Giới thiệu về công nghệ sinh học

x
101
x
PHҪN V
Giӟi thiӋu vӅ công nghӋ sinh hӑc
x
102
x
x
103
x
16.
An toàn sinh hӑc và công nghӋ DNA tái tә hӧp
Công nghӋ DNA tái tә hӧp liên quan tӟi viӋc tәng hӧp vұt liӋu di truyӅn tӯ các
nguӗn khác nhau ÿӇ tҥo ra các sinh vұt biӃn ÿәi gen (GMOs) mà trѭӟc ÿây chѭa
tӗn tҥi trong tӵ nhiên. Ban ÿҫu, các nhà sinh hӑc phân tӱ có mӝt mӕi quan tâm
chung ÿó là nhӳng ÿһc tính không thӇÿoán trѭӟc và không mong muӕn cӫa các
sinh vұt này có thӇ gây ra mӝt mӕi nguy sinh hӑc nӃu chúng thoát ra khӓi phòng
thí nghiӋm. Mӕi quan tâm này trӣ thành tiêu ÿiӇm cӫ
a mӝt hӝi nghӏ khoa hӑc
ÿѭӧc tә chӭc tҥi Asilomar, CA, Hoa KǤ vào năm 1975 (45). Tҥi hӝi nghӏÿó, vҩn
ÿӅ an toàn ÿã ÿѭӧc thҧo luұn và nhӳng hѭӟng dүn ÿҫu tiên vӅ công nghӋ DNA tái
tә hӧp ÿã ÿѭӧc ÿѭa ra. Nhӳng kinh nghiӋm nghiên cӭu trong hѫn 25 năm sau ÿó
ÿã chӭng minh rҵng kӻ thuұt gen có thӇ thӵc hiӋn an toàn hѫn khi tiӃn hành ÿánh
giá nguy cѫ hӧp lý và sӱ dөng các biӋn pháp an toàn thӓa ÿáng.
Ĉҫu tiên, công nghӋ DNA tái tә hӧp hoһc kӻ thuұt gen ÿã ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ phân
ÿoҥn DNA vô tính trong vұt chӫ nhiӉm khuҭn ÿӇ tìm nhanh các sҧn phҭm gen ÿһc
hiӋu cho các nghiên cӭu sâu hѫn. Phân tӱ DNA tái tә hӧp cNJng ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ
tҥo ra các sinh vұt biӃn ÿәi gen nhѭÿӝng vұt chuyӇn gen và ÿӝng vұt “khác
thѭӡng” cNJng nhѭ thӵc vұt chuyӇn gen.
Công nghӋ DNA tái tә hӧp ÿã có mӝt tác ÿӝng to lӟn ÿӕi vӟi y, sinh hӑc và thұm

chí sӁ có ҧnh hѭӣng lӟn hѫn khi mà hiӋn ÿã có chuӛi nucleotide cӫa toàn bӝ bӝ
gen ngѭӡi. Mѭӡi ngàn gen mà hiӋn nay chѭa biӃt chӭc năng sӁÿѭӧc nghiên cӭu
bҵng công nghӋ DNA tái tә hӧp. LiӋu pháp gen có thӇ trӣ thành cách ÿiӅu trӏ
thông thѭӡng cho mӝt sӕ bӋnh và nhӳng véc tѫ mӟi cho chuyӇn gen có khҧ năng
ÿѭӧc sáng chӃ sӱ dөng kӻ thuұt di truyӅn hӑc. Ĉӗng thӡi, thӵc vұt chuyӇn gen tҥo
thành bҵng công nghӋ DNA tái tә hӧp có thӇÿóng vai trò ngày càng quan trӑng
trong nӅn nông nghiӋp hiӋn ÿҥi.
Nhӳng cuӝc thӱ nghiӋm liên quan tӟi xây dӵng hay sӱ dөng sinh vұt chuyӇn gen
nên ÿѭӧc kiӇm soát sau khi tiӃn hành ÿánh giá nguy cѫ an toàn sinh hӑc. Mҫm
bӋnh và bҩt cӭ mӕi nguy hiӇm tiӅm tàng nào liên quan tӟi nhӳng sinh vұt ÿó có
thӇ có ÿһc ÿiӇm chѭa ÿѭӧc xác ÿӏnh. Ĉһc tính cӫa cѫ thӇ cho, bҧn chҩt cӫa chuӛi
DNA ÿѭӧc chuyӇn, ÿһc ÿiӇm cuҧ cѫ thӇ nhұn và ÿһc ÿiӇm cuҧ môi trѭӡng cNJng
cҫn ÿѭӧc ÿánh giá. Nhӳng yӃu tӕ này giúp xác ÿӏnh mӭc ÿӝ an toàn sinh hӑc yêu
cҫu ÿӇ thao tác cѫ thӇ biӃn ÿәi gen tҥo thành an toàn và xác ÿӏnh hӋ thӕng ngăn
chһn vұt lý và sinh hӑc nên sӱ dөng.
Ĉánh giá an toàn sinh hӑc ÿӕi vӟi các hӋ thӕng thӇ hiӋn sinh hӑc
HӋ thӕng thӇ hiӋn sinh hӑc bao gӗm các véc tѫ và các tӃ bào vұt chӫ. Phҧi thoҧ
mãn mӝt sӕ tiêu chuҭn ÿӇ có thӇ sӱ dөng chúng hiӋu quҧ và an toàn. Mӝt ví dө vӅ
hӋ thӕng thӇ hiӋn sinh hӑc là plasmid pUC18. Thѭӡng sӱ dөng nhѭ mӝt véc tѫ
x
104
x
ÿѫn dòng kӃt hӧp vӟi các tӃ bào Escherichia coli K12, plasmid pUC18 ÿã ÿѭӧc
giҧi trình tӵ gen hoàn toàn. Tҩt cҧ các gen ÿáp ӭng cho viӋc biӇu hiӋn ӣ các vi
khuҭn khác ÿã ÿѭӧc loҥi bӓ khӓi tiӅn plasmid pBR322. E. coli K12 là mӝt chӫng
không gây bӋnh và không thӇ tӗn tҥi trong ruӝt cӫa ngѭӡi và ÿӝng vұt khӓe
mҥnh. Các thí nghiӋm kӻ thuұt gen thông thѭӡng có thӇ thӵc hiӋn an toàn trong
E. coli K12/pUC18 ӣ mӭc ÿӝ An toàn sinh hӑc cҩp 1, cung cҩp thêm các sҧn
phҭm biӇu hiӋn DNA ngoҥi lai không ÿòi hӓi các mӭc an toàn sinh hӑc cao hѫn.
Ĉánh giá an toàn sinh hӑc ÿӕi vӟi các véc tѫ thӇ hiӋn

Nhӳng cҩp ÿӝ an toàn sinh hӑc cao hѫn có thӇÿѭӧc yêu cҫu khi:
1. Sӵ biӇu hiӋn cӫa ÿoҥn DNA có nguӗn gӕc tӯ sinh vұt gây bӋnh có thӇ gia tăng
ÿӝc tính cuҧ sinh vұt biӃn ÿәi gen.
2. Xác ÿӏnh nhӳng ÿoҥn DNA thêm vào không có ÿһc tính tӕt (nhѭ trong lúc
chuҭn bӏ thѭ viӋn bӝ gen DNA tӯ các vi sinh vұt gây bӋnh).
3. Nhӳng sҧn phҭm gen có hoҥt tính dѭӧc lý tiӅm tàng.
4. Nhӳng sҧn phҭm gen mã hoá ÿӝc tӕ.
Nhӳng véc tѫ vi rút cho chuyӇn gen
Nhӳng véc tѫ vi rút nhѭ véc tѫ adenovirus sӱ dөng ÿӇ chuyӇn gen ÿӃn nhӳng tӃ
bào khác. Nhӳng véc tѫÿó thiӃu mӝt sӕ gen sao bҧn vi rút và nhân lên trong
nhӳng dòng tӃ bào có khiӃm khuyӃt ÿó.
Sӵ lѭu giӳ nhӳng véc tѫÿó có thӇ nhiӉm nhӳng vi rút sao chép thành thҥo do
nhӳng trѭӡng hӧp tái tә hӧp ngүu nhiên ít gһp khi các dòng tӃ bào nhân lên hoһc
có thӇ do ÿiӅu kiӋn thiӃu tinh khiӃt sinh ra. Nhӳng véc tѫÿó nên thao tác ӣ cùng
mӭc an toàn sinh hӑc vӟi adenovirus bӕ mҽ sinh ra chúng.
Ĉӝng vұt chuyӇn gien và ÿӝng vұt "khác thѭӡng "
Nhӳng ÿӝng vұt mang ÿһc ÿiӇm di truyӅn ngoҥi lai (ÿӝng vұt chuyӇn gen) nên
thao tác trong nhӳng mӭc ÿӝ ngăn chһn phù hӧp vӟi ÿһc ÿiӇm cӫa sҧn phҭm cӫa
gen ngoҥi lai. Nhӳng ÿӝng vұt ÿã loҥi bӓ có mөc ÿích nhӳng gen ÿһc trѭng (ÿӝng
vұt lҥ) thѭӡng không bӝc lӝ nhӳng mӕi nguy sinh hӑc cө thӇ.
Ví dө vӅÿӝng vұt chuyӇn gen gӗm có nhӳng ÿӝng vұt có thө quan ÿӕi vӟi nhӳng
vi rút mà thông thѭӡng không thӇ gây nhiӉm cho ÿӝng vұt ÿó. NӃu nhӳng ÿӝng
vұt chuyӇn gen ÿó thoát ra khӓi phòng thí nghiӋm và truyӅn thông tin di truyӅn
ÿӃn quҫn thӇÿӝng vұt hoang dҥi thì vӅ mһt lý thuyӃt, mӝt nguӗn ÿӝng vұt vӟi vi
rút ÿһc trѭng ÿó có thӇ phát sinh.
Khҧ năng này ÿӕi vӟi poliovirus ÿã ÿѭӧc thҧo luұn và ÿһc biӋt liên quan trong
hoàn cҧnh thanh toán bӋnh bҥi liӋt. Chuӝt chuyӇn gen biӇu hiӋn thө quan cӫa vi
rút gây bӋnh bҥi liӋt ӣ ngѭӡi phát sinh tӯ nhӳng phòng thí nghiӋm khác nhau ÿã
dӉ nhiӉm vi rút gây bӋnh bҥi liӋt bҵng nhiӅu con ÿѭӡng tiêm truyӅn khác nhau và
x

105
x
kӃt quҧ là bӋnh biӇu hiӋn vӅ cҧ phѭѫng diӋn lâm sàng và mô bӋnh hӑc giӕng vӟi
bӋnh bҥi liӋt ӣ ngѭӡi.
Tuy nhiên, kiӇu mүu cӫa chuӝt khác vӟi ngѭӡi ӣ chӛ sӵ sao chép bӝ máy tiêu hóa
cӫa poliovirus lan truyӅn theo ÿѭӡng tiêu hóa thì hoһc không ÿҫy ÿӫ hoһc không
xҧy ra. Vì thӃ rҩt khó có khҧ năng viӋc truyӅn thông tin di truyӅn tӯ chuӝt chuyӇn
gen sang loài hoang dҥi tҥo ra mӝt nguӗn vұt chӫ mӟi ÿӕi vӟi poliovirus. Tuy
nhiên ví dөÿó chӍ ra rҵng ÿӕi vӟi mӛi dòng mӟi cӫa ÿӝng vұt chuyӇn gen, cҫn
tiӃn hành nhӳng nghiên cӭu sâu hѫn ÿӇ xác ÿӏnh nhӳng con ÿѭӡng mà ÿӝng vұt
có thӇ bӏ nhiӉm, lѭӧng chҩt tiêm truyӅn cҫn có ÿӇ gây nhiӉm và quy mô phát tán
cӫa vi rút bӣi ÿӝng vұt nhiӉm trùng. Thêm vào ÿó, tҩt cҧ biӋn pháp nên ÿѭӧc thӵc
thi ÿӇ ÿҧm bҧo ngăn chһn chính xác chuӝt chuyӇn gen thө quan.
Thӵc vұt chuyӇn gen
Thӵc vұt chuyӇn gen thӇ hiӋn khҧ năng chӏu ÿӵng ÿѭӧc vӟi thuӕc diӋt cӓ hay
kháng vӟi côn trùng là mӝt vҩn ÿӅ gây tranh luұn lӟn hiӋn nay ӣ nhiӅn nѫi trên
thӃ giӟi. Các thҧo luұn tұp trung vào nhӳng chӫÿӅ an toàn thӵc phҭm cӫa nhӳng
thӵc vұt ÿó và nhӳng hұu quҧ lâu dài vӅ sinh thái hӑc cӫa viӋc nuôi trӗng chúng.
Nhӳng gen biӇu hiӋn ӣ thӵc vұt chuyӇn gen mà có nguӗn gӕc tӯÿӝng vұt hay
ngѭӡi sӱ dөng ÿӇ phát triӇn các sҧn phҭm chӳa bӋnh và dinh dѭӥng. Ĉánh giá
nguy cѫ cҫn xác ÿӏnh mӭc ÿӝ an toàn sinh hӑc thích hӧp cho sҧn xuҩt nhӳng thӵc
vұt ÿó.
Ĉánh giá nguy cѫÿӕi vӟi sinh vұt biӃn ÿәi gen
Ĉánh giá nguy cѫÿӇ làm viӋc vӟi sinh vұt biӃn ÿәi gen cҫn quan tâm ÿӃn ÿһc
ÿiӇm cӫa sinh vұt cho và sinh vұt nhұn.
Ví dө vӅ nhӳng ÿһc ÿiӇm cҫn quan tâm gӗm có:
Nguy hi͋m tr͹c ti͇p tͳ gen cho (sinh v̵t cho)
ViӋc ÿánh giá là cҫn thiӃt trong trѭӡng hӧp sҧn phҭm cӫa gen cho ÿã biӃt rõ ÿһc
tính sinh hӑc hay dѭӧc tính có thӇ làm tăng ÿӝc tính, ví dө nhѭ :
1. Ĉӝc tӕ

2. Cytokines
3. Hormones
4. Các yӃu tӕÿiӅu tiӃt biӇu hiӋn gen
5. Các yӃu tӕÿӝc tính hay tác nhân làm gia tăng ÿӝc tính.
6. Nhӳng ÿoҥn gen gây bӋnh ung thѭ
7. Khҧ năng kháng vӟi kháng sinh
8. Chҩt gây dӏӭng.
ViӋc ÿánh giá nhӳng trѭӡng hӧp này cҫn bao gӗm ѭӟc tính mӭc ÿӝ biӇu thӏÿòi
hӓi ÿӇ ÿҥt ÿѭӧc hoҥt tính sinh hӑc hay dѭӧc tính.