- Chuẩn bị Bài 13 – TỔNG KẾT LỊCH SỬ THẾ GIỚI TỪ SAU NĂM 1945 ĐẾN NAY
B.TƯ LIỆU THAM KHẢO
Cừu Dolly
Bỏch khoa toàn thư mở Wikipedia
Cừu Dolly (5 thỏng 7 năm 1996 - 14 thỏng 2 năm 2003) là động vật cú vỳ đầu tiờn được nhõn bản vụ tớnh trờn thế giới. Nú được tạo ra bởi Ian Wilmut, Keith Campbell và cỏc cộng sự tại Viện Roslin ở Edinburgh, Scotland.
Dolly là động vật nhõn bản vụ tớnh đầu tiờn được tạo ra từ tế bào sinh dưỡng trưởng thành ỏp dụng phương phỏp chuyển nhõn. Việc tạo ra Dolly đó chứng tỏ rằng một tế bào được lấy từ những bộ phận cơ thể đặc biệt cú thể tỏi tạo được cả một cơ thể hoàn chỉnh. Đặc biệt hơn, điều này chỉ ra, những tế bào soma đó biệt húa và trưởng thành từ cơ thể động vật dưới một số điều kiện nhất định cú thể chuyển thành
những dạng toàn năng (pluripotent) chưa biệt húa và sau đú cú thể phỏt triển thành những bộ phận của cơ thể con vật . Cỏi tờn Dolly bắt nguồn từ việc nú được tạo ra từ tuyến vỳ của một con cừu cỏi, do đú nú được đặt theo tờn của Dolly Parton, nữ ca sĩ nhạc đồng quờ nổi tiếng cú bộ ngực đồ sộ.
Ra đời
Dolly là kết quả của một quỏ trỡnh nghiờn cứu lõu dài của Viện Roslin dưới sự tài trợ của Chớnh phủ Anh. Việc tạo Dolly sử dụng cụng nghệ chuyển nhõn tế bào soma, trong đú nhõn tế bào từ một tế bào trưởng thành (lấy từ một con cừu cỏi giống Finnish Dorset) được chuyển sang một noón bào chưa thụ tinh (tức tế bào trứng đang phỏt triển - lấy từ một con cừu cỏi giống Blackface). Tế bào lai sau đú được kớch thớch phõn chia bằng phương phỏp sốc điện và phỏt triển sang dạng phụi bào (blastocyst) rồi được cấy vào tử cung của một con cừu thứ ba. Sau khi được sinh ra, Dolly giống hệt mẹ Finnish Dorset về cả hỡnh dỏng lẫn tớnh tỡnh.
Trong những năm trước đú, nhúm nghiờn cứu đó thành cụng trong việc nhõn bản cừu từ tế bào phụi. Tuy nhiờn, đú hoàn toàn khụng phải là một bước đột phỏ khi mà trước đú đó cú hàng loạt cỏc sinh vật được tạo ra từ mụ phụi, kể từ năm 1958 với loài ếch Xenopus laevis. Cừu Dolly là sinh vật nhõn bản đầu tiờn được tạo ra từ một tế bào động vật trưởng thành. Tuy vậy, quỏ trỡnh nhõn bản lại cú hiệu suất rất thấp: từ 277 quả trứng thỡ chỉ cú 29 phụi được tạo thành, trong đú chỉ cú 3 con cừu được sinh ra và cú duy nhất Dolly sống sút. Việc tạo ra Dolly đó được đỏnh dấu như một bước tiến quan trọng trong sự phỏt triển của sinh học hiện đại.
Cuộc sống
Dolly sống đến hết cuộc đời ở Viện Roslin. Nú đó ba lần sinh nở với một con cừu đực giống Welsh Mountain (tờn là David) và cú tổng cộng sỏu đứa con: lần đầu sinh một con mang tờn Bonnie vào năm 1998, sau đú là sinh đụi năm 1999 và sinh ba vào năm2000. Vào mựa thu năm 2001, khi 5 tuổi, Dolly bị mắc chứng viờm khớp và trở nờn đi lại khú khăn, nhưng sau đú đó được điều trị bằng thuốc chống viờm thành cụng.
Vào 14 thỏng 2 năm 2003, Dolly đó được tiờm một mũi tiờm gõy chết khụng đau đớn (cỏi chết ờm ỏi) nhằm thoỏt khỏi bệnh phổi đang trở nờn trầm trọng. Thụng thường một con cừu giống Finn Dorset như Dolly cú vũng đời từ 12 đến 15 năm, tuy nhiờn Dolly chỉ sống được đến 7 tuổi. Một kiểm tra trước đú cho thấy, nú đó mắc một loại ung thư phổi gọi là Jaagsiekte, một bệnh thường gặp ở cừu gõy ra bởi loài Retrovirus JSRV. Những nhà khoa học ở Roslin phỏt biểu rằng họ khụng nghĩ là cú mối liờn quan giữa bệnh tật và việc Dolly là một con vật nhõn bản, và những con cừu khỏc trong đàn cũng chết vỡ bệnh tương tự. Và những bệnh về phổi thỡ lại đặc biệt nguy hiểm cho những con vật nuụi trong nhà, giống như trường hợp Dolly được nuụi ở bờn trong vỡ lớ do bảo mật.
Tuy nhiờn, một số người tin rằng tỏc nhõn gõy ra cỏi chết của Dolly là việc nú được sinh ra với bộ gene của một con cừu 6 tuổi, tương đương với tuổi của con cừu Finn Dorset khi được dựng để nhõn bản. Cơ sở của ý kiến này là việc phỏt hiện ra rằngtelomere (đoạn cuối của ADN) của Dolly rất ngắn, mà điều này được coi như kết quả của quỏ trỡnh lóo húa.
Cừu Dolly trong văn húa đại chỳng
• Năm 2002, Steve Reich, nhà soạn nhạc cổ điển đương đại, đó viết tỏc phẩm Three Tales, trong đú màn 3 được đặt tờn là Dolly, phản ỏnh sự nhõn bản Dolly trong quỏ trỡnh phỏt triển của khoa học cụng nghệ của thế kỉ 20, cũng như những hệ quả mang tớnh lịch sử của nú.
Dự ỏn bản đồ gene người
Dự ỏn Bản đồ gen Người (tiếng Anh: Human Genome Project - HGP) là một dự ỏn nghiờn cứu khoa học mang tầm quốc tế. Mục đớch chớnh của dự ỏn là xỏc định trỡnh tự của cỏc cặp cơ sở (base pairs) tạo thành phõn tử DNA và xỏc định khoảng 25.000 gen trong bộ gen của con người.
Dự ỏn khởi đầu vào năm 1990 với sự đứng đầu của James D. Watson. Bản phỏc thảo đầu tiờn của bộ gen đó được cho ra đời vào năm 2000 và hoàn thiện vào năm 2003. Một dự ỏn song song cũng được thực hiện bởi một cụng ty tư nhõn tờn là Celera Genomics. Tuy nhiờn, hầu hết trỡnh tự chuỗi được xỏc định là tại cỏc trường đại học và cỏc viện nghiờn cứu từ cỏc nước Mỹ, Canada, và Anh. Việc xỏc định toàn bộ bộ gen Người là một bước tiến quan trọng trong việc phỏt triển thuốc và cỏc khớa cạnh chăm súc sức khỏe khỏc. Trong khi mục đớch chớnh của dự ỏn là tỡm hiểu sự cấu thành về mặt di truyền của loài người, dự ỏn cũng tập trung vào cỏc sinh vật khỏc như vi khuẩnEscherichia coli, ruồi dấm (fruit fly), và chuột trong phũng thớ nghiệm.
Bộ gen của bất kỡ cỏ nhõn nào (ngoại trừ trường hợp sinh đụi cựng trứng (identical twin) và nhõn bản) đều
là duy nhất. Vỡ thế dự ỏn tập trung việcỏnh xạ đến bộ gen người bao gồm cả việc xỏc định trỡnh tự của nhiều biến thể của mỗi gen. Dự ỏn khụng nghiờn cứu toàn bộ DNA tỡm thấy trong tế bào con người; một số vựng heterochromatic (chiếm khoảng 8%) vẫn chưa được xỏc định trỡnh tự.
Dự ỏn
Tiền đề
Sự bắt đầu của dự ỏn là kết quả của cụng việc nhiều năm được hỗ trợ bởi Bộ Năng Lượng Mỹ, trong cỏc workshops vào 1984 và 1986 và tuyờn bố quan trọng kốm theo của Bộ Năng lượng Mỹ (US Department
of Energy). Bản bỏo cỏo năm 1986 tuyờn bố vững chắc rằng, "Mục tiờu cuối cựng của sự kiện này là tỡm
hiểu về bộ gen Người" và "Sự hiểu biết về bộ gen Người là cần thiết đối với quỏ trỡnh phỏt triển của y khoa và cỏc ngành khoa học sức khỏe khỏc như tri thức về giải phẫu người." Tham khảo thờm [3]
James D. Watson từng là người đứng đầu Trung tõm Quốc gia về Nghiờn cứu gen Người (National Center for Human Genome Research) tại Viện Sức khỏe Quốc gia (National Institutes of Health - NIH) ở Mỹ bắt đầu từ năm 1988. Chủ yếu vỡ bất đồng với ụng chủ của mỡnh, Bernadine Healy, về việc bản quyền gen nờn ụng đó buộc phải từ chức vào năm 1992. Thay thế ụng là Francis Collins vào Thỏng Tư 1993, và tờn của trung tõm đổi thành Viện Nghiờn cứu Bản đồ Gen Người Quốc Gia (National Human Genome Research Institute - NHGRI) vào năm 1997.
Nguồn quĩ dự ỏn đến 3 tỉ đụla được thành lập năm 1990 bởi Bộ Năng lượng Mỹ và Viện Sức khỏe Quốc gia Mỹ, với thời gian ước tinh 15 năm. Bờn cạnh đú, cũn cú sự gúp mặt của cỏc nhà di truyền học từ Trung Quốc, Phỏp, Đức, Nhật, và Vương Quốc Anh.
Nhờ vào sự hợp tỏc quốc tế rộng rói và những cỏi tiến trong lĩnh vực gen học (genomics) (đặc biệt trong phõn tớch trỡnh tự), cũng như những đột phỏ lớn trong kĩ thuật mỏy tớnh, phiờn bản đầu tiờn của bộ gen đó cho ra đời năm 2000 (được đồng tuyờn bố bởi tống thống Mỹ Bill Clinton và Thủ tướng Anh Tony Blair vào ngày 26 Thỏng Sỏu, 2000). Và tiếp đến là phiờn bản hoàn thiện được cụng bố Thỏng Tư 2003, sớm hơn 2 năm so với dự định. Vào Thỏng Năm 2006, một dấu mốc lớn đó đến trong quỏ trỡnh hoàn thiện dự ỏn, khi mà trỡnh tự của chromosome cuối cựng đó được cụng bố trờn tạp chớ Nature.
Một thống kờ minh họa của dự ỏn cho thấy hầu hết bộ gen người đó được xỏc định trỡnh tự vào cuối 2003. Tuy nhiờn, vẫn cũn một số vựng trong bộ gen người cú thể được xem là chưa hoàn thành việc xỏc định trỡnh tự. Đầu tiờn là vựng trung tõm của mỗi chromosome, cũn gọi là centromeres, là cỏc chuỗi DNA cú độ trựng lặp cao và rất khú để xỏc định trỡnh tự dựng cỏc kĩ thuật hiện nay. Centromeres gồm hàng triệu (cú thể vài chục triờu) cặp gốc (base pair), và chỳng hầu như chưa được xỏc định trỡnh tự. Tiếp đến là phần cuối của cỏc chromosomes, gọi là telomeres, cũng là cú độ trựng lặp cao, và hầu hết phần cuối của 46 chromosome cũng chưa được xỏc định trỡnh tự. Thứ ba là cú nhiều vị trớ (loci) trong bộ gen mỗi cỏ
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nhõn cú chứa cỏc gen trong cỏc họ gia đỡnh đa gen (multigene families) mà rất khú để hiểu rừ cấu trỳc khi dựng kĩ thuật xỏc định trỡnh tự shotgun - những họ đa gen này thường mó húa cho cỏc protein đúng vai trũ quan trọng cho miễn dịch. Vỡ thế, cú lẽ là centromeres và telomeres sẽ vẫn chưa được xỏc định trỡnh tự cho tới khi cú một kĩ thuật mới được phỏt triển hỗ trợ cho việc xỏc định trỡnh tự chỳng. Ngoài ra, cú vài tỏ cỏc khoảng trống (gap) nằm rải rỏc trong bộ gen mà một số trong chỳng là khỏ lớn, và hi vọng là cú thể kết thỳc việc xỏc định trỡnh tự cỏc khoảng trống trong vũng vài năm tới.
NểI TểM LẠI: hiện này khoảng 92% bản đồ gen đó được hoàn thành. Cỏc DNA cũn lại cú độ trựng lặp lớn và khụng cú dấu hiệu chứa gen, nhưng vẫn đợi tới khi xỏc đỡnh hoànn toàn trỡnh tự mới chắc được. Và để hiểu được chức năng của tất cả cỏc gen lại là một bài toỏn khỏc và cũn lõu mới giải quyết xong, cũng như nhiều bài toỏn khỏc đang được quan tõm nghiờn cứu.
Mục đớch
Mục đớch của dự ỏn HGP là khụng chỉ xỏc định trỡnh tự của hơn 3 tỉ cặp gốc (base pairs) trong bộ gen người với tỉ lệ lỗi nhỏ nhất, mà cũn phải xỏc định cho được cỏc gen trong khối dữ liệu khổng lồ đú. Mảng này của dự ỏn vẫn cũn được tiếp diễn, vỡ với số lượng tớnh toỏn ban đầu thỡ hiện cú khoảng 22.000– 23.000 genes trong bản đồ gen người, một con số nhỏ hơn so với dự tớnh của cỏc nhà khoa học.
Một mục tiờu khỏc là phỏt triển cỏc phương phỏp nhanh hơn, hiệu quả hơn để xỏc định trỡnh tự DNA và phõn tớch trỡnh tự.
Trỡnh tự của cỏc DNA người được lưu trữ trong cỏc cơ sở dữ liệu cú thể truy cập từ Internet. Trung tõm Thụng tin Cụng nghệ sinh học Quốc gia (National Center for Biotechnology Information) (và cỏc tổ chức tương tự ở Chõu Âu và Nhật bản) lưu giữ chuỗi trỡnh tự gen trong cơ sở dữ liệu cú tờn gọi là Genbank, cựng với cỏc chuỗi gen và protein giả định và đó được biết. Cỏc tổ chức khỏc như University of California, Santa Cruz, và Ensembl cung cấp thờm cỏc dữ liệu bổ sung kốm cỏc chỳ thớch (annotation) và cỏc cụng cụ hữu hiệu để hiển thị và tỡm kiếm nú. Cỏc chương trỡnh mỏy tớnh cũng được phỏt triển để phõn tớch dữ liệu, vỡ cỏc dữ liệu này rất khú trớch rỳt thụng tin nếu khụng cú cỏc chương trỡnh này.
Quỏ trỡnh xỏc định ranh giới giữa đoạn mó húa gen và đoạn mó húa cho cỏc chức năng khỏc trong chuỗi DNA thụ ban đầu được gọi là genome annotation và là một lĩnh vực trongtin sinh học. Trong khi cỏc nhà sinh học đang cú gắng tạo ra những lời chỳ thớch tốt nhất, quỏ trỡnh này diễn ra rất chậm chạp, và cỏc chương trỡnh mỏy tớnh ngày càng đỏp ứng nhu cầu tốc độ dữ liệu vào cao của cỏc dự ỏn xỏc định trỡnh tự bộ gen. Kĩ thuật tạo chỳ thớch tốt nhất hiện nay dựng cỏc mụ hỡnh thống kờ cú sử dụng sự song song giữa cỏc chuỗi DNA và ngụn ngữ con người, dựng khỏi niệm từ khoa học mỏy tớnh vớ dụ văn phạm hỡnh
thức (formal grammar).
Bộ gen của hai người khỏc nhau là khỏc nhau. Vỡ thế, dữ liệu được cụng bố của dự ỏn khụng đại diện chớnh xỏc chuỗi của một hay mọi bộ gen người nào cả. Nú là bản đồ gen kết hợp từ nhiều người vụ danh cung cấp. Vỡ thế, khụng thể sử dụng dữ liệu này để xỏc định sự khỏc biệt về bộ gen giữa 2 cỏ thể. Thay vào đú, dự ỏn phục vụ cho mục đớch này là HapMap.
Cỏch thức tiến hành
Mỗi tế bào con người chứa một nhõn bờn trong với 46 chromosome. Mỗi một chromosome chứa khoảng 30.000 đến 50.000 gen và cỏc chuỗi khụng mó húa xen kẽ. Cỏch đơn giản nhất để nghiờn cứu cỏc gen là dựa trờn từng nucleotide một (A, T, G, X). Và cữ mỗi hai nucleotide thỡ tạo thành một cặp gốc (base pair). Cỏc nhà khoa học ước tớnh cú khoảng 3 tỉ cặp gốc như vậy.
Nguồn quĩ của dự ỏn đến từ Chớnh phủ Mỹ thụng qua Viện Sức khỏe Quốc gia tại Mỹ và cỏc tổ chức Từ thiện tại Anh, tổ chức Wellcome Trust tài trợ cho Viện Sanger (mà sau này là Trung tõm Sanger) tại Anh Quốc, cũng như nhiều nhúm khỏc trờn khắp thế giới. Bộ gen được chia nhỏ thành từng đoạn ngắn hơn; khoảng 150.000 cặp gốc mỗi đoạn. Những đoạn này gọi là "bacterial artificial chromosome", hay BAC, vỡ
chỳng cú thể được chốn vào trong vi khuẩn và cú thể được nhõn đụi lờn bằng bộ mỏy nhõn đụi DNA bờn trong vi khuẩn. Điều này cú nghĩa là, cho dự bộ gen của cỏc loài cú khỏc nhau về độ phức tạp gỡ đi nữa, cơ chế hoạt động trong quỏ trỡnh sinh học bờn trong (cụ thể là nhõn đụi DNA) đều giống nhau. Mỗi đoạn như vậy sau đú sẽ được xỏc định trỡnh tự riờng lẽ dựng kĩ thuật "shotgun" và sau đú chỳng sẽ được lắp ghộp lại với nhau. Hướng này gọi là hướng tiếp cận "shotgun phõn cấp" (hierarchical shotgun).
Bộ gen của ai đó được xỏc định trỡnh tự?
Trong dự ỏn HGP, cỏc nhà khoa học thu thập mẫu mỏu (phụ nữ) và tinh trựng (đàn ụng) từ một lượng lớn người cung cấp. Và chỉ một vài là được xử lớ làm nguồn DNA. Vỡ thế, danh tớnh của cỏc người cho là được bảo vệ và kể cả người cho lẫn nhà khoa học đều khụng biết mẫu của ai được chọn để xỏc định trỡnh tự DNA. Tuy nhiờn, trong cộng đồnggen học vẫn cho rằng hầu hết cỏc DNA được cụng bố rộng rói của dự ỏn là xuất phỏt từ một người đàn ụng vụ danh tại Buffalo, NewYork (bớ số RP11).
Cỏc nhà khoa học của HGP đó dựng tế bào mỏu trắng từ mẫu mỏu của 2 người cho là nam và 2 người cho là nữ (chọn lựa ngẫu nhiờn từ 20 người mỗi nhúm) - từ đú mỗi người cho sẽ tạo ra một thư viện DNA độc lập. Và một trong cỏc thư viện này (RP11) đó được dựng nhiều hơn so với cỏc cỏi khỏc, chủ yếu vỡ vấn đề chất lượng.
Dự giai đoạn chớnh là xỏc định trỡnh tự đó hoàn thành, cỏc nghiờn cứu về sự khỏc biệt DNA (giữa cỏc cỏ thể) vẫn được tiếp tục trong dự ỏn HapMap Quốc Tế, với mục tiờu là xỏc định cỏc mẫu single nucleotide polymorphism (SNP) (gọi là haplotype, hay “hap”). Cỏc mẫu DNA cho dự ỏn HapMap xuất phỏt từ tổng số 270 cỏ nhõn: người Yoruba tại Ibadan,Nigeria; người Nhật tại Tokyo; người Hỏn tại Bắc Kinh; và nguồn từ Trung tõm Nghiờn cứu Đa hỡnh ở Người (Center for the Study of Human Polymorphisms|Centre
d’Etude du Polymorphisms Humain - (CEPH)) ở Phỏp, nơi nghiờn cứu những người Mỹ cú gốc từ Tõy Âu
và Bắc Âu.
Trong dự ỏn của cụng ty tư nhõn Celera Genomics, DNA từ 5 cỏ nhõn khỏc nhau đó được nghiờn cứu. Nhà khoa học đứng đầu của cụng ty thời đú, Craig Venter, sau này đó thừa nhận (trong một bức thư gởi tới tạp chớ Science) rằng DNA của mỡnh cũng nằm trong đú [8].
Và vào ngày 4 Thỏng Chớn, 2007, đội ngũ dẫn đầu bởi Craig Venter, đó xuất bản trỡnh tự DNA đầy đủ của mỡnh, vộn bức bàn về bộ gen gồm 6-tỉ-kớ-tự của một cỏ nhõn lần đầu tiờn.