển các gen tổng hợp cistein của vi khuẩn vào cừu

Cừu chuyển gen

Elba- Thỏ chuyển gen protein

huỳnh quang màu xanh lá cây

Gà chuyển gen để nghiên cứu quá trình phát triển phôi

Tạo các cây trồng vận chuyển gen

Ưu điểm:

- Cho phép đưa vào thực vật một gen lạ thậm chí không có nguồn gốc thực vật, nó còn cho phép sản xuất với hàm lượng cao một protein chủ yếu của tế bào có cấu trúc

và đặc tính hoàn toàn thay đổi, điều đó

không bao giờ xảy ra trong tự nhiên.

2 LĨNH VỰC TRỒNG TRỌT

Ngô biến đổi gen giàu protein

- Nhiều loại cây trồng chuyển gen đã có khả năng kháng được sâu bệnh, kháng virut gây bệnh

Giống

đu đủ kháng bệnh đốm vòng

do virut

Tạo cây chuyển gen có những đặc tính quý:

- Tính bất dục đực của cây hoa màu

- Tính chịu hạn: Phát hiện này đã mở ra những triển vọng tạo dòng, phân tích và chuyển gen vào thực vật tạo các cây có

tính chịu hạn cao.

- Tạo màu sắc hoa dùng làm cảnh

Súp lơ chuyển gen

Giống lúa chịu hạn chịu lụt

1 ỨNG DỤNG TRONG CHẨN ĐOÁN BẤT THƯỜNG PHÔI

THAI, BỆNH UNG THƯ, BỆNH DI TRUYỀN

• Các bất thường trên gene gây các bệnh

nguy hiểm trong lúc mang thai Bệnh di

truyền và bệnh ung thư đã được chẩn đoán chính xác nhờ các kỹ thuật sinh học phân

tử Việc chẩn đoán này đã giúp hạn chế

các trẻ sơ sinh bất thường, sàng lọc bệnh nhân ung thư kháng thuốc, tư vấn sinh con

và hôn nhân, dự báo trước khả năng bị

bệnh ở trẻ em trong gia đình của những

người không may mang đột biến gene.

ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC

Hiện nay, các kỹ thuật

(Đức) có ưu điểm vượt

trội khả năng phát hiện

đột biến cao, thời gian

giải trình tự nhanh,

giúp chẩn đoán nguy

cơ mắc bệnh, tiên

lượng và điều trị ung

thư hiệu quả cho người

bệnh.

Điều trị bằng kỹ thuật xạ trí áp sát cho bệnh nhân mắc ung thư vòm họng.

(Ảnh: Dương Ngọc/TTXVN)

3 ỨNG DỤNG TRONG THỤ TINH NHÂN

TẠO

học trong sinh sản gồm kỹ thuật thụ

tinh trong ống nghiệm, vi tiêm tinh

trùng vào trứng, các nhà khoa học và bác sĩ đã mang lại hạnh phúc cho nhiều gia đình Nhiều đứa trẻ Việt Nam đã

được ra đời nhờ thụ tinh nhân tạo.

4 SẢN XUẤT THUỐC ĐẶC TRỊNH PHÁP Y VIRUT

• Ngoài ra, một số nhân tố kích thích tăng sinh

tế bào tiền thân tạo máu (GM-CSF, M-CSF)

cũng đã được thử nghiệm sản xuất nhờ công nghệ tái tổ hợp để ứng dụng giúp tăng sinh

tế bào bạch cầu hạt sau điều trị ung thư

máu

5 ỨNG DỤNG TẾ BÀO GỐC

• Tế bào gốc là những tế bào có khả năng phân

chia và biệt hóa thành nhiều loại tế bào khác

của cơ thể

• Tế bào gốc đang được ứng dụng để chữa các

bệnh về máu Bên cạnh đó, tế bào gốc từ mỡ

và các sản phẩm từ tế bào gốc đang từng

bước được ứng dụng lĩnh vực thẫm mỹ chăm

sóc sắc đẹp và đã mang lại hiệu quả điều trị

tích cực và được khách hàng đánh giá cao.

Ứng dụng trong làm đẹp

6 ỨNG DỤNG SẢN XUẤT CÂY DƯỢC LIỆU VÀ THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

• Nhờ sự kết hợp với công nghệ sinh học trong thực vật, di truyền chọn giống, công nghệ

cao trong canh tác, nhiều cây dược liệu đã

được nhân và trồng đại trà Rất nhiều loại

Hướng nghiên cứu tương lai

7 LiỆU PHÁP ĐiỀU TRỊ UNG

THƯ MỚI

• Một trong các xu hướng nghiên cứu

điều trị ung thư là liệu pháp tế bào tua được khám phá bởi nhà khoa học quá

cố Ralph M Steinman (giải Nobel Y

học năm 2011, ngay lúc ông qua đời) Ông là người xác định tế bào tua năm

1973 và là người ứng dụng liệu pháp

tế bào tua để tự điều trị ung thư tuyến tụy cho bản thân mình

nghiệm nghiên cứu vắc xin chống HIV

8 VẮC XIN THẾ HỆ MỚI

• Thế hệ mới của vắc xin hiện nay đang được

quan tâm là vắc xin nano Vắc xin này được tạo

từ hạt nano sinh học mang kháng nguyên vi rút

và phân tử kích hoạt miễn dịch theo ý muốn

Các kết quả cho thấy vắc xin nano đáp ứng

được các yêu cầu: giảm thiểu tác dụng phụ, tác dụng kéo dài, giảm liều và số lần tiêm Vì thế cần phải được đẩy mạnh nghiên cứu trong

tương lai.

9 DƯỢC LIỆU QUÝ

• Việc chọn lựa cây dược liệu quý, có tính chữa bệnh rõ ràng, và có tính kinh tế cao cần được ưu tiên Việc ứng dụng dược liệu cần được đánh giá bằng nghiên cứu khoa học Vấn đề bảo tồn các cây giống và

nghiên cứu tạo giống mới có hàm lượng hoạt chất cao hơn cần phải được quan tâm.

10 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ SỨC KHOẺ BỊNH PHÁP Y

LÃNG QUÊN

• Một trong những tác nhân gây bệnh bị lãng

quên không chỉ trong nước mà ngay cả thế giới

đó là ký sinh trùng

• Nguồn lây bệnh nói chung của ký sinh trùng là

từ thức ăn, thức uống, tập quán sinh sống kém

vệ sinh an toàn thực phẩm Rất nhiều ca nhiễm

ký sinh trùng như: giun đũa chó/mèo, giun

lươn, sán lá gan lớn, sán dải lợn/bò, … Nghiên cứu chu trình sống, sự di chuyển và ký sinh của tác nhân gây bệnh, và chẩn đoán chính xác

11 ỨNG DỤNG TRONG ViỆC KiỂM SOÁT THỪA CÂN, BÉO PHÌ

Mô hình tích luỹ mỡ

Qua quá trình sàng lọc hơn 100 loại thảo dược, Trung tâm nghiên cứu InterHealth Nutraceuticals (Mỹ) đã tìm thấy các hoạt chất sinh học thiên nhiên

từ Belaunja và Mangastin có tác dụng giảm tích tụ

và tăng ly giải mỡ trắng một cách an toàn và hiệu quả Đây được xem là bước đột phá trên cơ sở ứng dụng tiến bộ sinh học phân tử trong điều trị, kiểm soát thừa cân, béo phì

• Hiệu quả giảm cân của Belaunja và Mangastin

qua nghiên cứu lâm sàng

• Nghiên cứu lâm sàng về Belaunja và Mangastin được trường Đại học California Davis (Mỹ) công bố, cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm cân và các chỉ số BMI, vòng eo, hông sau 2 - 8 tuần sử Qua đó, giúp phòng ngừa các bệnh mãn tính nguy hiểm như: tim

mạch, tiểu đường

• Belaunja và Mangastin còn được chứng minh tính an toàn bởi không gây ra các tác dụng phụ như: rối loạn tiêu hóa, chán ăn, mệt mỏi, mất nước điện giải, ức chế thần kinh

12 ỨNG DỤNG TRONG CHẨN ĐOÁN

TRƯỚC SINH

 Kỹ thuật sinh học phân tử được ứng dụng trong y học với mục đích phát hiện các biến đổi vật chất di truyền (đột

biến gen) gây bệnh, còn được gọi là kỹ thuật di truyền

phân tử Nó bao gồm nhiều dạng và mức độ khác nhau, từ việc phát hiện những mất đoạn gen lớn, đến việc phát hiện những đột biến điểm trên gen, từ phát hiện những đột biến thường gặp, đến việc phát hiện cả những đột biến hiếm

gặp

 Chẩn đoán trước sinh cho những thai phụ có nguy cơ cao

và cho những gia đình có tiền sử bệnh di truyền đang trở thành vấn đề cấp thiết nhằm nâng cao chất lượng dân số

và giảm gánh nặng cho gia đình người bệnh

• Đến nay, đã có 86 trường hợp người mẹ có tiền sử sinh con mắc bệnh thiếu máu huyết tán beta

thalassemia thể nặng, đã được tư vấn và chẩn

đoán trước sinh cho lần mang thai tiếp theo,

trong đó có 22 trường

hợp thai nhi đã được

chẩn đoán mắc bệnh thể nặng và được tư vấn đình chỉ thai nghén.

• Trong chế biến thực phẩm:việc chọn

các chủng vi sinh vật có khả năng lên men tốt, đem lại hiệu quả cao là rất cần thiết Các nghiên cứu sử dụng công nghiệp, di truyền phục vụ cho công nghệ lên men chủ yếu đi vào 2 hướng là:

- Phân tích di truyền các loại vi sinh

vật sử dụng trong quá trình lên men, xác định các gen mã hoá cho các tính trạng mong muốn nhằm tạo ra năng suất và chất lượng sản phẩm lên men

- Tạo ra các vi sinh vật chuyển gen

phục vụ cho các quy trình lên men

ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

-Công nghệ sản xuất sữa, công nghệ sinh học trong chế biến tinh bột, sản xuất nước uống lên men: bia, rượu nho, rượu chưng cất…

- Sản phẩm chứa protein như: protein vi khuẩn đơn bào, protein từ tảo lam cố định đạm Cyanobacteria

và vi tảo

- Sản xuất các chất tăng hương vị thực phẩm như axit citric, axit amino, vitamin và màu thực phẩm, chất tăng vị ngọt thực phẩm,…

- Thay thế nguồn nhiên liệu cổ sinh bằng nguồn

nhiên liệu tái sinh

- Thay các quá trình không sinh học truyền thống

bằng hệ thống sinh học như tế bào hay enzym thực hiện phản ứng hay chất xúc tác

xử lý các nguồn ô nhiễm các hoạt

động cần thiết và tất yếu.Chính vì vậy con người đã ứng dụng sinh học phân

tử vào xử lý các chất thải,tạo ra môi trường xanh xạch đẹp

ỨNG DỤNG TRONG MÔI TRƯỜNG

2 XỬ LÍ CHẤT THẢI NƯỚC

XIN CHÀO TẠM BiỆT

VÀ HẸN GẶP LẠI