Bài giảng Công nghệ Gene: Chương 6 Kỹ thuật di truyền và công nghệ sinh học, cung cấp cho người học những kiến thức như: Kỹ thuật di truyền và công nghệ sinh học; Kỹ thuật di truyền và cây chuyển gene; Kỹ thuật di truyền và động vật chuyển gene; Kỹ thuật di truyền trong y học và pháp y; Thảo luận: một số kỹ thuật hiện đại tạo đột biến hệ gene. Mời các bạn cùng tham khảo!
11/4/2021 CHƯƠNG KỸ THUẬT DI TRUYỀN VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC GV: Nguyễn Ngọc Phương Thảo 95 11/4/2021 NỘI DUNG Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học Kỹ thuật di truyền chuyển gene Kỹ thuật di truyền động vật chuyển gene Kỹ thuật di truyền y học pháp y Thảo luận: số kỹ thuật đại tạo đột biến hệ gene 191 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.1 Sản xuất protein • Tổng hợp protein, tinh protein từ gene tạo dòng ứng dụng lớn KTDT • khía cạnh cần tối ưu hố: – Hệ thống sinh học – Quá trình sản xuất protein Mục tiêu: Cơng nghệ từ phịng thí nghiệm, scale up quy mơ nhà máy để thương mại hố sản phẩm 192 96 11/4/2021 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.1 Sản xuất protein • Có thể sản xuất protein nguyên (native protein) hay protein dung hợp (fusion protein) • Có thể sản xuất E coli, nấm men baculovirus, tế bào động vật • Từng hệ thống có ưu, nhược điểm riêng, cân nhắc sản xuất loại protein mục tiêu 193 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.2 Kỹ thuật protein Thay đổi đặc tính proteins: thay đổi trình tự gene kỹ thuật phổ biến tăng tốc q trình xác định protein biến thể Có cách tiếp cận: • Thiết kế hợp lý (rational design): dựa liệu sẵn có, thực tạo đột biến DNA vị trí mong muốn, phân tích đặc tính protein đột biến xem có mong muốn sau cấu trúc bị thay đổi • Tiến hố trực tiếp (directed evolution): q trình tiến hố dẫn đến nhiều thay đổi protein Biến thể mục tiêu chọn lọc thu nhận 194 97 11/4/2021 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.3 Từ PTN đến nhà máy Sản xuất amino acids, enzyme lên men truyền thống Sản xuất thuốc; phụ gia thực phẩm, sản phẩm lĩnh vực y học, nông nghiệp Chuyển từ PTN nhà máy nào? 195 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.3 Từ PTN đến nhà máy Giải phẫu học công ty công nghệ sinh học 196 98 11/4/2021 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.3 Từ PTN đến nhà máy • Mặc dù quy trình sản phẩm hợp lý khả thi mặt thương mại rõ ràng điều cần thiết, yếu tố quan trọng để giúp công ty đạt thành công việc cung cấp mức tài trợ thực tế cho giai đoạn phát triển cơng ty • Khi cơng ty lớn mạnh phát triển, vai trò nhân viên thay đổi trách nhiệm trở nên cụ thể khắt khe • Đội ngũ khởi nghiệp phải đảm bảo sản phẩm quy trình phát triển từ ý tưởng ban đầu đến khả sản xuất thương mại • Khi sản phẩm tạo ra, thường có số bước bổ sung cần thiết để tinh chế, cô đặc, xây dựng công thức, đóng gói phân phối nguyên liệu 197 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.3 Từ PTN đến nhà máy 198 99 11/4/2021 Kỹ thuật di truyền cơng nghệ sinh học 1.4 Ví dụ Sản xuất enzyme: • Chymosin tự nhiên dùng sản xuất phơ mai: từ bê, bị, lợn, nấm Rhizomucor miehei, Endothia parasitica, and Rhizomucor pusillus • Chymosin tái tổ hợp sản xuất E coli, K lactis, A niger từ 1988, 90% phô mai cứng UK lên men từ cơng nghệ • Lipase tái tổ hợp (Novvozyme) bột giặt: tăng cường loại bỏ chất béo nhiệt độ giặt giũ thấp 199 Kỹ thuật di truyền biến đổi gene Trong nơng nghiệp, số khía cạnh phát triển trồng mục tiêu tiềm để cải thiện, phương pháp tạo giống trồng truyền thống kỹ thuật gen 200 100 11/4/2021 Kỹ thuật di truyền biến đổi gene Tái sinh chuyển gen từ đĩa (a) Gen đích nhân thành vectơ dựa plasmid Ti Plasmid tái tổ hợp sử dụng để biến nạp vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens (thường sử dụng phép lai ba cha mẹ mơ tả văn bản) Sau đó, vi khuẩn sử dụng để lây nhiễm tế bào thực vật nuôi cấy dạng đĩa mơ mơ lá, trình bày (b) Cây chuyển gen tái sinh từ đĩa cách nhân giống mơi trường ni cấy mơ thích hợp 201 Kỹ thuật di truyền biến đổi gene • Vi khuẩn P syringae đột biến (loại bỏ protein tạo đông đá) xịt lên để giảm thiểu hư hại tượng đông đá vào mùa đơng • Từ 2000, 50% mùa vụ đậu nành biến đổi gene chống lại côn trùng cơng Ngồi có bắp, khoai tây, cotton • Monsanto có nhiều giống kháng cỏ dại • Canola oil có nhiều lauric acid • Gạo giàu beta carotene • Cây trồng cịn xem hệ thóng sản xuất protein liệu pháp y học sản xuất kháng nguyên, kháng thể 202 101 11/4/2021 Kỹ thuật di truyền động vật biến đổi gene • Tạo đông vật biến đổi gene kỹ thuật phức tạp liên quan đến vấn đề đạo đức • Nhiều cách chuyển gene vào phôi: – Chuyển nạp trực tiếp chuyển nhiễm retrovirus tế bào gốc phôi – Nhiễm retrovirus vào phôi sớm – Vi tiêm trực tiếp dna vào trứng/hợp tử/tế bào phôi sớm – Chuyển qua trung gian tinh trùng 203 Kỹ thuật di truyền động vật biến đổi gene • Lợn chuyển gene kích thước nhỏ dùng cho nghiên cứu tế bào gốc • Bọ cánh cứng có mắt thứ ba: nghiên cứu phát triển quan nhân tạo PTN • Khỉ chuyển gene nghiên cứu rối loạn tâm thần • Mèo phát sáng để tìm liệu pháp chữa HIV • Trứng gà chứa beta interferon kháng ung thư • Các mơ hình chuột chuyển gene dành cho nghiên cứu https://suckhoedoisong.vn/dong-vat-chuyen-gen-dung-cho-nghien-cuu-khoa-hoc-va-chua-benh-n149873.html 204 102 11/4/2021 Kỹ thuật di truyền y học pháp y • KTDT dùng để chẩn đốn phân tích bệnh y học: bệnh di truyền • Chẩn đốn bệnh nhiễm: vi khuẩn, virus, vi nấm, kí sinh trùng • Liệu pháp gene: mặt lý thuyết, liệu pháp gene trơng đơn giản, thực tế khó thực 205 Kỹ thuật di truyền y học pháp y 206 103 11/4/2021 Thảo luận Nhiều kỹ thuật di truyền đại khác: – CRISPR Cas9 – RNAi – DNA profiling 207 TÀI LIỆU THAM KHẢO • DST Nicholl, Genetic engineering 3rd, Cambrigde 208 104 ... chuột chuyển gene dành cho nghiên cứu https://suckhoedoisong.vn/dong-vat-chuyen-gen-dung-cho-nghien-cuu-khoa-hoc-va-chua-benh-n149873.html 204 102 11/4/2021 Kỹ thuật di truyền y học pháp y • KTDT... nhà máy nào? 195 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.3 Từ PTN đến nhà máy Giải phẫu học công ty công nghệ sinh học 1 96 98 11/4/2021 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.3 Từ PTN đến nhà máy... thức, đóng gói phân phối ngun liệu 197 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.3 Từ PTN đến nhà máy 198 99 11/4/2021 Kỹ thuật di truyền công nghệ sinh học 1.4 Ví dụ Sản xuất enzyme: • Chymosin tự