ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DI TRUYỀN TRONG SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC

ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DI TRUYỀN TRONG SẢN XUẤT
CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC


NỘI DUNG

1. Giới thiệu
2. Nguyên lí kỹ thuật di truyền
3. Phân loại
4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền sản xuất hợp chất sinh học
5. Tính đạo đức
6. Kết luận


1. Giới thiệu

Khái niệm kỹ thuật di truyền hay kỹ thuật gen: là thao tác thay đổi gen bằng cơng
nghệ sinh học. Nó bao gồm các phương pháp kỹ thuật dùng để thay đổi nhân tố di truyền
của các tế bào, bao gồm sự dịch chuyển gen cùng loài và khác loài để tạo ra những sinh
vật mới hoặc hoàn hảo hơn.


1. Giới thiệu

• Kỹ thuật di truyền có khả năng chữa lành các bệnh di truyền bằng cách hoán đổi gen bị lỗi
với một gen cịn hoạt động

• Những thực vật, động vật, hoặc vi sinh vật được thay đổi gen qua kỹ thuật di truyền được gọi
là sinh vật biến đổi gen hoặc GMOs.

1. Giới thiệu

- GMO đầu tiên là vi khuẩn được tạo ra bởi Herbert Boyer và Stanley Cohen vào năm 1973.
- Kỹ thuật di truyền đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm nghiên cứu, y học,
công nghệ sinh học, và nông nghiệp.


2. Nguyên lý kỹ thuật di truyền

2.1 Các yếu tố cần thiết
2.1.1 Chuẩn bị gen mục tiêu

• Tách chiết DNA tổng số (DNA bộ gene)
• Tách chiết DNA plasmid
• Tách chiết RNA
• Kiểm tra độ tinh sạch của sản phẩm bằng điện di và quang phổ
• Tổng hợp nhân tạo các oligonucleotide


2. Nguyên lý kỹ thuật di truyền

2.1.2 Các enzyme sử dụng trong kỹ thuật di truyền


2. Nguyên lý kỹ thuật di truyền

2.1.3 Vector tách dòng


2. Nguyên lý kỹ thuật di truyền

2.1.4 Vector biểu hiện

2.1.5 Các hệ thống biểu hiện gen:
- Tế bào vi khuẩn
- Baculovirus nuôi trong tế bào côn trùng
- Tế bào nấm men
- Tế bào động vật bậc cao


2. Nguyên lý kỹ thuật di truyền

2.2 Các nguyên tắc
Nguyên tắc chọn vector tách dịng:

• DNA insert từ prokaryote: plasmid, phage, cosmid.
• DNA insert từ sinh vật bậc cao: NST nấm men nhân tạo, virus,…
Kỹ thuật biến nạp: bắn gen, vi tiêm, xung điện, sốc nhiệt, sử dụng PEG…
Kỹ thuật chọn lọc dịng tế bào tái tổ hợp:

• Chọn lọc bằng chỉ thị kháng sinh
• Chọn lọc bằng chỉ thị màu
• Chọn lọc bằng phương pháp lai phân tử


3.1 Ý nghĩa của kĩ thuật di truyền

Y học

•

Chẩn đốn bệnh, liệu pháp
gen

•

Phân tích miễn dịch và khối u,
xác định vi khuẩn

•

Sản xuất protein

Cơng nghệ thực phẩm

•
•
•
•

Lên men

Nơng nghiệp

•

tạo giống

Phân tích di truyền vi sinh vật
Xác định gen mã hóa

Tạo vi sinh vật chuyển gen

Xác định vị trí gen trong chọn

•

Cây chuyển gen


3.2 Ứng dụng của kĩ thuật di truyền

Ứng dụng kĩ thuật PCR


3.2 Ứng dụng của kĩ thuật di truyền

Công nghệ Protein tái tổ hợp


3.2 Ứng dụng của kĩ thuật di truyền

Liệu pháp gene


3.2 Ứng dụng của kĩ thuật di truyền

+ Antisense RNA

Ứng dụng công nghệ RNA

+ RNA can thiệp


4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong sản xuất hợp chất sinh học

4.1 Sản xuất chế phẩm sinh học trong y học
4.1.1 Sản xuất insulin tái tổ hợp

• Năm 1922, Fred Banting và Charles Best tìm ra Insulin, ứng
dụng thành cơng điều trị bệnh tiểu đường ở người.

• Bằng kỹ thuật tái tổ hợp DNA, chuyển gene mã hoá insulin
vào tế bào vi khuẩn, khi được nuôi cấy trong mơi trường thích
hợp, vi khuẩn E.coli sẽ sinh tổng hợp tạo ra loại peptide này.


4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong sản xuất hợp chất sinh học


4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong sản xuất hợp chất sinh học

4.1 Sản xuất chế phẩm sinh học trong y học
4.1.2 Sản xuất hormon sinh trưởng người hGH tái tổ hợp

• hGH là loại hormon được sản xuất ở các tế bào tuyến yên trong não → điều hịa q trình sinh trưởng và phát triển
xương, cơ bắp.

• Gen hGH có đoạn trình tự mã hóa chuỗi peptide tín hiệu khơng tương thích promoter của E.coli, do đó biểu hiện của

gen hGH trong tế bào E.coli rất yếu hoặc khơng hoạt động. Để có thể tạo hGH tái tổ hợp trong tế bào E.coli cần thay

đổi cấu trúc đoạn gen mã hóa peptide tín hiệu trước khi tách dòng gen hGH.


4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong sản xuất hợp chất sinh học


4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong sản xuất hợp chất sinh học

4.1 Sản xuất chế phẩm sinh học trong y học
4.1.3 Sản xuất interferon tái tổ hợp

• Interferon là một nhóm các protein tự nhiên được sản xuất bởi các tế bào của hệ miễn dịch ở
người và hầu hết các động vật nhằm chống lại các tác nhân ngoại lai như virus, vi khuẩn, kí sinh
trùng và tế bào ung thư.

• IFN được sản sinh ra bởi nhiều loại tế bào như: tế bào T, B, đại thực bào, nguyên bào xướng và
các loại tế bào khác.


4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong sản xuất hợp chất sinh học

Quy trình sản xuất interferon tái tổ hợp:

• Bước 1: Tách DNA mang gen mã hóa IFN ở người
• Bước 2: Tạo vector tái tổ hợp
• Bước 3: Tạo dịng E. coli mang gen mã hóa IFN
• Bước 4: Lên men tạo sinh khối
• Bước 5: Thu nhận IFN
• Bước 6: Tinh sạch và thu IFN thành phẩm

4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong sản xuất hợp chất sinh học

•

Các sản phẩm thương mại được phát triển dựa trên quy trình này như: vaccine phịng bệnh trên gà, vector tái tổ hợp Gamma interferon gà,... và
các loại thuốc cho gia súc, gia cầm.

•

Hoặc Feronsure (Interferon alfa-2a của người) điều trị:
- Bệnh viêm gan C
- Bệnh bạch cầu tế bào tóc
- Bệnh Sarcom Kaposi kết hợp với hội chứng suy giảm miễn dịch;
- Bệnh bạch cầu tủy mãn tính có nhiễm sắc thể Philadenphia dương tính
- U lympho tế bào T có biểu hiện ngồi da.
- Bệnh viêm gan B
- U lympho khơng Hodgkin’s độ ác tính thấp.
- Ung thư thận
- U hắc tố ác tính
- Bệnh đa u tủy.


4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong sản xuất hợp chất sinh học


4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong sản xuất hợp chất sinh học

4.1 Sản xuất chế phẩm sinh học trong y học
4.1.4 Vaccin DNA tái tổ hợp

• Vaccine tái tổ hợp là loại nucleic acid vaccine, dựa trên nguyên lý một gen mã hóa cho protein kháng nguyên đặc hiệu
được tiêm vào vật chủ (tế bào động vật hoặc vi sinh vật) để sản xuất các kháng nguyên này và khởi động một phản ứng
miễn dịch.

• Các cơng đoạn chính tạo DNA tái tổ hợp để tạo ra vaccine tái tổ hợp:
1. Chọn nguyên liệu
2. Cắt bằng enzyme RE (Restriction Endonuclease) II
3. Công đoạn nối với sự tham gia của DNA ligase


4. Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong sản xuất hợp chất sinh học