Vừa qua có người lại cho rằng: CNSH được coi là ngành khoa học công nghệ của việc chuyển nạp gene (DNA) vào tế bào hay cơ thể chủ nhằm khai thác một cách công nghiệp các sản phẩm của g[r]
(1)Mở đầu
1 Thế công nghệ sinh học (CNSH)
Sự bùng nổ CNSH
Danh từ CNSH xuất vào nửa cuối thập kỉ 50-70 kỉ XX, dùng phổ biến Cho đến nay, người đưa danh từ xuất xứ từ đâu?
Công nghệ sinh học hiểu cách đơn giản cơng nghệ sử dụng thể sống để sản xuất sản phẩm hữu ích phục vụ người Cũng có nhiều người đưa nhiều định nghĩa, song chưa có định nghĩa bao trùm nghĩa
Liên đồn châu Âu CNSH (European Federation of Biotechnology) định nghĩa: CNSH ứng dụng thực tiễn thể sinh học hay thành phần tế bào chúng để tạo sản phẩm phục vụ cho sản xuất đời sống, để điều khiển mơi trường sống
Có người lại định nghĩa: CNSH kĩ thuật cao sử dụng thể sống hay chất tách từ thể để tạo hay sữa đổi sinh vật, để nâng cao đặc tính có giá trị kinh tế loài động thực vật hay tạo vi sinh vật có khả tác động đến mơi trường
Vừa qua có người lại cho rằng: CNSH coi ngành khoa học công nghệ việc chuyển nạp gene (DNA) vào tế bào hay thể chủ nhằm khai thác cách công nghiệp sản phẩm gene phục vụ đời sống, phát triển kinh tế
Theo định nghĩa hiểu CNSH theo hai nghĩa: Nghĩa rộng: bao gồm nhiều dạng sử dụng sinh vật vào mục đích sản xuất làm rượu, làm men bánh mì, fromage (phomat), làm tương, chao,
Nghĩa hẹp: CNSH kĩ thuật cao CNSH phân tử sử dụng kĩ thuật đại tái tổ hợp DNA, biến nạp gene qua đường vector plasmid, cố định enzyme, gắn enzyme lên chất đó, giữ yên để sử dụng nhiều lần…
Tùy thuộc vào việc hiểu định nghĩa rộng hay hẹp mà người ta phân hai loại: CNSH (new biotechnology) CNSH cổ điển (classical biotechnology)
(2)Công nghệ sinh học xuất kĩ thuật di truyền đời Chúng ta có dịp sâu vào vấn đề phần sau
2 Lịch sử phát triển CNSH
Từ sau chiến tranh giới lần thứ hai, CNSH phát triển vũ bão Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật có thay đổi có liên quan đến phát triển vi sinh vật học, hóa sinh học, lí sinh học, sinh học phân tử, di truyền học phân tử, hóa sinh học hữu Nhiều mơ hình nghiên cứu giúp cho việc định hướng đắn phát triển CNSH đặc biệt sinh học phân tử
Vào năm 1950-1960, nghiên cứu đạt nhiều thành tựu to lớn, bật vấn đề mã di truyền Đến năm 1960-1962, chứng minh chế điều hịa hoạt động gene sau (1969), tổng hợp gene thành tựu to lớn sinh vật học Sau năm 1972-1975, đời kĩ thuật di truyền, tạo bùng nổ CNSH, tiến hành sản xuất sinh học bắt đầu thao tác ống nghiệm (in vitro) Kĩ thuật di truyền tạo cách mạng sinh học, đồng thời đánh dấu bước phát triển sinh học phân tử Những thành tựu sinh học phân tử dẫn đến thống nghiên cứu sinh học làm sáng tỏ nghiên cứu nghiên cứu ứng dụng
Trước CNSH đời (từ năm 1950-1960) có bước phát triển sản xuất vaccine, kháng sinh, acid amin Sự phát triển CNSH lôi kéo, tập trung lớn vấn đề sinh học Hầu bước tiến lên sinh học đại lại mở khả thường hoàn toàn bất ngờ CNSH Trước hết phải nói đến phương pháp hồn thiện nhờ cơng nghệ gene (genetic engineering) nhằm cấu trúc lại chủng vi khuẩn nấm men với gene lạ với đặc tính dự kiến trước Tốc độ phát triển CNSH nhanh chóng cách dị thường, thực qui mô công nghệ rộng lớn thức ăn gia súc, thực phẩm hormone, peptid, neuropeptid, chất cao phân tử sinh học phức tạp đến hợp chất vô hữu tương đối đơn giản
Ngày nay, CNSH cơng cụ áp dụng cho nhiều ngành kinh tế khác nông lâm ngư nghiệp, sản xuất chế biến thực phẩm, chăn nuôi thú y, y tế sức khỏe cộng đồng, sản xuất dược chất, sản xuất lượng, chuyển hóa hóa chất, chuyển hóa sản phẩm phụ nông nghiệp công nghiệp, v.v
(3)phấn vào dung dịch DNA, phương pháp vi tiêm gene, phương pháp dùng súng bắn gene chuyển gene trực tiếp vào tế bào khác thực vật hoặc, người ta chuyển gene gián tiếp thông qua việc sử dụng vector plasmid tạo phơi soma v.v
Có thể nói rằng, CNSH đặc biệt cơng nghệ gene thật kì diệu, mở triển vọng lớn lao giúp người thực hồi bão to lớn tương lai phát triển với thời gian rút ngắn
3 Hứa hẹn CNSH với nước phát triển
Trước gặp gỡ với em học sinh trường PTTH, em hỏi nhà bác học tiếng, viện sĩ trẻ tuổi – phó chủ tịch viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (cũ) Iu Ovchianhicov:
Tại viện sĩ lại hiến dâng đời cho sinh vật học? Viện sĩ có lấy làm tiếc điều khơng?
Nhà bác học mỉm cười nói: * Khơng, tơi khơng tiếc Và sau giải thích:
* Vâng, có khoa học khơng phần quan trọng sinh vật học Nhưng có khoa học khác lại quan trọng sinh vật hoc
Câu trả lời hoàn toàn đắn tất nhiên chứa đựng lịng say mê tình yêu nhà bác học lĩnh vực hoạt động sáng tạo lựa chọn Viện sĩ xác định cách sâu sắc rõ ràng vị trí khoa học sống, tính qui luật vận động vật chất sống hệ thống khoa học bản, phức tạp đại
Cách 40 năm, trả lời vấn nhà khoa học giới tương lai di truyền nhà khoa học sinh học phân tử nói:
“Khó mà tiên đoán, biết đến năn 2000 buổi sáng mùa xn, thí sinh tơi trả lời câu hỏi “bằng cách biến đổi di truyền chuyển gene để Đậu Hà Lan đổi chiều cuộn ngược lại từ phải sang trái giá đỡ, để cho toàn hứng ánh sáng mặt trời tạo điều kiện cho quang hợp tốt Và cách chuyển gene để “bốc thuốc gene” chữa cho hoàng tử mắc bệnh tâm thần”
(4)(5)Bản đồ gene
Tiếp theo đó, người ta phát nhiều gene có khả trị nhiều bệnh hiểm nghèo cho người Hơn nữa, ngày 27/12/2002 Giám đốc điều hành cơng ti sinh sản vơ tính (SSVT) Clonaid-Brigitte Boisselier cho biết nhóm nhà khoa học thuộc cơng ti lần thực thành công ca SSVT vào ngày 26 tháng 12 năm 2002 cho đời bé gái đặt tên Eve Không ảnh, không băng hình, khơng tiết lộ danh tính người phụ nữ 31 tuổi thực ca SSVT, Boisselier nói clonaid cung cấp chứng mẫu DNA 8-9 ngày kể từ ngày cơng bố Xét góc độ khoa học, người ta cịn bán tính bán nghi thơng tin Nhưng góc độ xã hội, điên rồ ý tưởng nâng lên tầm “tôn giáo” Clonaid khơng ngờ vực
HƯ gene
(6)Việc nhân vơ tính Cừu Dolly tiếng thời (tháng năm 1997), Cừu Dolly chết sau năm tuổi (cơng bố ngày 15/2/2003) Phân tích thấy 12 năm tuổi lấy tế bào từ mẹ có năm tuổi, sau người ta cịn nhân nhiều động vật khác chuột, mèo, dê, lợn.Gần đây, ngày 7/8/2003, TS Golli người Italia thực việc nhân thêm ngựa Việc nhân vô tính động vật mở hướng việc bảo tồn nguồn gene quí động vật có nguy diệt chủng diệt chủng
Thời gian gần người ta ni cấy tế bào gốc (stem cells) 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 gọi tế bào gốc nguyên phát Ở thai số tế bào cịn trì khả phân hóa tiềm ni cấy thành dịng tế bào gốc thứ phát
Người ta ứng dụng công nghệ nano sinh học (bionanotechnology) cho phép thu nhận thông tin hệ thống sinh học mức lượng tử, đầu dị kích thước nano tới kích thước phân tử riêng rẻ dùng chẩn đốn bệnh Cơng nghệ nano 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 chất thuốc qua chế thiết bị bơm kích thước nano, van tế bào vào quan nhân tạo
Ở Việt Nam, dùng phương pháp trực tiếp bắn gene phương pháp gián tiếp chuyển gene đường plasmid để đưa gene chống chịu rầy nâu vào lúa (viện Lúa Đồng sông Cửu Long), mía chịu hạn (viện CNSH Hà Nội) đạt kết bước đầu Xí nghiệp Dược TW chuyển nạp gene để chế vaccine có kết Gần đây, ngày 24 tháng năm 2004, viện CNSH Hà Nội, viện Pasteur thành phố Hồ Chí Minh giải mã thành công gene H5N1 (gây
bệnh cúm người từ gà) để có hướng điều trị bệnh
Những thành tựu khoa học nay, kinh nghiệm giới chứng minh rằng: người ta ngày ý đến xẩy tồn sinh học lĩnh vực riêng sinh học – CNSH
(7)các vấn đề có tính tồn cầu tính hạn chế mối đe doạ thực tiêu hao nguồn lượng, thực phẩm truyền thống cuối ô nhiễm môi trường xung quanh
Đối với nước phát triển, CNSH vấn đề then chốt, mà vốn nước bị coi khác biệt so với nước có cơng nghiệp phát triển
Thời gian qua, nước phát triển có số nước vươn lên đạt trình độ khoa học cơng nghệ cao Họ có tảng công nghệ vững thị trường đủ rộng để đảm bảo làm chủ số mũi nhọn CNSH hướng chúng vào phục vụ nhu cầu nước
Tuy nhiên, đa số nước phát triển thiếu nguồn vốn để khai thác cơng nghệ đó, thiếu hạ tằng sở cho nhiều nghiên cứu bản, ứng dụng thiếu người có trình độ cần thiết cho ngành cơng nghiệp sinh học Vì nước phải kết hợp hài hịa tiến CNSH với tình trạng thiếu vốn lại dư thừa lao động, bí CNSH, qui trình CNSH cổ truyền v.v
Hiện nước nghèo phát triển mặt cơng nghệ khoa học thu số lợi ích tiến CNSH tham gia vào “cách mạng CNSH” nhờ mạng lưới hợp tác quốc tế khu vực
Riêng khu vực châu Á, số trung tâm CNSH đời trung tâm Tư liệu Thế giới Vi sinh vật MIRCEN Nhật Bản, viện CNSH Đại học Osca, viện Nghiên cứu Khoa học Kĩ thuật Thái Lan (cho vùng Đông Nam Á), trung tâm New Delhi nghiên cứu cố định N2 sinh học,
tính chống chịu lương thực, cải thiện phân phối chất dinh dưỡng thực vật, tăng trưởng tái sản xuất gia súc, phát vaccine phòng bệnh nhiệt đới Viện Nghiên cứu Cao su nuôi cấy mô Malaysia (RRIM), công ti Mực in Hóa chất Dainippon (DIC) Tokyo Nhật Bản chuyên sản xuất chất sinh học tinh khiết chất màu thực phẩm, thức ăn cho cá, mĩ phẩm từ lồi tảo v.v Cơng nghệ sinh học có tầm quan trọng to lớn, vậy, CNSH trở thành bốn mũi nhọn giới ngày (điện tử tin học, lượng, vật liệu mới, công nghệ sinh học)
(8)ngư nghiệp, chế biến thực phẩm, dược phẩm bảo vệ môi trường sinh thái; công nghệ chế tạo gia công vật liệu, nguồn nguyên liệu nước” (bài phát biểu đ/c nguyên Tổng Bí thư Đổ Mười Hội nghị lần thứ BCH TW Đảng khóa VII ngày 25/7/1994 trang 84) Trong Đại hội VIII, IX, Đảng ta trọng đến vấn đề CNSH
Trong Hội nghị Cơng nghệ Sinh học tồn quốc 2003 (ngày 16-17/12/2003), định hướng nghiên cứu triển khai viện CNSH thuộc viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, PGS.TS Trần Lê Bình Viện trưởng viện CNSH đặt vấn đề: CNSH nhà nước Việt Nam ưu tiên phát triển ngành khoa học công nghệ trọng điểm CNSH coi “cơng cụ đại hóa” sinh học việc phục vụ phát triển nông lâm ngư nghiệp, bảo vệ sức khỏe cộng đồng môi trường bền vững.Về chất, CNSH tự thân phải ngành khoa học cơng nghệ hồn chỉnh, có tính độc lập khoa học phạm vi ứng dụng, có sức sống riêng tồn lĩnh vực khoa học công nghệ đại công nghệ thông tin, cơng nghệ điện tử…đang góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội Để đáp ứng yêu cầu đó, CNSH mặt phải xây dựng ngành khoa học đại, bên cạnh đặc tính liên ngành phải dựa tảng khoa học riêng vững đặc thù không trùng lặp với lĩnh vực khoa học công nghệ khác công nghệ gene, công nghệ tế bào động thực vật vi sinh vật, công nghệ enzyme protein Mặt khác, CNSH phải có mục tiêu nội dung nghiên cứu đặc trưng riêng, xây dựng phát triển ngành Công nghiệp sinh học với chủng loại công nghệ hàng hóa mang dấu ấn đặc thù CNSH mà định hướng hồn thiện chuyển giao cơng nghệ phục vụ sản xuất