Chương 4 Nhân bản vô tính tế bào động vật TS. Đặng Đức Long

CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.1. GIỚI THIỆU
• Khái niệm
 Nhân bản vô tính (hay còn gọi là tạo dòng vô tính) là quá
trình tạo ra một một tập hợp các cơ thể giống hệt nhau về mặt
di truyền và giống bố (hoặc mẹ) ban đầu bằng phương thức
sinh sản vô tính
.
sinh sản vô tính
.
 Sinh sản vô tính là sự sinh sản không kèm theo tái tổ hợp di
truyền, được thực hiện theo cơ chế phân bào mitose, trong đó
genome được tái bản nguyên vẹn. Sinh sản vô tính chỉ tồn tại ở
những cơ thể có cấu trúc tương đối đơn giản và thấy nhiều ở
thực vật (thực vật cũng có hình thức sinh sản hữu tính). Ở
động vật bậc cao sinh sản vô tính chỉ tồn tại ở giai đoạn phát
triển sớm hoặc dưới hình thức biến dạng của sinh sản hữu tính
như hình thức đơn tính sinh.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.1. GIỚI THIỆU
• Khái niệm
Nhân bản vô tính dựa trên nguyên tắc chung:
 Tế bào động vật có tính toàn năng nhờ đó từ tế bào xoma
cũng có thể tạo nên một cơ thể hoàn chỉnh đồng thời tế bào
động vật (tách từ mô) có thể được nuôi cấy trên các loại môi
động vật (tách từ mô) có thể được nuôi cấy trên các loại môi
trường dinh dưỡng tổng hợp bên ngoài cơ thể, chúng sinh
trưởng bằng cách tăng số lượng và kích thước tế bào.
 Tế bào động vật từ một tế bào trưởng thành cũng có thể quay

trở lại trạng thái bào thai để rồi phát triển thành cơ thể mới.
 Mọi tế bào của một cơ thể đa bào đều xuất từ một tế bào hợp
tử ban đầu qua phân bào nguyên nhiễm, do đó nhân của chúng
hoàn toàn giống hệt nhau về mặt di truyền.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.1. GIỚI THIỆU
• Khái niệm
Tùy theo mục đích của việc tạo dòng mà người ta chia ra:
 tạo dòng sinh sản (reproductive cloning), hay nhân bản
 tạo dòng là tạo dòng liệu pháp (therapeutic cloning) hay tạo
dòng
nghiên
cứu
(research cloning)
hoặc
tạo
dòng
không
sinh
dòng
nghiên
cứu
(research cloning)
hoặc
tạo
dòng
không
sinh
sản (non-reproductive cloning).

• Tạo dòng sinh sản (reproductive cloning) là một phương pháp
sản xuất phôi, cho ra những cá thể giống nhau một cách an
toàn, chúng là một dòng của cá thể ban đầu, có cùng bộ gen,
kể cả DNA của ti thể.
• Tạo dòng liệu haytạo dòng trị liệu, kĩ thuật này được sử dụng
để sản xuất phôi nhằm mục đích thu nhận tế bào gốc, phục vụ
cho việc chữa mô bị hư hỏng hay khiếm khuyết.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.2. KĨ THUẬT NHÂN BẢN VÔ TÍNH Ở ĐỘNG VẬT
đây là kỹ thuật nhân nhiều cá thể từ những tế bào vô tính
(somatic cell). Quá trình nhân bản khá phức tạp, mỗi loài động vật
lại khác nhau về chi tiết cụ thể.
a/ Quy trình 1: Trong quy trình này gồm có một động vật cho tế
bào và một động vật khác cho trứng.
bào và một động vật khác cho trứng.
Tế bào lấy từ tai, da, tuyến vú,mô sơi của động vật cho. Đem nuôi cấy
in vitro, môi trường nuôi cấy rất nghèo huyết thanh, với mục đích làm
cho tế bào chuyển dần về trạng thái G
0
. Về mặt trúng (noãn) phải là
trứng chưa thụ tinh, rút nhân, hoạt hoá bằng dòng điện. Sau đó, đưa tế
bào vào một noãn chưa thụ tinh, đã rút nhân của một động vật cái khác.
Dùng xung điện kích thích, 2 tế bào kết hợp với nhau tạo thành phôi.
Đem phôi cấy vào tử cung con cái cùng loài mang thai tạo ra động vật
mới.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.2. KĨ THUẬT NHÂN BẢN VÔ TÍNH Ở ĐỘNG VẬT
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH

ĐỘNG VẬT
4.2. KĨ THUẬT NHÂN BẢN VÔ TÍNH Ở ĐỘNG VẬT
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.2. KĨ THUẬT NHÂN BẢN VÔ TÍNH Ở ĐỘNG VẬT
b/ Quy trình 2: Trong quy trình này chỉ cần 1 động vật.
Quy trình này ra đời từ năm 2001 sau khi ACT một công ty của
Mỹ công bố một thành tựu mới. Họ đã kích thích một tế bào
trứng tự trở thành một phôi sớm, mà không qua bất cứ quá trình
thụ tinh nào, cũng không cần bất cứ vật liệu di truyền nào từ bên
thụ tinh nào, cũng không cần bất cứ vật liệu di truyền nào từ bên
ngoài. Phôi này dùng lấy tế bào gốc hoặc cấy vào tử cung con cái
để cho ra sinh vật nhân bản.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.2. KĨ THUẬT NHÂN BẢN VÔ TÍNH Ở ĐỘNG VẬT
b/ Quy trình 2: Trong quy trình này chỉ cần 1 động vật.
Cơ sở khoa học của quy trình này: thông thường, khi một tinh
trùng có bộ NST (n) kết hợp với một trứngcó bộ NST (n) và bộ
gene của chúng lồng với nhau, phôi mới sẽ hình thành có bộ NST
(
2
n) và phát triển. Để tránh việc phôi có hai bộ NST (
4
n) sau thụ
(
2
n) và phát triển. Để tránh việc phôi có hai bộ NST (
4
n) sau thụ

thai, tạo hóa đã khiến cho trứng và tinh trùng khi trưởng thành chỉ
luôn có một nửa bộ gene (sau sự giảm phân - giảm một nửa nhiễm
sắc thể - của tế bào sinh dục). Tuy nhiên, trong quá trình trưởng
thành, trứng giảm phân tương đối muộn hơn.
Nếu bằng cách nào đó, người ta buộc một tế bào trứng hoạt động
trước khi giảm phân, nó vẫn sẽ có một bộ gene đầy đủ, và có thể
phát triển thành một phôi nhân bản với đầy đủ chức năng.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU
• Năm 1952 R.Briggr và T.King. Họ đưa các tế bào phôi ếch ở
giai đoạn phôi nang vào trứng ếch đã loại nhân và nhận được
nòng nọc sống. Nhiều thí nghiệm trên lưỡng thê sau đó đã cho
phép thu nhận những cá thể trưởng thành.
•
Năm
1984
, S. Willadsen thu được nhiều cừu trưởng thành từ các
•
Năm
1984
, S. Willadsen thu được nhiều cừu trưởng thành từ các
phôi 8 đến 16 tế bào đặt vào các trứng đã loại bỏ nhân. Các kết
quả tương tự cũng được ghi nhận ở Bò (First 1986), Thỏ ( Renard
&Heyman 1990).
• Năm 1979, nhóm của L.B. Shettles-Mỹ đã cấy tinh nguyên bào
vào noãn người đã loại nhân và thu được phôi phát triển đến phôi
dâu.
• Năm 1994, R.Stillman-Mỹ, đã tạo dòng được 17 phôi người
phát triển đến giai đoạn 32 tế bào.

CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU
• 5. 7. 1996 Cừu Dolly ra đời. Dolly có trọng lượng bình thường
không có biểu hiện dị dạng như các thí nghiệm trước đây. Sống
trong tử cung của “mẹ nuôi hộ” lông đen, nhưng cừu Dolly vẫn có
lông trắng, các phân tích kiểm tra di truyền đã xác nhận cừu Dolly
là bản sao của cừu Finn Dorset, cừu đã cung cấp tế bào tuyến vú.
là bản sao của cừu Finn Dorset, cừu đã cung cấp tế bào tuyến vú.
•Những tế bào lấy từ tuyến vú một cừu cái Finn Dorset, sáu năm
tuổi, lông trắng, ở thời kỳ ba tháng cuối từ khi cừu cái mang thai,
là thời kỳ tế bào tuyến vú đã được phân hóa (differentiation) cao
độ và phát triển. Đem nuôi cấy in vitro các tế bào tuyến vú, để 5
ngày trong một môi trường nuôi cấy rất nghèo huyết thanh, với
mục đích làm cho chu kỳ tế bào giảm từ từ cho tới khi ngừng hoàn
toàn. Giai đoạn này được gọi là G
0
. Sau đó, làm lạnh trước khi
đưa mỗi tế bào tuyến vú vào một noãn chưa thụ tinh, đã rút nhân
của một cừu cái khác, đầu Đen
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU
Sau đó, làm lạnh trước khi đưa mỗi tế bào tuyến vú vào một noãn
chưa thụ tinh, đã rút nhân của một cừu cái khác, đầu Đen.
Kết quả: một tế bào mới đã được hình thành, phát triển, tạo thành
phôi.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU

• Ở đây có sự phối hợp của hai kỹ thuật, một là hoạt hóa trứng
đã lấy nhân ra của cừu đen, hai là làm ngừng chu kỳ sống của tế
bào tuyến vú cừu trắng, tức là những tế bào soma đã được biệt hóa
cao độ, tách từ một cơ thể trưởng thành và người ta đã thành công
trong kỹ thuật dung hợp tế bào. Thành công này vượt lên các công
trong kỹ thuật dung hợp tế bào. Thành công này vượt lên các công
trình trước đó, từ 1992 đã thất bại chủ yếu là do các tế bào phôi sử
dụng để chuyển nhân không được định vị ở giai đoạn G
0
(như
trường hợp tạo cừu Dolly), mà đã phát triển tới G
2
(pha tăng
trưởng) hoặc S (pha tái bản, tổng hợp DNA), đã cản trở sự dung
hợp tế bào.
• Sau cừu Dolly Wilmut và Campbell, còn tạo ra 3 cừu con từ
những tế bào một bào thai 26 ngày và 4 cừu con từ những tế bào
một phôi mới hình thành được 9 ngày.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU
• Thành công nêu trên chứng tỏ trong thí nghiệm đã có một động
vật có vú lớn có thể được nhân bản từ tế bào soma mà không
cần có tác động gì của tế bào sinh dục, ngoài sinh chất của một
noãn bào.
•
Về chất lượng, nói chung nhân bản từ tế bào soma có thể tạo
•
Về chất lượng, nói chung nhân bản từ tế bào soma có thể tạo
được cá thể đực hoặc cái ưu việt theo ý muốn. Tuy nhiên, vẫn

còn một vấn đề cần tiếp tục kiểm tra, đó là vai trò của tế bào
chất của trứng (noãn) khi dung hợp với tế bào soma (tuyến vú).
Tế bào chất của trứng tiếp nhận nhân chuyển vào đã khởi động
cho sự phát triển của phôi. Tuy nhiên cơ chế của quá trình
chuyển genome mẹ vào genome phôi vẫn chưa được sáng tỏ và
vai trò của tế bào chất của noãn trong thí nghiệm dung hợp
cũng chưa được biết đầy đủ.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU
• Năm 2000, PPL là công ty đầu tiên nhân bản lợn .
• 25/11/2001, một công ty của Mỹ thông báo đã nhân bản thành
công phôi người đầu tiên. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng công
nghệ nhân bản truyền thống với vật liệu là một trứng và một tế
bào da người. ADN của trứng bị loại bỏ, thay vào đó là vật liệu
bào da người. ADN của trứng bị loại bỏ, thay vào đó là vật liệu
di truyền (gene, ADN) từ nhân của tế bào da. Trứng này sau đó
phân chia tương tự như trứng được thụ tinh. Tuy nhiên, khi
phát triển đến giai đoạn chùm tế bào hình cầu (gồm 6 tế bào),
quá trình trưởng thành của phôi đã bị ngưng lại, không cho
phôi tiếp tục hình thành một thai nhi.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU
• 27/11/2001, Công ty Advanced Cell Technology (ACT), Mỹ
làm cho một trứng người tự phân chia giống như cách của phôi
vậy.Trong trường hợp này, tế bào trứng người tự phát triển
thành một phôi mà không cần đưa vào bất cứ vật liệu di truyền
(ADN, gene) nào từ tinh trùng. Phôi này sẽ là bản sao của
(ADN, gene) nào từ tinh trùng. Phôi này sẽ là bản sao của

người mẹ. Đây cũng là một nguồn tế bào gốc hữu ích, có thể
phát triển thành các mô và nội quan thay thế, dùng để chữa trị
các bệnh nan y do suy thoái gene.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU
• 15/2/2002, Một mèo nhà với biệt danh “Cc” chào đời ở Mỹ.
Đây là thành công đầu tiên của một chương trình thí nghiệm
nhằm giúp mọi người có được bản sao con vật yêu quý của họ.
Các nhà khoa học đã tạo ra Cc bằng cách cấy ADN từ một con
mèo tam thể cái vào một tế bào trứng đã bỏ nhân. Sau đó, họ
mèo tam thể cái vào một tế bào trứng đã bỏ nhân. Sau đó, họ
cấy phôi này vào tử cung một con mèo mướp thay thế. Cc ra
đời với màu lông đích thị là một sản phẩm nhân bản. Nó trông
gần giống bà mẹ di truyền (bà mẹ thực), nhưng lại rất khác với
con mèo mướp đã sinh ra nó (mẹ thay thế). Các nhà khoa học
cho rằng, nguyên nhân của hiện tượng này là vì màu lông
không chỉ do các yếu tố gene quy định, mà còn ảnh hưởng bởi
điều kiện trong tử cung.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU
• 9/4/2003, Các nhà khoa học Mỹ tạo ra hai chú bò rừng banteng
từ một con vật đã chết cách đây hơn 20 năm. Thành công này
mở đường cho việc áp dụng kỹ thuật nhân bản để cứu nhiều
loài động vật khác cũng đang trong tình trạng nguy cấp. Đôi
bê con là bản sao của một con “thú đông lạnh”
-
một dự án mà
bê con là bản sao của một con “thú đông lạnh”

-
một dự án mà
vườn thú San Diego tiến hành từ năm 1980, rất lâu trước khi
công nghệ nhân bản trình làng.“Đôi bò được nhân bản bằng
cách chuyển ADN từ những tế bào đông lạnh vào trứng bò nhà
đã loại nhân trước đó. Sau cùng, phôi được cấy vào một con bò
nhà cái - con mẹ thay thế của nó. Mặc dù 16 con tham gia nhận
phôi, nhưng chỉ có 2 trong số đó thành công”.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU
• 30/5/2003, Các nhà khoa học Mỹ cho biết con la đặt tên Idaho
Gem, gần 1 tháng tuổi và có sức khoẻ tốt. Đây không chỉ là con
la đầu tiên được nhân bản mà còn là con vật thuộc họ ngựa đầu
tiên được sao chép. Nó cũng là trường hợp nhân bản đầu tiên
của loài vật vốn thông thường không thể sinh sản được
.
La hầu
của loài vật vốn thông thường không thể sinh sản được
.
La hầu
như vô sinh. Chúng được sinh ra từ một con lừa đực với một
con ngựa cái. Ngựa có 64 nhiễm sắc thể, lừa 62, do vậy mà la
có 63 nhiễm sắc thể. Tỷ lệ nhân bản thành công thường rất
thấp, trong số hơn 300 phôi thai được tạo ra lần này, chỉ có 3
bào thai là có thể phát triển được. 2 anh em nữa của Gem vẫn
chưa được sinh ra.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU

• 7/8/2003, Các nhà khoa học Italy tuyên bố đã nhân bản thành
công một con ngựa, mở ra triển vọng cho ra đời những chú
ngựa đua vô địch. Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm
công nghệ sinh sản ở Cremona đã trộn tế bào da với trứng ngựa
sau khi đã loại bỏ nhân của trứng. Họ tạo ra được gần
850
phôi
sau khi đã loại bỏ nhân của trứng. Họ tạo ra được gần
850
phôi
thai, trong đó chỉ có 22 phôi là tiến được tới giai đoạn phân
chia tế bào.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.3. THÀNH TỰU
• 26/9/2003, các nhà nghiên cứu Trung Quốc và Pháp tuyên bố
đã tạo ra thành công phiên bản của một số con chuột đồng (rat),
gồm cả đực và cái. Chuột đồng đi sau các con khác bởi quá
trình nhân bản gặp khó khăn đặc biệt trong việc kiểm soát sự
phát triển của trứng trong giai đoạn đầu.
Cá
c
nhà khoa học
đ
a
̃
phát triển của trứng trong giai đoạn đầu.
Cá
c
nhà khoa học

đ
a
̃
sử dụng một hoá chất vào thời điểm mấu chốt có thể cho ra
những phôi chất lượng dùng để cấy vào cơ thể con mẹ. Tuy
vậy, cũng như các hoạt động nhân bản khác, tỷ lệ thất bại
thường rất cao.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.4. Ý NGHĨA CỦA NHÂN BẢN VÔ TÍNH NGƯỜI VÀ
ĐỘNG VẬT
• Về mặt khoa học: nó cung cấp một công cụ vô giá tìm hiểu
nhiều vấn đề cơ bản của sinh học phát triển.
• Đối với y học: tạo nhiều động vật chuyển gen dùng trong thí
nghiệm, thử nghiệm thuốc, sản xuất nhiều động vật chuyễn gen
nghiệm, thử nghiệm thuốc, sản xuất nhiều động vật chuyễn gen
để sản xuất protein, sản xuất mô để ghép vào cơ thể người. Ví
dụ như việc nhân bản vô tính tạo phôi người, nuôi phôi người
để lấy tế bào gốc.
• Đối với chăn nuôi: tạo ra nhiều vật nuôi đã chuyển gen phẩm
chất tốt, năng suất cao ổn định, sức chống chịu tốt cho người
chăn nuôi.
• Nhân bản vô tính còn mở ra một con đường mới để bảo tồn các
giống loài quý hiếm bảo vệ đa dạng sinh học trên thế giới.
CHƯƠNG 4: NHÂN BẢN VÔ TÍNH
ĐỘNG VẬT
4.5. NHỮNG RÀO CẢN CỦA NHÂN BẢN VÔ TÍNH
NGƯỜI, ĐỘNG VẬT HIỆN NAY
a. Về mặt đạo đức: vấn đề đặc biệt quan trọng khi làm việc với
con người. Đã có nhiều nước có đạo luật cấm hoàn toàn việc

nhân bản người.
b.
Về mặt Khoa học
:
Nhi
ề
u
nghiên cứu cho thấy tuổi thọ của
b.
Về mặt Khoa học
:
Nhi
ề
u
nghiên cứu cho thấy tuổi thọ của
động vật sinh sản vô tính rất ngắn, hệ miễn dịch suy giảm
Sinh sản vô tính từ tế bào trưởng thành hàm chứa nhiều nguy
cơ vì: DNA càng già càng chứa nhiều sai hỏng, các telomere
càng ngắn sau nhiều lần nhân đôi, telomere ngắn đến một giới
hạn nhất định tế bào không phân chia nữa và chêt. Những hiểu
biết của con người về ảnh hưởng của DNA trong ti thể của tế
bào trứng (noãn) khi kết hợp với DNA trong nhân của tế bào
khác còn quá ít