TIỀM NĂNG VÀ THÁCH THỨC CHO NỀN CNSH VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG………………… TIỂU LUẬN TIỀM NĂNG VÀ THÁCH THỨC CHO NỀN CNSH VIỆT NAM Trang LỊCH SỬ CỦA NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT Ngành công nghệ sinh học động vật có nhiều phân ngành nhỏ phân ngành lại có lịch sử phát triển riêng Sau hai phân ngành bật:  Lịch sử khoa học chuyển gen động vật  Lịch sử công nghệ tế bào gốc 1.1 Lịch sử khoa học chuyển gen động vật Vào thập niên 1970 thí nghiệm nghiên cứu thực với tế bào ung thư biểu bì phôi tế bào ung thư quái thai Tạo nên chuột thể khảm, brinster 1974, mintz iiiimensee 1975, Bradley 1984) Trong động vật thể khảm tế bào nuôi cấy lấy từ dòng chuột đưa vào phôi dòng chuột khác quần tự phôi trực tiếp cách tiêm trực tiếp phôi giai đoạn phôi nang chuột thể khảm trưởng thành có thẻ sinh đóng góp tế bào từ bố mẹ khác biểu tính trạng dòng kiểu gen chuyển genome khác động vật chuyển nhân nguyên từ phôi vào tế bào trứng chưa thụ tinh dòng nhận khác cách trực tiếp (mc grath solter 1983) động vật biến đổi gen chuyển nhân dược tạo mà không cần kỹ thuật tái tổ hợp and chúng kiện quan trọng việc làm sang tỏ chế diều hòa di truyền động vật có vú Bước phát triển kỹ thuật chuyển gen thực cách tiêm retrovirus vào phôi chuột nuôi cấy trước (jeanish mintz 1974, jeanish 1976) thông tin di truyền virus chuyển cách hiệu vào genome động vật nhận sau it lâu kỹ thuật sử dụng retrovirus làm vector cho đoạn dna ngoại lai đặc biệt phát triển(stuhmann 1984) sủ dụng retrovirus vật truyền trung gian viêc chuyển gen tạo nên hiên tượng kháng mức cao Tuy nhiên kích thước gen chuyển bị giới hạn trình tự virus làm nhiễu biểu hiên Trang gen chuyển năm bên cạnh dna virus có lợi có yêu cầu tách dòng locus dính vào Trong năm gần số kỹ thuật chuyển gen khác công bố: phương pháp chuyển gen bầng cách sử dụng tế bào gốc phôi(grossler 1986) phương pháp chuyển đoạn nhiến sá thể nguyên(ví dụ chuột transomic, richa va lo 1988) chuyển gen trực tiếp vào tinh trùng kết hợp với thụ tinh in vitro(lavitrano 1989) nhiên, phương pháp vi tiêm dna vào tiền nhân hợp tử phương pháp có hiệu sử dụng rộng rãi để tạo động vật chuyển gen sử dụng phương pháp gen chuyển có chiều dài 50kb virus sinh vật tiền nhân thực vật động vật không xương sống động vật có xương sống chuyển vào genome động vật có vú chúng biểu ỏ tế bào sinh dưỡng tế bào sinh sản 1.2 Lịch sử công nghệ tế bào gốc Vào kỷ XIX nhiều nhà nghiên cứu thực nghiệm châu âu nhận thấy số tế bào động vật với tác động chúng tạo loại té bào khác suốt trình phát triển Vào nhứng năm đầu kỷ XX tế bào gốc thực khám phá người ta nhận thấy số tế bào tạo tế bào máu Lịch sử khoa học tế bào gốc gắn liền với tiến trình nghiên cứu tế bào gốc người động vật dựa vào tiềm biệt hóa đa dạng tế bào, nhà nghiên cứu chia tế bào gốc thành số loại khác nhau! Trong đề cập nhiều tế bào gốc toàn năng, chúng có nhìu giai đoạn phát triển phôi sớm với tế bào gốc toàn năng, tế bào ban đầu có thẻ hình thành hẳn cỏ thể hoàn chỉnh Vào thời kỳ đầu năm 1900:một dấu ấn bật trình nghiên cứu ứng dụng té bào gốc cấy ghép tủy xương thông qua việc sử dụng tế bào gốc trưởng thành Vào năm 1958 Jean Dausset lần phát kháng nguyên tương hợp tổ chức mô người Trang II THÀNH TỰU 2.1 Ở nước Một thành tựu khoa học gây tiếng vang lớn vào cuối TK 20 - Ngày 5/7/1996 cừu Dolly đời kết công trình tạo dòng Wilmut, Keith Campbell - Cừu Dolly ĐV có vú nhân từ TB soma ( TB tuyến vú) thể trưởng thành - Cho thấy thành công kỹ thuật dung hợp TB nhờ “ nhân cho” làm dừng Go - 1998, Dolly giao phối với David ( xứ Wales ) – theo tạp chí Science News => 13/04/1998 sinh cừu Bonnie  24/03/1999, Dolly tiếp tục sinh thêm hai cừu đực cừu khoẻ mạnh - 2001, phôi người tạo dòng ( gđ 4-6TB ) Cty Advanced Cell Technology ( Mỹ ) 14/02/2003, Dolly chết bệnh viêm phổi - 2004, chuột Ralph tạo dòng từ nhân TBTK khứu giác - 2005, Hwang Woo Suk tạo dòng cho Suppy lông vàng từ TB tai chó săn đực ba tuổi… Vào tháng 6/2011 công ty công nghệ sinh học California (Mỹ) nuôi cấy thành công mạch máu nhân tạo phòng thí nghiệm Các nhà khoa học thuộc trường đại học Cambridge (Anh) nuôi cấy thành công loại tế bào tạo nên thành mạch máu Nhóm nghiên cứu sử dụng tế bào da bệnh nhân để tạo loại tế bào mạch máu khác Đột phá giúp nuôi cấy nhiều loại mạch máu phòng thí nghiệm Mạch máu nhân tạo sử dụng để cấy Trang vào bệnh nhân tim mạch, bệnh thẩm tách thận hay thay mạch máu bị tổn thương sau tai nạn Các nhà khoa học người Anh tạo thành công thận từ tế bào gốc Đây bước tiến đột phá, giúp bệnh nhân cấy ghép thận từ tế bào thể Các nhà khoa học thuộc trường Đại học Edinburgh (Anh) tạo thành công thận nhân tạo phòng thí nghiệm cách sử dụng tế bào gốc từ màng ối người bào thai động vật Thận nhân tạo có chiều dài 0,5cm, tương đương với kích cỡ thận thai nhi bụng mẹ Các nhà khoa học Mỹ nuôi cấy thành công gan người phòng thí nghiệm Các nhà khoa học thuộc Viện điều trị phục hồi Wake Forest (Mỹ) nuôi cấy gan phòng thí nghiệm từ máu dây rốn trẻ sơ sinh sử dụng chất collagen lấy từ gan động vật để giúp kết nối tế bào gan lại Nuôi cấy gan người với Các nhà khoa học thuộc Đại học Kyoto (Nhật Bản) cấy thành công tế bào thần kinh thính giác nguyên sở lợi dụng tế bào gốc đa chức (iPS) từ da chuột Giáo sư Ito Shoua Shinya Yamanaka thuộc Đại học Kyoto dẫn đầu nhóm nghiên cứu thực công tác nuôi cấy tế bào thần kinh thính giác nguyên sở tế bào iPS tạo từ tế bào da chuột 2.2 Ở Việt Nam Trong giai đoạn nghiên cứu tế bào gốc có hỗ trợ từ phía Singapore thông qua Tiến sĩ Phan Toàn Thắng, chuyên gia hàng đầu lĩnh vực tế bào gốc Hiện TS Thắng điều hành công ty công nghệ sinh học Singapore chuyên công nghệ tách tế bào gốc từ dây cuống rốn Tại TP.HCM, kế hoạch xây dựng trung tâm nghiên cứu đại y học tái sinh (regenerative medicine) có tế bào gốc triển khai Trang Thạc sĩ Phan Kim Ngọc thuộc Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM người tiên phong việc tạo dòng tế bào gốc phôi người, nhằm thực nghiên cứu lâm sàng điều trị cho bệnh nhân Ông nghiên cứu việc tách tế bào gốc từ sinh thiết bệnh nhân ung thư sử dụng marker (dấu ấn) kháng thể đặc biệt; tế bào phân loại tế bào ung thư (Cancer Stem Cell- CSC) công trình giai đoạn nghiên cứu tế bào gốc phạm vi giới Nhóm TS Ngọc tìm hiểu đặc điểm gây ung thư tế bào này, nhằm tìm cách điều trị ung thư Các dự án đặt tảng cho việc thương mại hóa tế bào gốc tương lai Việt Nam Ngoài công trình nghiên cứu mình, TS Ngoc cộng ông xuất nhiều sách giáo khoa kỹ thuật phòng thí nghiệm nghiên cứu tế bào gốc để đẩy mạnh việc nghiên cứu tế bào gốc Việt Nam Với bước đột phá liệu pháp gene Trung Quốc phát triển mạnh nước khác, năm ngoái Trung tâm Liệu pháp Gene Việt Nam thành lập Bệnh viện Bạch Mai (Hà Nội) Ngày 20/11/2009, PGS BS Nguyễn Thị Bình - Phó trưởng môn Mô - Phôi học, Đại học Y Hà Nội cho biết môn nuôi cấy thành công biểu mô giác mạc thỏ Đề tài thuộc đề tài nhánh cấp Nhà nước "Nuôi cấy tế bào gốc" thuộc lĩnh vực Nghiên cứu tủy xương, tuỵ, phôi thai, giác mạc Các nhà khoa học thuộc ĐH Khoa học tự nhiên TP HCM thành công việc nuôi cấy tế bào mầm tinh trùng chuột thành tinh trùng mở triển vọng điều trị vô sinh nam giới Công trình nói nhà khoa học Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, Trương Định Huỳnh Thị Lệ Duyên thực Các nhà khoa học TP HCM hoàn thiện kỹ thuật xử lý màng ối thai nhi để nuôi cấy tế bào da, giác mạc trị bỏng, viêm giác mạc Thành tựu mở hướng Trang cho việc ứng dụng công nghệ sinh học điều trị y tế Đây kết nghiên cứu Phòng thí nghiệm Nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc, ĐH Khoa học tự nhiên TP HCM thác sĩ Phan Kim Ngọc làm chủ nhiệm đề tài Những người đàn ông tinh trùng, từ có nhờ công nghệ Trung tâm Công nghệ phôi, Học viện Quân y vừa thành công nghiên cứu công nghệ nuôi cấy tinh trùng từ tinh tử để điều trị vô sinh nam giới Đây trung tâm nước nuôi cấy thành công tinh tử biệt hóa thành tinh trùng Từ năm 2003 đến nay, trình nghiên cứu tế bào gốc, nhà khoa học Việt Nam đạt thành tựu nghiên cứu tế bào gốc với đối tượng nghiên cứu gà, chuột thỏ Như tạo gà Khảm: tế bào gốc từ phôi gà Lương Phượng( gà có long màu đỏ) dược nhà khoa học tiêm cho phôi gà ác tiềm( gà có long trắng Những gà Khảm ngày tuổi hoàn toàn) Gà nở gà Khảm( gà ác với nhà khoa học VN tạo lông gà Lương Phượng) với mục đích dùng để sản xuất thuốc Một nghiên cứu khác chuột chiếu xạ liều 900 Rơnghen Chỉ sau tuần, chúng bị chế hết tủy xương, hồng cầu, bạch cầu tế bào máu bị phá hủy Nhưng lấy tế bào gốc từ phôi chuột tiêm vào chuột bị chiếu xạ chúng cứu sống – chứng minh tế bào gốc tạo máu, hay nói cách khác , thay tế bào bị chết thể tế bào gốc Từ năm 2007, nhóm nhà khoa học môn sinh lý học công nghệ sinh học động vật, phòng thí nghiệm nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc Trường ĐH Khoa học Tự nhiên TP.HCM bắt đầu nghiên cứu nuôi cấy tế bào mô từ nhung hươu Dùng tế bào gốc điều trị bệnh lý huyết học Bệnh viện Truyền máu Huyết học:Ca ghép tủy xương Việt Nam Bệnh viện Truyền máu huyết học thực vào tháng 7/1995 thực truyền tế bào gốc máu ngoại vi lần đầu từ Trang tháng 10/1997 Sau đó, Bệnh Viện Truyền máu Huyết học TPHCM tiến hành ghép tế bào gốc lấy từ máu cuống rốn Việt Nam Hiện tại, kỹ thuật cấy ghép, Bệnh viện Truyền máu huyết học có loại sản phẩm ứng dụng tế bào gốc từ tủy xương, tế bào gốc máu ngoại vi tế bào gốc từ máu cuống rốn Bệnh viện thực thành công 100 ca cấy ghép, gần nửa trẻ em, chuyển giao thành công kỹ thuật cho số bệnh viện nước III NHỮNG THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN CHO NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT 3.1 Thuận lợi: Trước để lấy tế bào gốc người ta thường phải lấy từ tủy, xương máu, lấy từ dây rốn thai nhi hủy thai nhi để lấy tế bào gốc Các cách gặp nhiều vấn đề đạo đức, số lượng tế bào gốc không nhiều Trong cách lấy từ màng lót cuống rốn đạt hàng loạt tính ưu việt Điểm trẻ sơ sinh có cuống rốn thường bị vứt đi, cách lấy đơn giản không phức tạp lấy phận khác Việc lấy tế bào gốc cuống dây rốn không gây nguy hiểm tính mạng cách khác Trong màng lót cuống rốn có đủ hai tế bào biểu mô trung biểu mô mà nơi khác khó có lúc hai loại Do tế bào gốc màng lót cuống rốn biệt hóa thành nhiều loại tế bào tủy, sụn, xương, … Quá trình lưu giữ, bảo quản đông lạnh dây rốn dễ dàng, rẻ tiền Trong điều kiện VN, chi phí lưu giữ dây cuống rốn 20 năm khoảng từ 1.500 – 2.000 USD Không vi phạm y đức, không gây tổn thương cho mẹ trình thu giữ dây rốn Kỹ thuật nuôi cấy không phức tạp tốn nên nước phát triển sớm áp dụng việc sử dụng cuống rốn Trang Khi cần người bệnh dùng tế bào tách từ cuống rốn để điều trị bệnh như: Bỏng, gãy xương, teo cơ, tiểu đường, liệt tủy, tai biến mạch máu não, nhồi máu tim, Alzeimer, Parkinson… Tiêm tế bào gốc vào nếp nhăn da có tác dụng chống lão hóa, dùng phương pháp cho việc chăm sóc sắc đẹp thẩm mỹ Nguồn cung cấp dây rốn vô tận rẻ tiền Trên giới năm có khoảng 100 triệu trẻ em sinh ra, thu giữ tất số dây rốn này, với chiều dài trung bình 50 cm, ta quấn vài vòng quanh trái đất.Và từ dây cuống rốn ta thu hàng tỉ tế bào gốc ! Con người có ngân hàng tế bào gốc khổng lồ với chi phí chẳng đáng bao Tính kháng nguyên miễn dịch tế bào lấy từ dây cuống rốn thấp nên khả thải ghép thấp, phù hợp để ghép tế bào gốc cho thân, đồng loại (đặc biệt người huyết thống) mà sử dụng thuốc ức chế miễn dịch Ứng dụng tế bào gốc điều trị tạo bước đột phá lớn bệnh mà lâu y học bó tay, người khỏe mạnh trẻ lâu nhờ khả chống lão hóa tế bào gốc “Tuổi già” “suy tế bào gốc” Chống lão hóa tế bào gốc coi tương lai y học đại Cuống rốn quà tạo hóa tặng cho người nguồn dự trữ để trì sống “sửa chữa” kịp thời tế bào “quá đát” Nay ta có phòng nuôi cấy đạt chuẩn( trường DHKHTN Hà Nội), có nguồn nhân lực, đội ngũ cán có trình độ Có ngân hang gửi tế bào gốc MekoStem Mở đường trị bệnh :cấy ghép mô, tế bào, quan để chữa bệnh: tim, bệnh máu trắng, thoái hóa thần kinh… Trang Thúc đẩy nhanh thời gian chữa bệnh: bị hư giác mạc, ta phải chờ người hiến tặng giác mạc thay thế, ta nuôi cấy giác mạc để chữa trị Giúp cho gia đình muộn có hy vọng Vì sử dụng máy móc, công nghệ đại nên tỉ lệ thành công trình nuôi cấy tạo mô, tế bào, quan lớn Được giúp đỡ, ủng hộ số nước giới hướng nghiên cứu nuôi cấy tế bào gốc để mở liệu pháp chữa trị bệnh ứng dụng người Chúng ta phát triển sau nước khác có lợi tránh thất bại người trước Ví dụ việc đời ngân hàng TBG MekoStem, nơi lưu giữ TBG màng dây rốn máu dây rốn Trong đó, nước phát triển trước có ngân hàng lưu giữ máu dây rốn gần lưu giữ thêm màng dây rốn 3.2 Khó khăn Hạn chế nguồn nhân lực: Ở nước ta, số lượng cán nghiên cứu nhân viên kỹ thuật CNSH động vật Mặt khác, đề tài nghiên cứu liên quan đến CNSH động vật lại cán khoa học lớn tuổi chủ trì nên lực tiếp cận, nắm bắt công nghệ tất nhiên hạn chế, đó, chế hoạt động khoa học nay, cán trẻ có điều kiện tiếp cận phát huy tác dụng Do vậy, khả tạo thêm nguồn nhân lực chậm Thêm vào đó, CNSH đưa vào chương trình giảng dạy nhiều trường đại học giáo trình học tập, trang thiết bị giảng dạy thiếu không đồng bộ, trình độ giáo viên lại hạn chế Hạn chế đầu tư: CNSH động vật lĩnh vực đòi hỏi đầu tư cao tập trung cho thiết bị kinh phí hoạt động Mặc dù Nhà nước quan tâm nhìn chung phòng thí nghiệm chưa đồng bộ, kéo dài, nguồn nhân lực phân tán Ở số phòng thí nghiệm đầu tư tương đối đại lại thiếu cán vốn hoạt động nên chưa sử dụng sử dụng với công suất thấp, lãng phí Trang 10 - Nghiên cứu thử nghiệm sản xuất phôi bò invitro xác định trước giới tính 4.3.TIỀM NĂNG TRONG KỸ THUẬT DI TRUYỀN 4.3.1.Thế hệ thứ hai công nghệ sinh sản bò Bằng cách sử dụng siêu âm, tượng nang noãn phát triển bò khám phá mô tả rõ ràng, điều cho phép hiểu rõ điều khiển chu kỳ động dục sinh sản gia súc Siêu âm vượt qua kỹ thuật khám (qua) trực tràng điều kiện thực tiễn để đánh giá, mô tả nâng cao khả sinh sản bò hai quy mô cá thể toàn đàn Siêu âm sử dụng hiệu nhằm đánh giá cấu trúc hoạt động buồng trứng, chẩn đoán bệnh đường sinh sản đực cái, khám phá mang thai bất thường, xác định khả sống phôi bào thai, xác định mang thai đôi, dự đoán giới tính thai chẩn đoán sớm mang thai, chết phôi/thai… (Ginther, 1998) Siêu âm công cụ chẩn đoán sớm xác sử dụng để cải thiện hiệu sinh sản đàn bò giúp nâng cao khả quản lý sinh sản đàn bò Tỷ lệ thụ thai thấp tỷ lệ chết thai vấn đề chung chăn nuôi bò sữa, đặc biệt điều kiện chăn nuôi thâm canh Để tối ưu hóa sinh sản gia súc, siêu âm hình ảnh sử dụng để mô tả xác tình trạng sinh sản cá thể Nhờ vậy,quyết định người chăn nuôi hay biện pháp xử lý xác hiệu nhằm rút ngắn khoảng cách hai lứa đẻ giúp bò sớm lên giống trở lại sau sinh Sự kết hợp đa xuất noãn, cấy truyền phôi GTNT từ đực cho phép việc nhân nhanh hệ sau từ bò ưu tú di truyền Tuy nhiên, ET GTNT thể hữu ích đặt điều kiện tốt chăn nuôi, dinh dưỡng quản lý Một yếu tố hạn chế MOET biến động khó dự đoán số nang noãn phát triển sau xử lý kích dục tố (Mapletoft Hasler, 2005) Thực tế, có tiến đạt gây đa xuất noãn, số phôi (có thể sử dụng ET) trung bình bò cho phôi hai thập niên qua (Galli cs, 2003; Thibier, 2005) Cũng GTNT, Trang 26 quy trình MOET thúc đẩy phát triển kỹ thuật gây động dục rụng trứng đồng loạt nhằm giúp cho toàn quy trình xử lý thuận tiện rút ngắn Chuyển phôi vào thời điểm cố định chuyển phôi đông lạnh trực tiếp quy trình sử dụng rộng rãi giới Tuy nhiên, MOET đắt, phần lớn chi phí nhân công xử lý hormone Vì lý đó, MOET tiếp tục sử dụng mạnh trại bò giống hạt nhân 4.3.2.CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CHĂN NUÔI - CƠ HỘI VÀ THÁCH THỨC TRÊN THẾ GIỚI HIỆN NAY  Ứng dụng CNSH chăn nuôi góp phần “nuôi dưỡng” người kỷ 21: Theo FAO, quốc gia châu Á có khoảng 3,3 tỷ người sản xuất 17g protein động vật/người/ngày Trong Mỹ, trung bình người tiêu thụ khoảng 65-70g protein động vật/ngày Ước tính, nhu cầu đạm động vật toàn giới khoảng 55g/người/ngày Không thể sử dụng kỹ thuật chăn nuôi năm 1940’s để cung cấp đủ nhu cầu đạm động vật cho gần 7,4 tỷ người Dân số giới tiếp tục tăng nhanh đến mức khoảng tỷ vào năm 2020 10 tỷ vào năm 2030, nhu cầu thịt, trứng, sữa ngày gia tăng Trong đó, ứng dụng CNSH chăn nuôi, nhanh chóng cải thiện khả sinh trưởng, sản xuất sinh sản gia súc, từ sản xuất nhiều sản phẩm chăn nuôi có giá trị dinh dưỡng cao (thịt, trứng, sữa) mà sản xuất chế phẩm sinh học có giá trị lĩnh vực sức khoẻ người  Những lĩnh vực CNSH chăn nuôi: Kỹ thuật tái tổ hợp DNA (recombinant DNA technique): kỹ thuật đại cho phép thiết kế chuyển gien lạ vào thể gia súc, cho phép điều khiển tạo tính trạng đặc biệt gia súc Kỹ thuật tái tổ hợp DNA lần thực E Coli vào năm 1973, sau 30 năm nghiên cứu phát triển, kỹ thuật ứng Trang 27 dụng nhiều lĩnh vực khác như: nuôi cấy tế bào, thay đổi gien mục tiêu gia súc, chế tạo dược phẩm tác động lên mô hay quan bị bệnh, sản xuất chế phẩm vi sinh tiêu huỷ hoá chất gây hại cho môi trường Genomics: ngày người ta giải mã toàn đồ gien người số gia súc Điều cung cấp hiểu biết chưa có lĩnh vực di truyền học chế tế bào liên quan đến sinh sản, sinh trưởng bệnh tật Chuyển gien (Transgenic): lĩnh vực này, người ta hy vọng tạo gia súc sản xuất sản phẩm (trứng, sữa ) có giá trị cao sử dụng dược phẩm hữu ích cho người Protein C, tác nhân gây đông máu, sản xuất từ bò biến đổi gien (do nhà nghiên cứu Genpharm tạo ra) hay protein giúp điều trị chứng nang xơ hoá sản xuất từ dê biến đổi gien ví dụ điển hình cho hữu ích kỹ thuật Nhân gia súc (Animal Cloning): sau tạo gia súc mong muốn, sản xuất sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao có giá trị dược phẩm hữu ích, người ta hy vọng nhân đàn gia súc cách nhanh chóng xác (về mặt di truyền) thông qua kỹ thuật nhân Ngoài ra, kỹ thuật kỳ vọng việc sản xuất quan cần thiết cho việc ghép tạng nhằm phục vụ cho việc điều trị bệnh người  Khả thương mại hoá lĩnh vực CNSH chăn nuôi Trong kỷ 21, cần trọng việc thương mại hoá sản phẩm ứng dụng từ CNSH Nguời ta nhận thấy kiện lĩnh vực như: việc phát hormone mới, gien hay phương pháp CNSH lĩnh vực phục vụ sức khoẻ người dường liên quan đến hội đầu tư VD điển hình Cty Geron Corp vừa công bố nghiên cứu liên quan đến tế bào gốc từ phôi người, sử dụng để phát triển thành quan nội tạng phục vụ cho việc điều trị thay thế, sau giá cổ phiếu công ty tăng lên 2,5 lần, giá cổ phiếu thị trường ổn định có chiều hướng suy giảm Theo ước tính, thông qua mạng lưới thương Trang 28 mại nông nghiệp, sản phẩm CNSH thâm nhập vào sống khoảng 60-70% dân Mỹ với tốc độ nhanh Trong lĩnh vực chăn nuôi, nhà chăn nuôi trẻ có kiến thức kỹ lĩnh vực tế bào, sinh học phân tử, tin-sinh học kỹ tính toán, sử dụng máy vi tính có tương lai tươi sáng Trong kỷ này, có áp lực cao chủ trang trại việc ứng dụng công nghệ cao (như CNSH) để tồn Việc thành lập doanh nghiệp thương mại-nông nghiệp đòi hỏi có nhiều phận quan trọng như: kinh tế, quản lý, tiếp thị phận nghiên cứu phát triển sản phẩm đóng vai trò chủ chốt  Sự cần thiết kết hợp đơn vị nghiên cứu đơn vị kinh doanh Nghiên cứu lĩnh vực CNSH (và lĩnh vực khác) đòi hỏi phải có đầu tư lớn lâu dài Đa số công việc thực quan nghiên cứu nhận đầu tư từ quan nhà nước VD Mỹ quan nghiên cứu (nông nghiệp) nhận kinh phí đầu tư từ quan nhà nước Tổ chức khoa học quốc gia (NSF), Viện sức khoẻ quốc gia (NIH), Bộ Nông nghiệp liên bang Ở Việt Nam, tình hình tương tự, nhà khoa học quan nghiên cứu phải cạnh tranh (theo chế đầu thầu đề tài) để nhận kinh phí từ Bộ/Sở Nông nghiệp PTNT hay Bộ/Sở Khoa học & Công nghệ Vì vậy, có cạnh tranh nhà khoa học để nhận nguồn kinh phí Tuy nhiên, khả đạt lợi nhuận cao từ nghiên cứu CNSH hình thành liên kết quan nghiên cứu đơn vị kinh doanh hội tốt để tạo nguồn đầu tư cho lĩnh vực nghiên cứu Sự liên kết hội tốt để phát triển kỹ thuật mới, nhanh chóng chuyển giao kết (nghiên cứu) cho thành phần kinh tế khác nhanh chóng thương mại hoá để phục vụ nhiều người Sự liên kết đối tác đòi hỏi phải ý đến số vấn đề như: quyền, quyền sở hữu trí tuệ, giá trị đầu tư hai bên Sự liên kết hữu ích cho hai bên: đơn vị kinh doanh giảm bớt vốn đầu tư vào việc mua sắm thiết bị đào tạo nguồn nhân lực, vốn yếu tố sẵn có quan nghiên cứu; Trong quan nghiên cứu có thêm nguồn kinh phí để nâng cấp thiết bị sẵn có, để thực nghiên cứu chuyên sâu (nhưng thực tiễn buộc phải có sản phẩm cụ thể, có khả thương mại hoá) cải thiện nguồn thu nhập Trang 29 4.3.3.PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT MỚI CHO CHĂN NUÔI HEO Đối với vấn đề liên quan đến môi trường, phủ Mỹ có luật quy định giới hạn số lượng Phospho từ phân heo phép thải đơn vị diện tích đất Để đáp ứng quy định này, nhà khoa học nghiên cứu kỹ thuật như: - Giảm hàm lượng phospho hữu phần ăn heo - Sản xuất phát triển enzyme phytase phức hợp hệ thống biểu phytase (Lei Stahl, 2001) - Nghiên cứu liên quan di truyền học biến dưỡng phospho phần: việc phân tích biểu hai gien mục tiêu gien chung (global gene targeted gene) sử dụng nhằm xác định mục tiêu phân tích đa hình gien (Hittmeier et al., 2006; Qu et al., 2007) Kết cho thấy đáp ứng nhóm heo có kiểu gien khác hạn chế phospho phần khác nhau.Trong nghiên cứu sâu hơn, nhà khoa học xác định có 11 kiểu di truyền khác heo nhạy cảm việc thiếu phospho phần (hàm lượng P phần thấp 20% so với nhu cầu theo NRC 1998) Đối với vấn đề liên quan đến mức độ sử dụng kháng sinh phần liệu pháp phụ để phòng bệnh kích thích tăng trọng Có nhiều quy định liên quan đến việc FDA, 1999; FDA 2003; WHO, 2000 hướng đến mục tiêu không sử dụng kháng sinh cho mục tiêu Tuy nhiên, người ta ước tính chi phí chăn nuôi heo gia tăng khoảng đô la Mỹ cấm đoán Để đáp ứng quy định này, nhà khoa học ứng dụng công nghệ sinh học để: - Sản xuất liệu pháp điều trị biến dưỡng dựa tảng protein từ loại vi khuẩn thông thường (như Escherichia coli) - Sản xuất loại kháng sinh từ vi khuẩn (như Escherichia coli) nghiên cứu hiệu chống mầm bệnh mà không ảnh hưởng đến súc khoẻ gia súc người (Stahl et al., 2004; Callaway et al., 2004; Patton et al., 2007) Kết cho thấy, với loại kháng sinh này, cần bổ sung khoảng 20mg/kg thức ăn phần heo Trang 30 cai sữa, làm giảm đáng kể tỷ lệ tiêu chảy heo sau cai sữa gây dòng vi khuẩn F18 E coli (Cutler et al., 2007) 4.4.TIỀM NĂNG TRONG Y HỌC Tạp chí Blood tháng 12/2010 công bố ghép tế bào gốc chữa khỏi HIV, gây chấn động giới khoa học giới Song, liệu việc có trở thành liệu pháp phổ biến? Cần hiểu rõ cách chữa bệnh Timothy Ray Brown bị nhiễm HIV 10 năm, sau bị ung thư máu (leukemia) cấp dòng tủy Chữa ung thư máu hóa trị thất bại Tháng 2/2007, anh ghép tủy lần đầu, đồng thời ngừng dùng thuốc chữa HIV Một năm sau bệnh ung thư cũ tái phát anh lại ghép tủy lần thứ hai lần ghép tủy người cho có tế bào gốc mang gen đặc biệt có khả miễn dịch tự nhiên với HIV (tế bào gốc CCR5) Cả thời gian dài sau ghép tủy lần hai ngừng thuốc điều trị HIV, Timothy Ray Brown hoàn toàn khỏe mạnh, vừa không ung thư máu cấp dòng tủy lại vừa không nhiễm HIV, hệ miễn dịch trở lại bình thường trước nhiễm HIV Đây coi trường hợp chữa khỏi HIV Giá trị khoa học thử nghiệm HIV gây hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS) Khi thể bị nhiễm HIV mắc thêm nhiều bệnh hội khác dẫn đến tử vong HIV luôn biến đổi nên khó có kháng sinh ức chế với vi khuẩn, virut khác Một cách chữa bệnh đặt thay đổi hệ miễn dịch người bệnh Thử nghiệm chữa khỏi HIV thực chất thay hệ miễn dịch người bệnh hệ miễn dịch người cho có tế bào gốc CCR5 mang gen có khả miễn dịch tự nhiên với HIV, thông qua việc ghép tủy người cho để tạo tế bào máu có tính đặc biệt Như thử Trang 31 nghiệm chứng minh lúc lý thuyết khoa học chế gây bệnh HIV hướng chữa nhiễm HIV (theo TS Miachel Saag – Đại học Alabama) Trên kính hiển vi điện tử, HIV-1 nở từ tế bào lympho bị cấy Tỷ lệ người có tủy chứa tế bào gốc CCR5 mang gen có khả miễn dịch tự nhiên với HIV người da trắng 1%, với người da đen người châu Á 0% Tìm người cho tủy không dễ, tìm giá thành cao Trước ghép tủy người cho, phải dùng hóa chất cực mạnh tiêu diệt hoàn toàn tủy người bệnh Tức là, thời gian giao thời (trước ghép tủy ghép tủy tạo tế bào máu mới, hệ miễn dịch mới) người bệnh hoàn toàn hệ miễn dịch bị bệnh hội có tác nhân bên thâm nhập Tỷ lệ tử vong trường hợp 30% Trang 32 Sau ghép tủy người cho tạo hệ miễn dịch mới, người bệnh phải dùng thuốc chống thải loại lâu dài.Chi phí cho ca ghép tủy chữa khỏi HIV Timothy Ray Brown hàng trăm ngàn USD chưa kể thuốc chống thải loại sau David Baltimon, người đoạt giải Nobel Y học 1975 hoan nghênh thành công có ý tưởng thành lập công ty ghép tế bào gốc chữa HIV Tất nhiên, việc chiết tế bào gốc CCR5 từ tủy, cho chúng phát triển thành tế bào máu điều thực bối cảnh tiến vượt bậc công nghệ sinh học Điều giải khan tủy tự nhiên ý tưởng thành lập công ty hoàn toàn Nhưng dù có tính mạo hiểm giá thành cao Thử nghiệm chữa khỏi HIV có ý nghĩa khoa học cao khó khăn lớn (cả mặt kỹ thuật kinh tế) nên khó trở thành mliệu pháp phổ biến cho hàng triệu người nhiễm HIV toàn giới đa số thuộc diện nghèo khó Có nghĩa thời điểm này, phải xác định nhiễm HIV đại dịch, thực tế chưa có cách chữa, phải chủ động tránh nhiễm HIV cách ngăn chặn đường lây truyền HIV Điều trị tổn thương thần kinh tế bào gốc Các bác sĩ Argentina vừa thực thành công ca cấy ghép tế bào gốc trung mô giới vào não bệnh nhân bị liệt tứ chi, mở hướng việc trị liệu phương pháp tái tạo tế bào Bác sĩ phẫu thuật Jorge Trainini, Giám đốc Bệnh viện Presidente Perón trưởngnhóm điều trị, cho biết nhà khoa học lấy số tế bào gốc từ tủy xương bệnh nhân, phát triển tiêm vào hành não qua động mạch dẫn thẳng tới vị trí não bị tổn thương Bệnh nhân Alfredo Rivas, 49 tuổi, bị tổn thương não nghiêm trọng vụ cướp năm 2007 đến tháng vừa qua, nhóm điều trị bác sĩ Trainini thực ca cấy ghép tế bào gốc đơn nhân với ông ghi nhận tín hiệu tốt bệnh nhân bắt đầu cử động đầu, hồi phục khả nhai phát âm Trang 33 Tuy nhiên, bác sĩ Trainini cảnh báo phương pháp “cây đũa thần” phải kiểm chứng xem có áp dụng với chấn thương não khác không 4.5.TIỀM NĂNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT TRONG CHỮA BỆNH CON NGƯỜI Chữa bệnh Alzheimer tế bào thần kinh nuôi phòng thí nghiệm Bệnh Alzheimer biết đến loại bệnh tiêu diệt tế bào não cần thiết cho nhớ Tuy nhiên, tạo tế bào não từ tế bào phôi gốc phòng thí nghiệm Bước đột phá mở đường cho việc thử nghiệm thuốc chống bệnh Alzheimer, dấy lên hy vọng ngày cấy ghép tế bào thần kinh nuôi phòng thí nghiệm vào não người mắc chứng Alzheimer để cải thiện trí nhớ họ Các tế bào thần kinh sở chịu tác động theo kiểu colin vào não trước thuộc tuýp bệnh nhân Alzheimer nặng Bệnh nhân tử vong sớm tiến trình bệnh phát triển trí khả nhận thức môi trường xung quanh Christopher Bissonnette cộng Đại học Northwestern Evanston Illinois tiến hành bước việc tạo khám phá cách nghiên cứu di truyền tế bào thần kinh Khi giải mã tín hiệu di truyền biểu phát triển tế bào thần kinh, nhà khoa học buộc tế bào phôi gốc phát triển theo hướng Để bắt đầu trình biến đổi, họ tạo lỗ thành nhân tế bào gốc đưa vào đoạn ADN protein điều khiển gen gọi nhân tố phiên mã có liên quan tới tế bào thần kinh Khi nhà nghiên cứu cấy ghép tế bào thần kinh thiết kế vào não chuột, tế bào tự len lỏi vào mô vùng chân hải mã, vùng não có liên quan tới hình Trang 34 thành trí nhớ Sau đó, chúng bắt đầu sản sinh chất dẫn truyền thần kinh axetylcholin, chất cần thiết cho việc thu hồi trí nhớ Kỹ thuật dẫn tới phương thức chữa trị cho bệnh nhân Alzheimer Chúng ta có sẵn tế bào thần kinh người nhanh chóng tạo hàng nghìn loại thuốc Nghiên cứu có ích liệu pháp thay tế bào, đó, bác sĩ ghép tế bào thần kinh tạo phòng thí nghiệm vào não bệnh nhân để thay tế bào não bị phá hủy Trong nghiên cứu chưa công bố, nhóm nhà khoa học xem xét liệu tạo tế bào thần kinh từ tế bào da người cách gây cảm ứng vào tế bào da chức giống tế bào phôi gốc sau chuyển hóa chúng thành tế bào thần kinh Sự chuyển hướng tránh vấn đề đạo đức liên quan tới việc sử dụng tế bào phôi người Nếu nhóm nghiên cứu thành công việc tạo tế bào thần kinh từ tế bào da người, tương lai, cá nhân có dòng tế bào riêng có dòng miễn dịch tương thích Bệnh thoái hóa khớp bệnh hay gặp nguyên nhân gây giảm, khả vận động người cao tuổi Trong đó, phương pháp điều trị nay, nội khoa ngoại khoa tốn chưa đạt kết mong muốn Tuy nhiên, với phát triển mạnh mẽ công nghệ tế bào gốc nhiều năm qua, người mắc bệnh khớp nói chung thoái hóa khớp nói riêng hoàn toàn trông đợi vào việc ứng dụng tế bào gốc nguồn gốc mô mỡ để điều trị khỏi bệnh Cơ sở lý thuyết điều trị tế bào gốc là: tổn thương tế bào, mô hay quan thể tiết chất hấp dẫn tế bào gốc có thể tập trung, di chuyển đến vị trí tổn thương, kích hoạt tế bào gốc từ loại tế bào không chuyên biệt biến chuyển thành tế bào chuyên biệt tương ứng với mô, quan tổn thương, từ sửa chữa, tái tạo tổn thương chỗ cách xây dựng mô lành mạnh Trang 35 thay Như biết, thoái hoá khớp hậu trình học sinh học làm cân tổng hợp huỷ hoại sụn xương sụn Những thay đổi mặt hình thái, hóa sinh, phân tử sinh học tế bào sụn chất dẫn đến sụn khớp trở nên mềm, lắng đọng fibrin, trợt loét, xơ hóa, trơ xương sụn, mọc gai xương hốc xương sụn Như vậy, thoái hóa khớp, đưa tế bào gốc nguồn gốc trung mô vào khớp bị thoái hóa, tế bào gốc biệt hóa thành tế bào sinh sụn, từ tạo tế bào sụn để tái tạo sụn khớp bị tổn thương Tế bào gốc diện nhiều quan thể Thực điều trị thoái hóa khớp gối tế bào gốc nguồn gốc mô mỡ nào? Trước tiên, cần thu thập mỡ bụng bệnh nhân phương pháp gây tê chỗ Đây kỹ thuật can thiệp tối thiểu gây xâm hại cho bệnh nhân Tách lấy tế bào gốc từ mỡ bụng tách yếu tố tăng trưởng nguồn gốc tiểu cầu từ huyết tương tươi, sau trộn lẫn tế bào gốc thu với dung dịch chứa yếu tố tăng trưởng để tạo thành môi trường thuận lợi cho phát triển tế bào gốc Trang 36 Tế bào gốc sau cần hoạt hóa cách đưa hỗn dịch qua đèn laser chuyên dụng, nơi tạo bước sóng thích hợp có tác dụng hoạt hóa tế bào Kết thu hàng triệu tế bào gốc hoạt hóa Cuối bước tiêm tế bào gốc hoạt hóa vào khớp gối thoái hóa Kỹ thuật đưa tế bào gốc vào khớp có hai cách: cách thứ tiêm trực tiếp tế bào gốc vào khớp, cách này, tế bào gốc tự thực vai trò cách tự nhiên mà can thiệp khác Cách thứ hai tạo giá thể tổng hợp để tế bào gốc bám vào, cách tạo cấu trúc không gian ba chiều phù hợp hình dạng kích thước tổn thương sụn khớp; đưa vào khớp tế bào gốc với môi trường tự nhiên thuận lợi cho phát triển chúng collagen týp 1, hyaluronan hay alginate Tế bào gốc có đâu? Tế bào gốc phân chia thành nguồn chính, tế bào gốc phôi, tế bào gốc thai, tế bào gốc từ dây rốn tế bào gốc từ người trưởng thành Trong đó, việc sử dụng tế bào gốc nguồn gốc từ người trưởng thành (adult stem cells- ASCs) khả thi Tế bào gốc người trưởng thành diện nhiều quan tủy xương, máu ngoại vi, não bộ, gan, tụy, da cơ… Trước đây, việc lấy tế bào gốc chủ yếu tủy xương máu ngoại vi số lượng thường ít, phải lấy nhiều tủy xương hay máu, cần phải nuôi cấy để đạt số lượng tế bào cần thiết Ngày nay, số nghiên cứu cho thấy lấy tế bào gốc nguồn gốc mô mỡ (Adipose Tissue Adult stem cells- AT-ASCs) biện pháp tối ưu: mô mỡ, đặc biệt mỡ bụng có nhiều tế bào gốc; nuôi cấy phức tạp mà lấy đủ số lượng tế bào gốc phục vụ điều trị; lấy mỡ bụng đơn giản, cần gây tê chỗ vùng bụng để hút mỡ mà không gây tổn hại cho bệnh nhân Một ưu điểm AT-ASCs có nhiều đặc điểm tương tự tế bào gốc nguồn gốc tủy xương Cả hai có nguồn gốc từ phôi thời kỳ phát triển bào thai nên gọi chung tế bào gốc nguồn gốc trung mô AT-ASCs phát triển Trang 37 thành tế bào đặc hiệu nguồn gốc trung mô tế bào mỡ, nguyên bào sợi, tế bào cơ, xương, sụn… môi trường có yếu tố tăng trưởng phù hợp 4.6.TIỀM NĂNG CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Y SINH HỌC ỨNG DỤNG “THƯ VIỆN KHÁNG THỂ” BỆNH CÚM GIA CẦM Những thư viện kháng thể hứa hẹn liệu pháp làm ngừng trận dịch lớn chổ cung cấp biện pháp điều trị cho cá thể nhiễm bệnh, mở tiềm lớn để sản xuất loại vắc xin cúm gia cầm (có hiệu lực) toàn cầu Những phương án ngăn chận điều trị mở rộng thư viện kháng thể Sea Lane đề xuất giúp đở phủ, nhà khoa học, nhà quản lý sức khoẻ cộng đồng nguồn lực chưa có để chiến đấu hữu hiệu với mối đe doạ (cúm gia cầm) toàn cầu Đã có 03 trận dịch xảy toàn cầu 100 năm qua, lần để lại hậu tàn phá nghiêm trọng, với thư viện kháng thể cúm gia cầm (H5N1) hy vọng làm ngừng trận dịch từ giai đoạn ban đầu cung cấp biện pháp điều trị hữu hiệu cho trường hợp nhiễm bệnh Các nhà nghiên cứu báo cáo họ sản xuất thư viện kháng thể chứa đựng 300 kháng thể đơn dòng có hoạt lực chống lại kháng nguyên H5N1 chúng sản xuất từ đáp ứng hệ thống miễn dịch Họ xác định kháng thể trung hoà phổ rộng có hiệu chống lại số type phụ (subtype) virus cúm gia cầm V THÁCH THỨC Mặc dù khoa học có nhiều thành công việc nghiên cứu tế bào gốc, thuân lợi – khoa học chưa biết – liệu tế bào gốc sau chuyện hóa thành loại mô, cơ, tế bào khác tồn bao lâu, chúng có bị thoái hóa không, chúng phát triển sang hướng khác trở thành tế bào ung thư hay không… tất điều phải chờ thời gian chờ nghiên cứu thực nghiệm rõ Hơn nữa, hầu hết nghiên cứu tế bào Trang 38 gốc khứ làm động vật, nghiên cứu thực nghiệm người gần hạn chế nhiều yếu tố Hiện chưa có ngân hàng tế bào gốc, thành lập ngân hang tế bào gốc từ dây rốn thể sơ sinh , phải có quy mô, mua công nghệ, vốn đầu tư,…đặc biệt, tế bào gốc từ dây rốn cữa bệnh bỏng tốt, thay nhanh biểu bì da máu, tính xung khắc miễn dịch không cao… sử dụng vào chữa bỏng tốt, hiệu - sau có chuyện đào thải thể không vết bỏng lành, lớp biểu bì đẩy lớp cũ Làm nghiên cứu tế bào gốc động vật đơn giản Nhưng sau này, tạo sản phẩm dược liệu đem ứng dụng chữa bệnh cho người cần đến pháp lý Ngoài việc đưa số liệu lợi ích, thành nghiên cứu mình, nhà khoa học cần phải tính toán đến yếu tố trái chiều để cảnh báo xã hội Các nhà nghiên cứu tin liệu pháp tế bào gốc bước đột phá chứng bệnh nan y y học số liệu pháp tế bào gốc sử dụng để điều trị bệnh bạch cầu cấp Trog tương lai, nhà nghiên cứu y khoa có khả ứng dụng công nghệ xuất phát từ nghiên cứu tế bào gốc để điều trị quy mô rộng lớn bao gồm bệnh ung thư, bệnh Parkinson, chấn thương tủy sống tổn thương cơ… Tuy nhiên thử thách lớn xã hội khoa học xung quanh vấn đề nghiên cứu tế bào gốc Trang 39 MỤC LỤC LỊCH SỬ CỦA NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT I 1.1 Lịch sử khoa học chuyển gen động vật 1.2 Lịch sử công nghệ tế bào gốc II THÀNH TỰU 2.1 Ở NƯỚC NGOÀI 2.2 Ở VIỆT NAM III NHỮNG THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN CHO NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT 3.1 Thuận lợi: 3.2 Khó khăn 10 3.3.Khắc phục 12 IV TIỀM NĂNG CỦA NỀN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT 13 4.1 TIỀM NĂNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TẾ BÀO GỐC 13 4.2 TIỀM NĂNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC HỖ TRỢ SINH SẢN 19 4.2.1.HỖ TRỢ SINH SẢN 19 4.2.2.Nhật Bản: Tạo tinh trùng từ tế bào gốc đa 21 4.2.3.Ứng dụng kỹ thuật OPU (Ovum Pick up) việc sản xuất phôi bò in vitro 22 4.2.4 Công nghệ sinh sản 23 4.3.TIỀM NĂNG TRONG KỸ THUẬT DI TRUYỀN 26 4.3.1.Thế hệ thứ hai công nghệ sinh sản bò 26 4.3.2.CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CHĂN NUÔI - CƠ HỘI VÀ THÁCH THỨC TRÊN THẾ GIỚI HIỆN NAY 27 4.3.3.PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT MỚI CHO CHĂN NUÔI HEO 30 4.4.TIỀM NĂNG TRONG Y HỌC 31 4.5.TIỀM NĂNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNGVẬT TRONG CHỮA BỆNH CON NGƯỜI 34 4.6.TIỀM NĂNG CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Y SINH HỌC ỨNG DỤNG 38 V THÁCH THỨC 38 Trang 40