Ứng dụng của động vật chuyển gen

TRƯỜNG ĐHKT Y-DƯỢC ĐÀ NẴNG

BỘ MÔN HÓA - SINH

BÀI TIỂU LUẬN
ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG VẬT CHUYỂN GENE

GVHD: Trần Thị Lệ Quyên
Nhóm thực hiện: Nhóm 1
Lớp: ĐH YĐK3A

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 3 năm 2018


BỘ Y TẾ

KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN

TRƯỜNG ĐHKT Y-DƯỢC ĐÀ NẴNG

BỘ MÔN HÓA - SINH

BÀI TIỂU LUẬN
ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG VẬT CHUYỂN GENE
GVHD: Trần Thị Lệ Quyên
Nhóm thực hiện: Nhóm 1
Lớp: ĐH YĐK3A
Hoàng Thị Anh
2.
Lê Tống Bảo Anh

3.
Võ Trần Châu Anh
4.
Nguyễn Minh Châu
5.
Võ Văn Chiến
6.
Trần Thị Ánh Diệu
7.
Trương Thị Phương Dung
8.
Phan Trần Mỹ Duyên
9.
Phan Phú Độ
10. Nguyễn Thiện Đức
1.

Nguyễn Thị Hồng Gấm
12. Trần Thị Minh Hải
13. Đặng Thị Mỹ Hạnh
14. Nguyễn Thị Hậu
15. Bùi Thị Như Hiền
16. Lê Thị Thu Hiền
17. Nguyễn Duy Hiển
18. Bùi Thị Thu Hiếu
19. Nguyễn Minh Hiếu
20. Trần Văn Hiếu
11.

5

LỜI MỞ ĐẦU
Trong những cố gắng không ngừng của con người trong việc nâng cao sức
khoẻ, sự tiến bộ của nền khoa học hiện đại bao gồm công nghệ gene và công nghệ
chuyển gene đã phát hiện ra những liệu pháp gene mới dựa trên việc sản xuất
protein tái tổ hợp có trong sữa của bò chuyển gene. Phương pháp này cung cấp một
nguồn protein an toàn, có giá trị cao và không thể sản xuất bằng các phương pháp
khác. Chuyển gene là việc di chuyển các gene từ cấu trúc di truyền ban đầu gọi là
thể cho (donor) tới một cấu trúc di truyền khác có khả năng dung nạp gene đó gọi
là thể nhận (recipient) thông qua một vector, một phương tiện kỹ thuật hay bằng
các kích thích là các nhân tố chuyển gene như nhân tố sinh học, lí-sinh, hoá- sinh,
hoặc bằng cách tự vận động của gene. Đây là một trong những kỹ thuật phức tạp
nhất và cũng hứa hẹn mang lại lợi ích to lớn nhất của kỹ thuật di truyền. Động vật
chuyển gene là những con vật mang những gene lạ (khác loài hoặc những gene tái
tổ hợp) mà những gene này được đưa vào hệ gene của nó có chủ ý dưới sự can
thiệp của con người. Gene chuyển phải được di truyền theo mô hình của Menden
và cho phép tạo ra một đàn gia súc theo các phương pháp lai tạo truyền thống.
Sử dụng động vật biến đổi gene có hàng loạt những ưu điểm, đó là: chúng có
khả năng sinh sản được để tạo ra thế hệ động vật chuyển gene tiếp theo; khả năng
sản xuất linh động, sản lượng của chúng phụ thuộc vào số lượng con vật sản xuất;
chúng có khả năng tự duy trì nguồn nguyên liệu và năng lượng cho bản thân
chúng; và trong hầu hết các sản phẩm thuốc được chế tạo từ vật nuôi, sản phẩm
được tạo ra tiện lợi nhất đó là ở dạng sữa.Ở động vật, những nghiên cứu chủ yếu
tập trung vào việc nâng cao năng suất nuôi trồng, tạo ra các thế hệ động vật mới,
có thêm một số tính trạng mới như chống chịu bệnh tật, cho năng suất cao hơn,
nhiều trứng hơn, tỷ lệ nạc cao hơn. Hơn nữa, các động vật chuyển gene còn có khả
năng sản xuất được các loại protein quý hiếm mà con người rất cần trong trị liệu.

6

Kể từ những năm 1970, các nhà khoa học đã có thể chuyển một gene lạ vào
vi khuẩn và bắt nó biểu hiện gene. Tuy nhiên, những protein phục vụ cho nhu cầu
của con người ngày càng đòi hỏi phức tạp và cơ thể vi khuẩn không biểu hiện được
và cần đến động vật chuyển gene. Sản phẩm thành công đầu tiên của con người về
sản xuất sản phẩm sinh học thông qua chuyển gene là Insulin và Hoc môn sinh
trưởng vào vi khuẩn E.coli (1982 và 1987). Năm 1998 có khoảng dưới 1% dược
phẩm là protein được tổng hợp tái tổ hợp nhưng trị giá của nó tới 12 tỷ USD.
Người ta dự tính rằng chỉ cần 600 con bò chuyển gene là có thể cung cấp đủ nhu
cầu của cả thế giới về một dược phẩm là 1 loại protein nào đó (ví dụ như human
serum albumin cho điều trị bỏng).
Động vật chuyển gene được nghiên cứu nhằm các mục đích:
1. Nghiên cứu những gene gây bệnh như gene gây loạn dưỡng cơ tim, ung
thư, tự miễn dịch, hồng cầu lưỡi liềm. Dùng phương pháp chuyển gene để tạo động
vật thí nghiệm mà bị loại bỏ hoặc khoá các gene nào đó để xác định chức năng của
gene.
2. Tạo ra các loại protein, hóc môn, yếu tố sinh trưởng dùng trong trị liệu
3. Thay đổi cấu trúc giải phẫu, sinh lý cơ quan, nội tạng ( đưa một số gene
mới, loại bỏ một số gene) nhằm phục vụ mục đích cấy ghép nội tạng.
Bải tiểu luận “Ứng dụng của động vật chuyển gene” hướng đến việc trình
bày và phân tích quy trình chuyển gene và một số ứng dụng và thành tựu về khoa
học của động vật chuyển gene cũng như liên hệ đến một số vấn đề nhận thức trong
tương lai. Bài tiểu luận có sử dụng các phương pháp phân tích, tổng hợp, tổng kết
thực tiễn từ các nguồn tài liệu,…để góp phần làm rõ nét hơn về ứng dụng của các
động vật chuyển gene.


7

Bài tiểu luận được chia làm 2 chương:
Chương I: Khái niệm kỹ thuật chuyển gene và quy trình tiến hành chuyển
gene.
Chương II: Liên hệ thực tiễn về ứng dụng, thành tựu và một số vấn đề trong
tương lai của động vật chuyển gene.
Bài tiểu luận tuy được hoàn thành nhưng đôi khi còn thiếu sót, phân tích
chưa sâu sắc, chúng em rất mong nhận được sự bổ sung đóng góp ý kiến của
quý thầy cô.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Nhóm 1 – ĐH YĐK03A


8

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………………1
CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM KỸ THUẬT CHUYỂN GENE VÀ QUY TRÌNH

TIẾN HÀNH CHUYỂN GENE.………………………………………………….…..4
1. Khái niệm………………………………………………………………………….5
2. Phương thức tiến hành…………………………………………...………………5

CHƯƠNG II: LIÊN HỆ THỰC TIỄN VỀ ỨNG DỤNG, THÀNH TỰU VÀ

MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG TƯƠNG LAI CỦA ĐỘNG VẬT CHUYỂN
GENE…………………………………………………………………..…………12
1.

2.

3.

Ứng dụng và thành tựu trong khoa học…………………………………12
a. Ứng dụng………………………………………………………………12
b. Thành tựu trong khoa học……………………………………………12
Triển vọng trong tương lai……………………………………………….15
Một số vấn đề nhận thức trong tương lai………………………………..19

KẾT LUẬN……………………………………………………………………………...21

CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM KỸ THUẬT CHUYỂN GENE
VÀ QUY TRÌNH TIẾN HÀNH CHUYỂN GENE.

I.Khái niệm:


9

-Kỹ thuật chuyển gene là kỹ thuật đưa một gene hay nhiều gene lạ đã được
thiết kế ở dạng DNA vào tế bào vật chủ làm cho gene lạ tồn tại ở các plasmid trong
tế bào chủ hoặc gắn bộ gene tế bào chủ, tồn tại và tái bản cùng với bộ gene của tế
bào chủ. Gene lạ trong tế bào chủ hoạt động tổng hợp các protein đặc hiệu, gây
biến đổi các đặc điểm đã có hoặc làm xuất hiện những đặc điểm mới của các cơ thế
chuyển gene. ( />-Động vật chuyển gene là động vật có gene ngoại lai (gene chuyển) xen vào
trong DNA geneome của nó. Gene ngoại lai này phải truyền lại cho tả cả mọi tế
bào, kể cả các tế bào mầm. Việc chuyển gene ngoại lai vào động vật chỉ thành công
khi các gene này di truyền lại cho thế hệ . ( />
II. Phương thức tiến hành:
Bước 1: Tách chiết, phân lập gene mong muốn và tạo DNA tái tổ hợp
Một gene ngoại lai trước khi được chuyển vào geneome của tế bào vật chủ

để tạo ra động vật chuyển gene phải được phân lập và tinh chế hay nói cách khác là
nó phải được tạo dòng. Các công cụ sử dụng để tạo dòng bao gồm các enzyme đặc
biệt có hoạt tính cắt và nối DNA (enzyme hạn chế và ligase), các mẫu dò (probe),
vector và tế bào vật chủ. Tế bào vật chủ thường được sử dụng là tế bào vi khuẩn
E.coli và vector thường được sử dụng là plasmid.
Các đặc tính cần thiết của một vector:
-

Có khả năng sao chép tích cực và độc lập trong tế bào vật chủ;
Vector phải có kích thước càng nhỏ càng tốt để thu nhận ADN ngoại
lai có kích thước tối đa;


10
-

Vector phải cho phép phát hiện dễ dàng so với tế bào không mang
vector này (thường là kháng kháng sinh hoặc sản sinh enzyme b-

-

gallactosidase);
Vector phải có khả năng tồn tại trong tế bào chủ trong nhiều thế hệ;
Vector phải có vị trí nhận biết duy nhất (tồn tại vị trí cho mỗi enzyme
giới hạn, càng nhiều loại enzyme càng tốt)

Việc tách chiết một gene riêng lẻ là rất phức tạp bởi vì DNA mẫu chứa hàng
triệu gene. Do đó để thực hiện điều này, DNA mẫu chứa gene mong muốn và
vector plasmid phải được cắt bởi cùng một loại enzyme hạn chế. Các đoạn DNA
mẫu sau khi được cắt có mang gene mong muốn sẽ được xen vào vector plasmid

và các đầu của các đoạn DNA mẫu này và các đầu của vector plasmid sẽ được nối
với nhau nhờ ligase tạo thành plasmid tái tổ hợp. Sau đó các plasmid tái tổ hợp
được biến nạp vào các tế bào vi khuẩn E.coli và các tế bào vi khuẩn tiến hành sinh
trưởng. Vào thời điểm này, các tế bào vi khuẩn chứa plasmid mang gene mong
muốn sẽ được phát hiện bằng mẫu dò. Chúng được nuôi cấy trong môi trường thích
hợp để sinh trưởng phát triển tạo ra hàng triệu bản sao của vector chứa gene này.
Vector chứa gene này sẽ được tách ra khỏi tế bào vi khuẩn và gene mong muốn sẽ
được tách chiết. Phương pháp này có thể tạo ra hàng triệu bản sao của gene mong
muốn mà không bị nhiễm bởi các gene khác. Gene chuyển có nguồn gốc từ
geneome này chứa các đoạn exon mã hoá và các đoạn intron không mã hoá.

Bước 2: Tạo tổ hợp gene chuyển biểu hiện trong tế bào động vật
Ðể tạo tổ hợp gene chuyển biểu hiện trong tế bào động vật, các vùng chức
năng khác nhau của gene có nguồn gốc từ các loài khác nhau có thể được kết hợp
lại với nhau trong ống nghiệm bằng cách sử dụng enzyme hạn chế và ligase. Tất cả


11

các thành phần của gene có thể được tách chiết và tái tổ hợp để tạo thành một cấu
trúc gene chuyển biểu hiện.
Ở các đầu của cấu trúc đầy đủ này có thể được sửa đổi bằng cách bổ sung
các trình tự polylinker chứa một số vị trí nhận biết các enzyme hạn chế khác nhau.
Trình tự polylinker cho phép có thể xen vào cấu trúc này một vector để kiểm tra và
tạo dòng.
Gene chuyển được đi kèm với các trình tự không mã hoá có vai trò điều hoà
sự biểu hiện của gene. Các yếu tố điều hoà cũng có thể nằm ở trong đoạn intron.
Yếu tố điều hoà ở gần đầu 5’ của gene là promoter, có vai trò quyết định trong việc
điều hoà sự biểu hiện của gene. Sự biểu hiện của gene có thể xảy ra trong tất cả các
mô của cơ thể (không đặc hiệu) hoặc chỉ ở các mô đặc biệt. Hay nói cách khác

gene cấu trúc muốn hoạt động để biểu hiện ra protein mà nó qui định trong hệ
thống tế bào nhất định thì phải có promoter thích hợp với hệ thống mà nó hoạt
động. Promoter ở tế bào động vật có nguồn gốc hoặc từ động vật như
methallothionein (MT),

thymidine

kinase,

ß-actin,

amylase,

insulin,

ß-

lactoglobulin, adiposite P2 ... hoặc từ virus động vật như Simian virus (SV40),
Rous sarcoma virus (RSV)…
Một yếu tố điều hoà khác là yếu tố tăng cường (enhancer), có chức năng
tăng cường sự biểu hiện của gene, không phụ thuộc vào vị trí và sự định hướng đối
với gene. Ðầu 3’ của gene cũng phải mang một trình tự poly-A để đảm bảo thích
hợp cho quá trình phiên mã và dịch mã.
Bước 3: Tạo cơ sở vật liệu biến nạp gene
Ở động vật có vú thì giai đoạn biến nạp gene thích hợp nhất là trứng ở giai
đoạn tiền nhân (pronucleus), giai đoạn mà nhân của tinh trùng và trứng chưa dung
hợp (fusion) với nhau. Ở giai đoạn này tổ hợp gene lạ có cơ hội xâm nhập vào


12

geneome của động vật nhờ sự tái tổ hợp DNA của tinh trùng và của trứng. Do tế
bào phôi chưa phân chia và phân hoá nên tổ hợp gene lạ được biến nạp vào giai
đoạn này sẽ có mặt ở tất cả các tế bào kể cả tế bào sinh sản của động vật trưởng
thành sau này.
Ðối với động vật có vú, trứng chín được thu nhận bằng phương pháp sử
dụng kích dục tố theo chương trình đã được xây dựng cho mỗi loài hoặc bằng
phương pháp nuôi cấy trứng trong ống nghiệm. Sau đó thụ tinh nhân tạo để tạo ra
trứng tiền nhân.
Bước 4: Chuyển gene vào động vật
Tổ hợp gene ngoại lai có thể được chuyển vào tế bào nhận theo nhiều cách
khác nhau như, các phương pháp chính bao gồm:
1. Vi tiêm (microinjection): là một phương pháp sử dụng các thiết bị vi thao
tác cực nhạy với vi kim được thực hiện dưới kính hiển vi để tiêm một đoạn ADN
trong dịch tiêm vào phôi non của động vật.
2. Chuyển gene bằng sử dụng tế bào gốc(stem cell): Các tế bào phôi ở giai
đoạn 16-32 tế bào là các tế bào đa năng (totipotent) nghĩa là có thể phân hóa thành
bất kỳ loại mô nào. Người ta đã tiến hành nuôi cấy và biến nạp gene vào những tế
bào này bằng cách nhiễm với vector virus. Sau khi chọn ra những tế bào đã được
biến nạp gene lạ người ta đưa nó vào phôi khác ở giai đoạn phôi nang để tạo ra
động vật chuyển gene thể khảm. Tỉ lệ các phôi sống sót sau thao tác là khá cao
(80%), trong số đó 90% biểu hiện tính trạng mới. Tiếp theo, người ta lai tạo qua
các đời để thu được động vật đồng hợp tử về các tính trạng mà ta chuyển vào.
3. Chuyển gene bằng súng bắn gene (gene gun): là biện pháp chuyển gene
xuất hiện cuối những năm 1980. Biện pháp này sử dụng các hạt bụi volfram hoặc
bụi vàng trộn lẫn ADN (tổ hợp gene cần chuyển) và bắn vào khối mô, tổ chức cần


13

nhận nhờ áp lực khí helium (3500 psi). Đây là biện pháp chuyển gene có nhiều ưu
điểm và hiệu quả, ở Việt nam đã có một số cơ quan nghiên cứu áp dụng kỹ thuật
này như Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Công nghệ sinh học nhưng kỹ thuật này
chỉ chủ yếu tiến hành đối với mô thực vật
4. Phương pháp xung điện (electroporation): Phương pháp này tạo cho các
màng sinh học dễ thấm và dễ dung hợp nhờ sự kích thích của điện trường. Một yếu
tố khác đó là, xung điện tạo ra những lỗ thủng nhỏ trên bề mặt của màng tế bào,
nhờ vậy rất nhiều loại plasmid có thể chuyển qua được. Phương pháp này có hiệu
quả cao, phù hợp cho việc biến nạp với số lượng lớn tế bào. Tuy nhiên tỷ lệ tế bào
chết cũng khá nhiều và mỗi một loại tế bào cũng cần đòi hỏi biện pháp tiền xử lý
thích hợp.
5. Qua trung gian virus(virus mediated): là biện pháp chuyển gene khá đặc
hiệu để chuyển gene vào đối tượng nhận. Nguyên lý của phương pháp này khá đơn
giản. Khi xâm nhập vào tế bào vật chủ, virus thường chuyển một đoạn gene của nó
vào tế bào chủ và bắt tế bào chủ phải tổng hợp nguyên vật liệu cho nó. Phương
pháp này mở ra một triển vọng cũng như là một thách thức đối với khoa học để
điều khiển và lợi dụng các đặc điểm có lợi để sửa chữa khuyết tật di truyền trong
liệu pháp gene. Chuyển gene sử dụng trung gian virus (retrovirus- là loại virus
không gây bệnh) có lợi thế là không làm thay đổi hoạt động của gene cũ của cơ thể
nhưng gây nên mối nghi ngại việc tạo ra virus mới, lan truyền các thành phần của
virus để tạo ra một loại virus mạnh hơn, nguy hiểm hơn.
6. Chuyển qua trung gian tinh trùng (sperm mediated): là một phương pháp
chuyển gene sử dụng tinh trùng ủ với liposome có chứa ADN plasmide và dùng thụ
tinh nhân tạo. Phương pháp này được thực hiện khá thành công ở thỏ. Phương
pháp này cũng đang được nghiên cứu và áp dụng đối với chuyển gene ở lợn, nhằm
tạo ra nguồn cơ quan, tổ chức phục vụ cho cấy ghép.


14

Bước 5: Nuôi cấy phôi trong ống nghiệm (đối với động vật bậc cao)
Tế bào trứng tiền nhân sau khi vi tiêm được nuôi cấy trong ống nghiệm để
phát triển đến giai đoạn phôi dâu (morula) hoặc túi phôi (blastocyst). Ở giai đoạn
này màng trong (pellucida) bị bong ra và phôi có thể làm tổ được ở dạ con. Những
phôi này được cấy chuyển vào con nhận đã được gây chửa giả (pseudopregnant) để
phát triển thành cá thể con.
Ðối với động vật bậc thấp như cá không cần giai đoạn này. Tuy nhiên ở cá,
trứng sau khi thụ tinh màng thứ cấp (chorion) dày lên, rất dai và dính gây trở ngại
cho việc định vị chính xác mũi kim tiêm vào vị trí mong muốn để có thể đưa được
DNA vào trứng. Mặt khác giai đoạn phôi một tế bào ở cá rất ngắn trong khi đó việc
vi tiêm đòi hỏi nhiều thao tác tỉ mỉ và chính xác. Ðể khắc phục các nhược điểm
này, người ta có thể tiến hành loại màng thứ cấp , kéo dài giai đoạn phôi 1-4 tế bào
và ấp nhân tạo phôi trần để tạo cá bột.
Bước 6: Kiểm tra động vật được sinh ra từ phôi chuyển gene
Ðể khẳng định động vật có được chuyển gene lạ vào hay không, người ta
phải kiểm tra xem gene lạ có xâm nhập được vào bộ máy di truyền của động vật
trưởng thành hay không và sản phẩm của gene lạ có được tổng hợp ra hay không.
Ðối với vấn đề thứ nhất người ta sử dụng phương pháp lai phân tử trên pha
rắn (Southern blot, Northern blot...) hoặc PCR (phản ứng nhân gene sử dụng cặp
mồi đặc hiệu để nhân đoạn gene được chuyển. Phương pháp PCR cho phép nhân
rất nhanh (hàng triệu lần trong một hai giờ) và chính xác từng đoạn ADN riêng
biệt)
Ðối với vấn đề thứ hai, sản phẩm của gene lạ được đánh giá ở hai mức độ:
phiên mã và dịch mã. Sản phẩm phiên mã được đánh giá bằng phương pháp RT –


15

PCR, sản phẩm dịch mã được đánh giá bằng phương pháp Western blot, ELISA
hoặc kỹ thuật miễn dịch phóng xạ (RIA) để phát hiện protein lạ trong động vật.

Theo dõi các thế hệ sau của động vật chuyển gene (F1, F2, F3, ...) để xác
định gene lạ có di truyền hay không.
Bước 7: Tạo nguồn động vật chuyển gene một cách liên tục
Sau khi kiểm tra thấy gene ngoại lai đã được di truyền ổn định, tiến hành lai
tạo và chọn lọc để tạo dòng động vật chuyển gene.

Tài liệu tham khảo:
1.

/>
2.

/>
CHƯƠNG II: LIÊN HỆ THỰC TIỄN VỀ ỨNG DỤNG,
THÀNH TỰU VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG TƯƠNG LAI
CỦA ĐỘNG VẬT CHUYỂN GENE.
I. Ứng dụng và thành tựu trong khoa học:
1. Ứng dụng:


16

*Sản xuất insuline:
-Bằng kỹ thuật tái tổ hợp DNA , người ta chuyển gene mã hóa insuline vào
tế bào vi lhuaarn , khi được nuôi cấy trong môi trường thích hợp, vi khuẩn E.coli
sẽ sinh tổng hợp loại peptide này.
*Sản xuất interferone:
-Interferone là một protein kháng thể hình thành khi tế bào bị nhiễm virus,
giúp tế bào chống lại sự xâm nhiễm virus khác. Chuyển vector tái tổ hợp vào E.coli
, nuôi sinh khối vi khuẩn E.coli để thu được interferone.

*Sản xuất hormone sinh trưởng ở người (HGH).
*Chuyển gene áp dụng cho hợp tử và phôi ở các gia súc nhằm tăng cường
khả năng chống bệnh và cãi thiện giống nòi chung.
2. Thành tựu trong khoa học
*Muỗi chống sốt rét
Thông thường, muỗi là côn trùng lan truyền nhiều loại bệnh nan y, trong đó
có bệnh sốt xuất huyết và sốt rét, riêng sốt rét hàng năm cướp đi trên 1 triệu sinh
mạng và 300 triệu người khác bị nhiễm bệnh, nên cuộc chiến phòng chống sốt rét
và sốt xuất huyết được con người quan tâm hàng đầu. Để ngăn ngừa bệnh sốt rét,
nhóm chuyên gia ở ĐH Johns Hopkins Mỹ (JHU) Mỹ mới đây đã lai tạo thành
công một loại muỗi có khả năng kháng lại ký sinh trùng plasmodium và không gây
truyền bệnh sốt rét sau 9 thế hệ lai tạo có khả năng kháng sốt rét tới 70%. Ngoài
khả năng kháng sốt rét, loại muỗi này còn mang theo protein phát màu huỳnh
quang xanh (GFP) làm cho mắt của chúng có màu xanh biếc, giúp con người phân
biệt muỗi hoang với muỗi chuyển gene (GM). Muỗi GM còn mang theo gene gây


17

"đột tử" có thể truyền lại cho con cháu của chúng, làm cho hậu duệ của chúng chết
trước khi đến tuổi trưởng thành và sinh sản.
*Lạc đà chữa bệnh di truyền
Các chuyên gia ở Trung tâm nghiên cứu sinh sản lạc đà Dubai (DCRC)
thuộc Tiểu vương quốc Ả Rập thống nhất hiện đang thực hiện dự án tham vọng tạo
ra những con lạc đà chuyển gene có khả năng sản xuất ra các protein dược phẩm
mang trong sữa để sản xuất ra các loại thuốc trị lại những căn bệnh di truyền. Sở dĩ
lạc đà được đưa vào tầm ngắm của dự án là do nó là con vật có sức khỏe tốt, kháng
nhiều bệnh và thích ứng với môi trường khắc nghiệt, dễ nuôi và có sản phẩm cuối
giá rẻ, hợp với nhiều thành phần trong xã hội. Dự án tạo lạc đà GM được khởi
xướng từ năm 2003 và đến năm 2009 con lạc đà GM đầu tiên có tên là Injaz ra đời,

sau đó đã sản xuất được mẻ sữa chữa bệnh đầu tiên. Các nhà khoa học Dubai gọi
đây là giống lạc đà "đẳng cấp cao", các tế bào của nó hiện đã được đưa vào bảo
quản trong ngân hàng, nó có khả năng sản xuất sữa "y học" ngay cả trong môi
trường xa mạc, hiếm nước nên chất lượng sữa cao và mang dược tính lớn.
*Gà
Các chuyên gia ở ĐH Hebren ở Jerusalem (Israel) mới đây đã tạo ra một
giống gà GM trụi lông, có khả năng kháng lại bệnh cúm gia cầm. Dù không có
lông lại có mào đỏ nên giống gà này trông rất ngộ nghĩnh và xấu mã. Đổi lại, nó có
nhiều đặc tính ưu việt như có hàm lượng calo thấp, lớn nhanh, thân thiện với môi
trường, chịu được nhiều loại bệnh, kể cả bệnh cúm gia cầm ngay từ khi mới lọt
lòng mẹ. Đặc biệt gà không lông có chất lượng thịt tuyệt vời, có lợi cho sức khỏe
con người và dễ nuôi. Nó được lai tạo giữa giống gà thông thường với gà trụi lông
ở đầu và cổ (Naked neck), tuy nhiên giống gà này lại có nhược điểm không chịu
được côn trùng, ký sinh trùng cắn và không phối giống được do cánh không có
lông. ( />

18

Sau thời gian dài nghiên cứu, các nhà khoa học Anh đã lai tạo thành công
những con gà có khả năng cho ra đời những loại trứng có chứa các thành phần
ngăn ngừa bệnh ung thư cho con người. Hệ ADN của những con gà này được bổ
sung các gene của người để các protein của con người tiết vào lòng trắng trứng một
hỗn hợp protein có chứa các thành phần chữa bệnh giống như dược phẩm mà
người ta dùng chữa bệnh ung thư da và các loại bệnh khác. Nói cụ thể hơn là trong
trứng gà nói trên có chứa miR24, đây là một phân tử có khả năng trị khối u ác tính
và viêm khớp và một interferon b-1a của con người có tác dụng điều trị bệnh xơ
cứng rải rác. ( />*Lợn
Hemoglobin thu từ lợn chuyển gene là một protein được tạo ra thành công
và thu được từ máu. Điều này mở ra hướng tìm nguồn máu thay thế cho con người.
*Cừu

Các nhà khoa học đã tạo ra cừu chuyển gene mà trong sữa của chúng có
chứa protein Lactoferrin có tác dụng như một chất kháng sinh.
*Dê
Tạo ra dê chuyển gene mà trong máu của chúng có chứa yếu tố
antitrombine, một glucoprotein có chức năng điều hoà sự đông máu.
*Thỏ chuyển gene:
-Năm 1985, công bố việc chuyển gene vào thỏ thành công.
-Năm 2001 , đã tạo ra thỏ chuyển gene phát ra ánh sáng màu lục ở trong tối.
- Còn có loài thỏ chuyển gene người chuyển gene người lấy sữa thì đã được
vắt sữa trên quy mô công nghiệp tại công ty sinh học Phamging ở Hà Lan.


19

-Sữa thỏ chứa gene người dùng để bào chế thành một loại thuốc mới điều trị
angioedema do di truyền, một bẹnh rối loạn máu hiếm gặp có thể dẫn đến sưng
phồng các mô của cơ thể.
Sở dĩ người ta sử dụng động vật chuyển gene để sản xuất protein trị liệu vì
đây là những protein có cấu hình đúng, đảm bảo hoạt tính cần thiết. Sử dụng
protein từ động vật chuyển gene an toàn hơn là sử dụng protein được tách chiết từ
mô người vì nguy cơ lây nhiễm bệnh. Nếu chỉ khai thác sữa để tách protein thì
không ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ của động vật sản xuất sữa. Những loài được sử
dụng để thu nhận protein trị liệu là gà, dê, cừu, thỏ, bò…
Ngoài ra, trong y học, người ta tạo ra mô hình động vật bị bệnh hoặc mô
hình động vật thăm dò (exploratory model). Đó là những động vật biến đổi gene,
với sự biến đổi của gene chưa biết hoặc chức năng chưa rõ ràng. Đây là những mô
hình rất hữu ích trong nghiên cứu quá trình tế bào cơ bản.

II. Triển vọng trong tương lai:
1.Tạo ra những động vật có tốc độ lớn nhanh, và hiệu quả sử dụng thức ăn

cao.
Trong hướng này,người ta tập trung chủ yếu vào việc đưa tổ hợp gene bao
gồm gene cấu trúc của hormone sinh trưởng và promotor methallothionein vào
động vật.Cho đến nay người ta đã đưa thành công gene này vào thỏ,lợn và cừu.Kết
quả là những động vật này không to lên như ở chuột.Tuy nhiên ở Đức, trong
trường hợp ở lợn chuyển gene hormone sinh trưởng lượng mỡ giảm đi đáng kể
(giảm từ 28.55mm xuống còn 0.7mm) và hiệu quả sử dụng thức ăn cao hơn.Ở
Australia, lợn chuyển gene hormone sinh trưởng có tốc độ lớn nhanh hơn đối
chứng là 17%, hiệu suất sử dụng thức ăn cao hơn 30%.Các nhà khoa học ở


20

Granada(Houstonr,Texas) đã tạo ra được bò chuyển gene tiếp nhận estrogene người
human estrogene receptor) có tốc độ lớn nhanh.Các nhà khoa học ở đây đã thành
công trong việc đưa hormone sinh trưởng insulin bò (bovine insulin like growth
hormone ) để tạo ra giống gia súc thịt không dính mỡ.
Gần đây, Sutrave(1990) đã khám phá ra gene Ski, mà dưới tác động của
gene này protein cơ được tổng hợp rất mạnh, trong đó lượng mỡ lại giảm đi đáng
kể.Phát hiện này mở ra triển vọng tạo ra được giống lợn nhiều nạc, ít mỡ, hiệu suất
sử dụng thức ăn cao.
2.Tạo ra động vật chuyên sản xuất protein quý dùng trong y dược.
Đây là hướng có nhiều triển vọng nhất vì nhiều protein dược phẩm quý
không thể sản xuất qua con đường vi sinh hoặc sinh vật bậc thấp, do những sinh
vật này k có hệ enzym để tạo ra những protein có cấu tạo phức tạp.
Ý tưởng sử dụng tuyến sữa của động vật bậc cao để sản xuất ra protein
dược phẩm quý lần đầu tiên được Clack(1987) đề xuất.Nội dung của kĩ thuật này là
gắn gene cấu trúc với β-lactoglobumin vào cừu, chuột.Clack thấy chúng biểu hiện
rất cao ở tuyến sữa.

3.Tạo ra được động vật chống chịu bệnh tật và và sự thay đổi của điều kiện
môi trường
Đến nay ta đã biết được một số gene có khả năng kháng bệnh và chống chịu
được một số điều kiện của môi trường ở vật nuôi.Tiêm gene Mx vào lợn để tạo ra
được giống lợn miễn dịch với bệnh cúm. Người ta cũng thành công trong việc tiêm


21

gene IgA vào lợn, cừu, mở ra khả năng tạo được giống vật nuôi miễn dịch được với
nhiều bệnh…
4.Nâng cao năng suất, chất lượng động vật bằng cách thay đổi con đường
chuyển hóa trong cơ thể động vật.
Trong hướng này nổi bật là những nghiên cứu nâng cao chất lượng sữa bò,
sữa cừu bằng cách chuyển gene lactose vào đối tượng quan tâm.Sự biểu hiện của
gene này được điều khiển bởi promotor của tuyến sữa.Trong sữa của những động
vật chuyển gene này, đường lactose bị thủy phân thành đường galactose và đường
glucose.Do vậy những người không quen uống sữa cũng có thể sử dụng được sữa
này mà không cần quá trình lên men.Mới đây, các nhà khoa học(Brigid Borphy,
2003) đã chuyển thêm các gene mã hóa β-casein (CSN2) và kappa-casein (CSN3)
bò vào các nguyên bào sợi của bò và tạo ra bò huyển gene cho sữa có mức β-casein
và kappa-casein cao hơn mức bình thường:hàm lượng β-casein tăng 8-10%, còn
hàm lượng kappa-casein tăng gấp 2 lần và tỉ lệ kappa-casein so với β-casein tổng
số thay đổi một cách đáng kể.Hai loại casein là protein chủ yếu trong sữa và là
thành phần chính của sữa đông, chìa khóa của sự sản xuất pho-mat và sữa
chua.Các protein này rất quan trọng chúng làm cho sữa có lượng protein cao nhưng
chứa nhiều nước.

5.Tạo ra vật nuôi chuyển gene cung cấp nội quan cấy ghép cho người.
Các loài khác nhau đã được thử nghiệm làm nguồn cơ quan cung cấp cho

người.Đầu tiên là linh trưởng bao gồm hắc tinh tinh là thích hợp nhất.Nhưng sau
đó nhận thấy ngay rằng sự lựa chọn này không phải là tốt nhất.Các cơ quan của
Linh trưởng bị loại thải sau khi cấy ghép.Linh trưởng là loài đang được bảo về và


22

giá của nó cực kì đắt.Hơn nữa, Linh trưởng có nguy cơ truyền bệnh cho con người
cao nhất.Cho nên ý tưởng sử dụng Linh trưởng làm nguồn cơ quan cho con người
sẽ bị loại bỏ. Lợn được cho là tốt nhất. Loài này có quan hệ gần gũi với con người,
ăn tạp và các cơ quan của nó có kích thước tương tự với con người.Lợn không có
quan hệ họ hàng gần gũi với người như Linh trưởng nên khả năng di truyền bệnh
của nó cho người là không dễ dàng.Hơn nữa sự sản xuất lợn giống có thể tiến hành
trong những điều kiện kiểm soát được bệnh tật với một giá thành thấp.Mặc khác,
hiện nay lợn được sử dụng làm nguồn thức ăn phong phú cho con người.
6.Tạo ra động vật chuyển gene làm mô hình nghiên cứu bệnh ở người
Hơn 3000 bệnh di truyền ở người đã được biết và việc nghiên cứu các
nguyên nhân chủ yếu của chúng đã được quan tâm với mục đích để phát minh các
liệu pháp gene tế bào sinh dưỡng và tìm ra các phương pháp điều trị hiệu quả.Các
dòng chuột nội phối đặc biệt di truyền các kiểu hình mong muốn một cách tự phát
đã cung cấp các mô hình hữu ích cho việc nghiên cứu sự phát sinh bệnh của người.
Sử dụng mô hình chuột chuyển gene đã giúp các nhà khoa học thấy được
vai trò của gene trong sự phát triển và tính nội cân bằng của động vật một cách
nhanh chóng và hy vọng xác định được vị trí và chức năng của gene người từ sự
hiểu biết về vị trí và chức năng của gene chuột.

7.Tạo động vật chuyển gene làm mô hình khi nghiên cứu chất độc học
Động vật được biến đổi gene để biểu hiện triệu chứng bệnh ở người và các
cơ chế sinh học.Sử dụng động vật này để theo dõi đánh giá kết quả điều trị ở người
và cơ chế sinh học.Ví dụ các nhà khoa học tạo khỉ chuyển gene làm mô hình vật lí.

23

( />
III. Một số vấn đề nhận thức trong tương lai:
Mặc dù động vật chuyển gene đóng vai trò quan trọng nhưng vẫn có một số
lo lắng và các quan niệm khác nhau về giá trị của chúng.
Trong nghiên cứu, việc chuyển một gene vào động vật có thể là rất phức tạp
và khả năng gây ra các tác dụng phụ là khó có thể tiên đoán. Tác động gây thiệt hại
có thể tăng lên từ những kỹ thuật phẫu thuật sử dụng để thu nhận và cấy lại phôi,
các tác động không đặc hiệu gây nên bởi sự tổn thương của gene nằm sát với khu
vực DNA đã biến đổi. Làm giảm khả năng thụ tinh và thai quá cỡ có thể là hậu quả
của kỹ thuật này. Trong phần lớn các trường hợp, đột biến tác động lớn đến các quá
trình chuyển hóa đặc biệt hoặc các thụ quan tế bào mà không thực sự gây nên
bệnh, sự khó chịu, đau đớn hoặc khuyết tật dị dạng ở động vật.
Các kiểm soát của luật pháp đối với các giá trị của động vật chuyển gene là
rất chặt chẽ. Trước khi được sử dụng làm thực phẩm và lưu hành trên thị trường
chúng phải vượt qua được các thử nghiệm rất ngặt nghèo về mặt an toàn thực
phẩm mà đối với các thực phẩm bình thường thì không cần. Công việc này cần
phải được thực hiện bởi nhiều cơ quan, nhiều tổ chức của quốc gia, quốc tế để đảm
bảo về mặt sức khỏe cho người tiêu dùng.
( />Khả năng rủi ro của chuyển gene đối với môi trường và hệ sinh thái là tồn tại
khi nuôi trồng động vật chuyển gene. Một số nước đã đề cập đến những rủi ro của
nghiên cứu chuyển gene với động vật và tác động đến môi trường khi động vật


24

chuyển gene bị sẩy ra ngoài một cách tình cờ hoặc có kế hoạch. Khi đó động vật

chuyển gene sẽ có cơ hội lai với các quần thể hoang dã làm phát tán gene chuyển
sang các cơ thể động vật khác vì thế sẽ dẫn đến sự thay đổi ở quần thể bản địa. Giá
trị nội tại của động vật có thể bị giảm và tình trạng toàn vẹn của chúng bị vi phạm
do sự biến đổi di truyền. Mặt khác, sự phát triển lan tràn của chúng làm mất tính
cân bằng của hệ sinh thái, làm giảm tính đa dạng sinh học của quần thể. Do vậy
hiện nay động vật chuyển gene được nuôi ở những khu vực được giám sát hết sức
chặt chẽ để giảm thiểu tối đa khả năng lây lan vào môi trường.

KẾT LUẬN
Bài tiểu luận có thể đúc kết thành một số ý chính:
1.

Kỹ thuật chuyển gene là kỹ thuật đưa một gene hay nhiều gene lạ
đã được thiết kế ở dạng DNA vào tế bào vật chủ làm cho gene lạ
tồn tại ở các plasmid trong tế bào chủ hoặc gắn bộ gene tế bào chủ,
tồn tại và tái bản cùng với bộ gene của tế bào chủ.

2.

Kỹ thuật chuyển gene và động vật chuyển gene có những ứng dụng
và đạt được nhiều thành tựu trong khoa học và có rất có triển vọng
trong tương lai.

3.

Bên cạnh đó kỹ thuật chuyển gene và động vật chuyển gene cũng
gây ra những rủi ro cũng như những mối đe dọa cho môi trường và
hệ sinh thái.