nhân bản vô tính và công nghệ tế bào gốc Cloning Stem Cell Technology

nhân bản vô tính và
công nghệ tế bào gốc
Cloning & Stem Cell Technology


Nội dung

Khái niệm cơ bản
nhân bản, tế bào gốc

về

Nhân bản động vật thực trạng và thách thức


1. Nhân bản vô tính
Nhân bản vô tính hay còn gi là tạo
dòng vô tính là quá trình tạo ra một tập hợp
các cơ thể giống hệt nhau về mặt di truyền
và giống bố hoặc mẹ ban đầu bằng sinh sản
vô tính
Sinh sản vô tính là quá trình sinh sản
không kèm theo tái tổ hợp di truyền. Sinh sản
hữu tính có diễn ra tái tổ hợp di truyền
Hiện tợng sinh sản vô tính rất phổ biến
ở thực vật, tuy nhiên cũng xảy ra ở động vật
(song sinh cùng trứng ở ngời
Nhân bản vô tính đợc ứng dụng trong
bảo tồn nguồn gen và các động vật có giá trị,
quý hiếm

Sinh sản hữu tính


Sinh sản vô tính
Somatic cell nuclear transfer-SCNT
Chuyển nhân tế bào soma


Sinh sản đơn tính-Trinh sản

(Gr., = virgin birth; ovum develops
into new individual without fertilization)


1785: Bác sỹ ngoại khoa người Ailen John Hunter thực hiện ca
thụ tinh nhân tạo đầu tiên ở người.
1944: John Rock và Miriam Menkin thực hiện ca thụ thai trong
ống nghiệm một trứng người đầu tiên trên thế giới.
1973: Landrum Shettles tiến hành các thử nghiệm thụ tinh
trong ống nghiệm tại Columbia Presbyterian Hospital, bang New York.
Cấp trên của ông đã đóng cửa phịng khám và các bệnh nhân đã kiện
bệnh viện.
1978: Các nghiên cứu của Robert Edward và của Patrick
Steptoe đã thành công: em bé ống nghiệm đầu tiên chào đời, Louise
Brown.
1990: Alan Handyside và nhóm nghiên cứu của ông thực hiện
thành công ở phôi một chẩn đoán trước khi cấy ghép, cho phép tìm
thấy một căn bệnh gắn với nhiễm sắc thể X.
1997: Ra đời cừu Dolly, động vật có vú đầu tiên được tạo ra từ

phương pháp sinh sản vơ tính. Con người bắt đầu đóng vai của Chúa.
1998: Các nhà nghiên cứu của trường đại học Wisconsin lần
đầu tiên tạo ra được các tế bào gốc phôi, mở ra con đường cho sự sản
xuất “theo nhu cầu” các mô cho cấy ghép.


Tháng 1.2002: Một nhóm nghiên cứu ở bang Texas thực hiện
sinh sản vơ tính lần đầu tiên một con mèo sau khi đã từ chối thực hiện
làm một con chó vơ tính.
Tháng 12.2003: Tại Mỹ và Italy, các nhà nghiên cứu thơng báo
rằng các thí nghiệm về sinh sản vơ tính người đang được tiến hành. Tuy
nhiên, đây chẳng qua chỉ là một trò đùa.
Tháng 10.2003: Tại Trung Quốc, các bác sỹ thông báo sự thụ
thai đầu tiên bằng kỹ thuật “chuyển nhân”. Nhân của trứng của một nữ
bệnh nhân vô sinh được cấy vào trong trứng đã được loại bỏ nhân của
một phụ nữ khác. Phương pháp này rất giống với sinh sản vơ tính đã
vấp phải sự phản đối kịch liệt.
Tháng 12.2003: Các nhà nghiên cứu của bệnh viện nhi Boston
tạo ra các tinh trùng từ các tế bào gốc và sử dụng chúng để tạo ra một
phôi.
Tháng 2.2004: Các nhà khoa học Hàn Quốc tạo ra các tế bào
gốc phôi từ một phôi người thu được bằng phương pháp sinh sản vơ
tính.
Tháng 3.2004: Một nhà nghiên cứu của trường đại học Harvard
ni 17 dịng tế bào gốc lấy từ các phôi dư thừa được tạo ra từ các thụ
thai trong ống nghiệm đã hoàn tất.


Tháng 4.2004: Một nhóm nghiên cứu người Nhật Bản thơng báo sự ra
đời của một con chuột nhắt không cần bố mà chỉ cần các trứng từ chuột mẹ.

Đây là kỹ thuật tự sản, một cơ chế sinh sản mà người ta từng cho rằng không
thể thực hiện ở động vật có vú.
Tháng 6.2004: Các nhà nghiên cứu của một bệnh viện đa khoa
Chicago tách 12 dòng tế bào gốc của các phơi người có chứa các bất thường về
gien. Phát hiện này đã thúc đẩy nghiên cứu về các phương pháp chữa trị các
loại bệnh di truyền.
Tháng 9.2004: Một phụ nữ người Bỉ cho ra đời một em bé sau khi
được tiến hành tự ghép mô trứng được trữ lạnh từ trước. Đây là thực nghiệm
đầu tiên thuộc loại này.
Tháng 1.2005: Một phụ nữ Rumani 66 tuổi sinh con. Bà là người phụ
nữ già nhất sinh con.
Tháng 5.2005: Nhóm nghiên cứu người Hàn Quốc của tiến sỹ Hwang
Woo-suk khẳng định đã sử dụng các phôi người bắt nguồn từ sinh sản vơ tính
để tạo ra các tế bào gốc theo nhu cầu của các bệnh nhân bị các loại bệnh khác
nhau.
Tháng 8.2005: Các nhà nghiên cứu người Hàn Quốc khẳng định đã
tạo ra được chó sinh sản vơ tính đầu tiên.
Tháng 11.2005: Một ban điều tra của Hàn Quốc đã chứng minh rằng
tiến sỹ Hwang Woo-suk gian lận các kết quả của mình và vi phạm các nguyên
tắc đạo đức nghề nghiệp.


Một số thành tựu về nhân bản động vật

1952, T. King vµ R. Briggs
(Mü)

Nhân bản cừu Dolly
Dr. Ian Wilmut
in Roslin, Scotland


Những động vật nhân bản

1997 Dolly

1998 Mice

PPL Therapeutics, 2000

8 calves from 1cow
(Nara, Japan, 1998 )


Những động vật nhân bản

Texas A & M Uni, 2001

i hoc Idaho, 2002


Những động vật nhân bản

Milan, Italia, 2003

Dự định làm:

gấu trúc (Panda)
voi Mammoth (mastodons)
hæ Tasmanian (Thylacine)
Quebec, Canada, 2002

...


Những khiếm khuyết, nguy hiểm tiềm tàng
ở động vật nhân bản
Tỷ lệ thành công rất thấp (dới 2%, 227 thai/cừu
Dolly, sống đợc 6 năm, trong khi bình thờng cừu
sống 15-16 năm)
Chết yểu (70%, ví dụ bò NBVT ở Pháp tồn tại hơn
1 tháng..., lợn đột tử vì bệnh tim)
Dị dạng (bào thai quá lớn, ở bò NBVT 60 kg so với 45
kg ở bò thờng)
Béo phì (chuột NBVT trởng thành)
Thoái hoá sớm (tuổi thọ chuột NBVT b»ng 1/2 so víi
chuét thêng, cõu Dolly 5 tëi bị viêm khớp, trong khi
bình thờng phảI 10-11 tuổi mới bị)
Gây nguy hiểm cho ngời mẹ (tình trạng chết yểu
và dị dạng của bào thai dễ gây ung th tö cung...)


Nhân bản khỉ và ngời
bằng SCNT là không khả thi - Tại sao?
- Tạo đợc 716 phôi khỉ Rhesus bằng
SCNT, nhng không có phôi nào

phát triển hơn nữa
- Rối loạn nhiễm sắc thể (gấp đôi,
kết hợp kỳ lạ, không có)
- ThiÕu Ýt nhÊt 2 protein vËn ®éng
(motor protein), khiÕn nhiƠm sắc
thể phân bố ngẫu nhiên
Dr Schatten
- Các protein trên liên kết chặt chẽ
G., ĐH
Pittsburgh,
với nhiễm sắc thể trong trứng
Pennsylvania khỉ.
Khi chuyển nhân, các
Mỹ
protein đó đà bị loại bỏ.


Dads deliver More
than just DNA

Tõ bè kh«ng chØ cã DNA

Stephen Krawetz,
Wayne State University,
Michigan, USA

Microarrays are helping to identify
genes associated with male unfertility

David Miller,

University of Leeds, UK

Dr Krawetz is creating genetic profile
for fertile and unfertile men


Delivering spermatozoan rna to the oocyte
RNA tinh trùng đợc đa vµo trøng

Ostemeier GC, Miller D, Huntriss
JD, Diamond MP, Krawetz SA (2003).
Nature 429:154

ác RNA này phải có mặt trớc khi tế bào hợp tử đơn
single fertilized zygote) phân chia thành 4, rồi thành
hỉ khi đó genome phôi mới đợc hoạt hoá.


400 gen hoạt động khác thờng
ở chuột nhân bản
Humpherys D et al. Proc Natl Acad
Sci USA 99(20):12889-94 (2002).
Nghiªn cøu 10 000 gen ở
phôi và nhau thai bằng
microarray, phát hiện 4%
số gen (400 gen) có biểu
hiện khác lạ (tăng hoặc
giảm quá mức)
Nguyên nhân gây nên
những khiếm khuyết ở

ĐVNB


ở chuột nhân bản Oct4 và 10 gen có liên quan
không đợc hoạt hoá đúng
Oct4 controls the
expression of several genes
during early development,
including FGF4, IFNt, Sox-2,
hCG, Utf-1 and was also
reported to regulate other
downstream genes like
Creatine kinase B
Pan GJ et al.
Cell Res 12(5-6):321-9 (2002)


Genome và proteome ở tế bào phôI
và động vật nhân bản bị biến đổi

Genome
nhân (cho)

+

Genome
ty thể (trứng)

=
Genome

phôi
(nhân bản)


Tuyên bố của các nhà khoa học,
những Ngời trong cuộc
Schatten G, Prather R, Wilmut I.

Cloning claim is science
fiction, not science
Nh©n bản là viễn tởng chứ
không phảI là khoa học
Science 299:344 (2003)