CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Thế kỷ XXI - kỷ CNSH, CNSH phát triển vũ bão với thành công rực rỡ với phát triển không ngừng khoa học đại Các nhà khoa học sâu vào nghiên cứu loài thực vật để phục vụ cho người – plantibody sản phẩm đánh dấu bước tiến cơng nghệ sinh học 1.2 Mục đích u cầu 1.2.1 Mục đích Tìm hiểu sâu cơng nghệ Plantibody hay tìm hiểu kháng thể tạo từ thực vật, đặc biệt quan tâm tới việc ứng dụng công nghệ sống 1.2.2 Yêu cầu Khái quát khái niệm công nghệ Plantibody hay kháng thể thực vật, đồng thời phân loại Plantibody nêu ứng dụng thành công đưa vào thực tế sống thấy mặt hạn chế cần khắc phục cơng nghệ cịn mẻ đầy tiềm CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Giới thiệu plantibody ( kháng thể thực vật): Plantibody kháng thể tạo từ thực vật Plantibody (bắt nguồn từ thực vật kháng thể) loại kháng thể đặc biệt tạo từ genetically thay đổi trồng Thuật ngữ plantibody khái niệm nhãn hiệu công ty Biolex Thuật ngữ trích dẫn vào năm 1989 giới thiệu đến kháng thể, giới thiệu sản phẩm gene (từ chuột người) vào trồng thơng qua q trình di truyền gọi chuyển đổi Mặc dù khơng có hệ miễn dịch riêng mình, khơng bình thường làm cho antibodies, plantibodies hiển thị cho chức cách bình thường antibodies Một số công ty, thêm vào Biolex, bao gồm Planet nghệ sinh học California, Medicago Canada theo đuổi phát triển thương mại plantibodies liệu pháp trị bệnh cho bệnh ung thư phổ biến Một số loài thực vật thử nghiệm sản xuất trồng trọt plantibodies Humanized plantibodies sử dụng để tránh phản ứng dị ứng nặng Ngoài ra, khác biệt plantibodies vắc xin plantibodies có sẵn, làm antibodies sản xuất transgenic trồng; ăn đẩy mạnh sản xuất vắc xin antibodies cụ thể hệ thống miễn dịch người sau tiêm cho bệnh nhân quản lý Plantibodies thuận lợi cho người có immunosuppressed khơng thể để sản xuất antibodies, sau chúng tiêm phòng Vấn đề này, nhiên chất kháng nguyên ( immunodeficient) bệnh nhân phụ thuộc vào lại quản lý plantibodies họ khơng có khả sản xuất riêng antibodies cho mầm bệnh (pathogen) Ngoại gene biểu ổn định, cách tích hợp nước DNA transient biểu sửa đổi cách sử dụng máy vi rút Các phương pháp tích hợp có lợi quy mơ lớn cho phép dịng vơ tính (cloning), bảo trì lựa chọn cao-bày tỏ gene khả transgenes (trao đổi thong tin di truyền) qua đường sinh dục để có nhiều protein bày Molecular cách sử dụng kỹ thuật gọi kiềm hãm (immunomodulation), gene mã hóa antibodies kháng fragments bày tỏ môi trường, số trường hợp, Molecules kháng thể thiết kế để ngăn cản lây nhiễm (infectivity) mầm bệnh can thiệp trình trao đổi chất (metabolic), chẳng hạn chuyển đổi (modulation) phytohormone hoạt động Tuy nhiên, có tiềm vấn đề quan tâm cho trồng sản xuất protein: phản ứng Allergic trồng glycans protein có antigens trồng trồng sản phẩm contamination mycotoxins, thuốc trừ sâu, herbicides endogenous metabolites 2.1 Đinh nghĩa Thuật ngữ "plantibodies" thuật ngữ đơn giản cho antibodies tạo (synthesized) transgenic, mà cụ thể cho sản phẩm antibodies pathogens, mà teo sinh khác trồng Những plantibodies thiết kế thông qua chèn DNA tái tổ hợp (recombinant DNA) gene chuyển Mặc dù, tình trạng khơng khác với điều kiện bình thường mà chất kháng nguyên (immunodeficient) bệnh nhân phải anyways Việc sản xuất plantibodies cung cấp dễ dàng rẻ sản xuất antibodies cần thiết cho bệnh nhân mà đủ khả kháng sinh đắt tiền Plantibodies lựa chọn tuyệt vời cho người giới thứ ba quốc gia mà thường khơng thể có loại thuốc, thuốc kháng sinh, chi phí cao, sản xuất thuốc kháng sinh Plantibody sản xuất dễ dàng instituted vào thứ ba giới quốc gia cung cấp hội cho người dân bình thường mà có khả nhận quan tâm y tế Antibodies lớp học quan trọng protein sử dụng cho cơng tác phịng chống, điều trị chẩn đốn nhiều người bệnh Do vậy, có cường phát triển, nhu cầu recombinant antibodies, đặt bao la áp lực lực sản xuất phần lớn dựa văn hóa trực khuẩn (microbial) mammalian tế bào Thay cho hệ thống hiệu chi phí sản xuất kháng thể hoan nghênh, trồng phổ biến rộng rãi chấp nhận màu xanh nhịp sinh học (bioreactors) với lợi chi phí, mở rộng an tồn Một số trồng-sản xuất antibodies (plantibodies) trải qua thử nghiệm lâm sàng thương mại chấp nhận vài năm Hiệu hoạt động hệ thứ sản phẩm khuyến khích Trong điều khoản sản phẩm xác thực, khác biệt glycosylation plantibodies mammalian counterparts xác định, khoa học đánh giá hậu Tiếp tục nghiên cứu, cịn lại địa Sinh hố khó khăn, nhằm mục đích cải thiện thêm sản phẩm mang lại, homogeneity xác thực, đặc biệt nơi mà kháng thể tiêm vào người cho bệnh nhân Một thách thức thực tế lại việc thực quy mô lớn sản xuất chế biến theo điều kiện thực hành sản xuất tốt mà chưa xác nhận quan quy định Các quy định khơng chắn chi phí liên quan đến đại diện cho mục trở ngại cho ngành công nghiệp dược phẩm Tuy nhiên, thuận lợi tài sản có khả để làm cho trồng hệ thống hữu ích thay cho nhỏ, trung sản xuất quy mô lớn suốt phát triển dựa vào dược phẩm kháng thể Từ 1983, tiến lĩnh vực sản xuất kháng thể trồng tăng mạnh, dự kiến tương lai gần, nhiều người cần thiết antibodies có nguồn gốc plantibody 2.2 Nguồn gốc Chúng ta nhìn thấy thực vật hoang dã ruộng hoang đất hoang, khơng to nhỏ, cành yếu ớt, có số nhỏ mà chua Nhìn bên ngồi chúng tương đương với thực vật trồng Nhưng người làm công tác khoa học lại có cảm tình sâu sắc với chúng Họ xem trọng điểm thực vật hoang dã? Thực vật hoang dã có ưu điểm vơ quý báu, ưu điểm nhà thực vật học gọi “Tính kháng chọi mạnh” Cái gọi tính kháng chọi khả chống lại bất lợi môi trường sống chúng Trong giới tự nhiên, thực vật tồn gặp phải điều có hại cho sống chúng chúng ln muốn tìm cách để chống lại Trong thực vật khác loài, đặc biệt loài thực vật trồng loài thực vật mọc hoang khả đối kháng biểu khơng giống Có người làm số thử nghiệm, điều kiện, khả kháng bệnh đậu đen nho mọc hoang nho trồng rõ ràng khác Khi nho hương hoa hồng trồng đầy vết ban đen bệnh đậu đen gai nho lơng nho mọc hoang gần khơng có vết ban đen Đây ngun nhân nào? Đó thực vật mọc hoang từ hạt mọc thành cây, từ trước tới không vun trồng quản lý lại có nhiều kẻ thù cơng, mưa, gió, tuyết lạnh, hạn hán lũ lụt, bệnh tật sâu hại ln muốn tìm cách bóp chết sinh mạng chúng Để tiếp tục sinh tồn, thời tổ tiên, từ hệ đến hệ khác luôn phải đấu tranh với kẻ thù vơ tình, hình thành khả kháng bệnh cực mạnh để thích ứng với mơi trường chúng thường phải đưa nhiều kiểu biến đổi cấu tạo hình thái bên ngồi sinh lý bên để thích ứng Ví dụ nhiều loại thực vật mọc hoang toàn thân đầy lơng, có loại đầy gai, có loại chứa độc Tồn thứ giúp cho chúng đấu tranh tốt để chống lại kẻ thù Những ưu điểm thực vật mọc hoang nói rõ sức sống sức chiến đấu chúng mạnh mẽ Nhưng thực vật trồng lại khơng vậy, chúng từ nhỏ đến lớn chăm sóc, quan tâm người, thiếu rèn luyện cho tính đối kháng, nguy hiểm đến khơng chịu được, chí bị chết Những người làm cơng tác nuôi trồng thực vật coi trọng ưu điểm có tính kháng cự cực mạnh thực vật mọc hoang Họ thường thông qua đường lai loại nuôi trồng loại mọc hoang để tạo chủng loại tốt nhiều người hoan nghênh, thực vật có tính kháng cự cải tạo thành loại có chất lượng tốt tính kháng cự mạnh Do đó, tất loại thực vật mọc hoang đất cằn cỗi núi khơng chịu đựng gió mưa, mà chúng lớn lên khí hậu khắc nghiệt Chúng ta phải đặc biệt coi trọng vốn quý báu tài nguyên phong phú, lợi dụng triệt để ưu điểm tính kháng bệnh mạnh chúng, tạo giống lai để đưa nhiều loại mới, giúp ích cho nhân loại 2.3 Phân loại • Phytostabilization độc tố thực vật - the use of plants to minimize contaminant movement off-site • Rhizofiltration (Phytofiltration) - hình thành (mọc rễ) using plants to clean aqueous environments • Phytovolatilization - using plants to volatilize absorbed contaminants into the atmosphere • Phytoextraction - phát sinh thực vật - exploiting the metal-accumulating ability of plants to clean polluted soils • Rhizodegaradation 2.3.1 Phytostabilization (độc tố thực vật) Phytostabilization trình vegetating mine tailings với đầy đủ phạm vi bảo hiểm để giảm gió nước erosion Nó tích lũy kim loại khu khơng phải để trích xuất chúng vào trên-ground biomass Để tìm hiểu làm gốcmicrobe ảnh hưởng đến hiệp hội kim loại speciation mỏ tailings chúng tơi coupling vĩ mơ ướt phương pháp hóa học với số lượng lớn hai giải spatially-(EXAFS, FTIR, XRD) spectroscopic kỹ thuật Mục đích: với hàng ngàn unvegetated, xúc tailings piles trình bày nguồn contamination cho cộng đồng lân cận Tailings sử dụng trang web arid semiarid môi trường đặc biệt tùy thuộc vào eolian dispersion nước erosion Phytostabilization, việc sử dụng cho trồng situ ổn định tailings kim loại contaminants, khả thi để thay cho tốn remediation thực hành Gi ới thi ệu Mine tailings, mill tailings, vật liệu lại sau khai thác beneficiation ores Điều ngăn cản tự nhiên revegetation tơi tailings? Nó thường kết hợp yếu tố bắt đầu kim loại độc tính Tailings nâng lên concentrations đặc trưng kim loại như: arsenic, cadmium, đồng, mangan, chì, kẽm (1-50 g / kg) (Boulet Larocque 1998; Bradshaw et al 1978; Walder Chavez 1995) Ngoài ra, tailings chứa hữu khơng có vấn đề macronutrients, thường vật acidic pH, số tailings Alkaline (Johnson Bradshaw 1977; Krzaklewski Pietrzykowski 2002) Đối với lý này, tailings đất bình thường mà khơng có cấu trúc hỗ trợ nghiêm nhấn mạnh heterotrophic microbial cộng đồng (Mendez et al 2007; Southam Beveridge 1992) Do đó, microbial cộng đồng vơ thấp lồi phong phú đa dạng sử dụng khí carbon so với uncontaminated đất (Moynahan et al 2002) Hơn nữa, autotrophic sắt sulfur-oxidizing vi khuẩn thống trị cộng đồng tế bào microbial nhiên liệu mine tailings liên kết với trồng chết acidic tailings (Schippers et al 2000) Hôm nay, containment bề mặt tailings embankments thường sử dụng phương pháp tiếp cận Năm 1995 ước tính sở hàng năm 700 triệu kg mỏ kim loại tailings BỎ đất đai (Warhurst 2000) Ngoài ra, tailings trả lại cho tơi (trong pit-lưu trữ backfilling) trộn lẫn với chất thải coarse mỏ (đồng sử dụng) Trong arid semiarid vùng, khô-stacking sở phổ biến mà tailings sấy khô, lây lan ra, compacted Tuy nhiên, họ không ổn định tùy thuộc vào eolian dispersion nước erosion với tiềm contaminate lân cận cộng đồng môi trường khu vực nhạy cảm (Gonzalez Gonzalez-Chavez 2006; Schwegler 2006) Một số quốc gia uỷ thác cho công ty khai remediate chứa tailings piles, người khác khơng có u cầu cịn cho phép tơi Trao tailings vào quan nước, tăng vấn đề hàng ngàn bỏ tailings trang web toàn giới (Coates 2005; Munshower 1994) Khởi công xây dựng đất impoundments cho tailings lưu trữ ngày problematic arid semiarid khu vực Cơng tác phịng chống gió erosion-wetting bề mặt thực hành môi trường, đặc biệt sau closure khai hoạt động kinh doanh Vì vậy, tailings đáng kể nguồn nhiễm khơng khí hình thức particulate vấn đề đo lường số thập phân ≤ 10 μm (PM10) ≤ 2,5 μm (PM2.5), đường kính aerodynamic (Schwegler 2006) Ngắn hạn với khách hàng particulates (PM2.5/10) dẫn tới bệnh tật chí tử vong Premature người có bệnh tim hay phổi, điều kiện hô hấp, giảm chức phổi, lâu dài với khách hàng sử dụng tốt particles đẩy nhanh ung thư phổi gây bệnh hơ hấp mãn tính trẻ em (US EPA 2006) Đo lường PM2.5/10 theo dõi thời gian gần thành lập khai hoạt động số quốc gia, không theo dõi cho bỏ tailings sử dụng trang web liên kết đến vấn đề sức khỏe hô hấp mức độ gần trang web để sử dụng người dân Tuy nhiên, tailings vật liệu lại sau tái sản xuất (reprocessing) phải ổn định số cách Nói chung, kỹ thuật truyền thống remediation khoảng từ khoảng US $ 1,50-450 cho m3 cho tailings chứa chất thải nhạc rock hay cemented backfilling (Berti Cunningham 2000; Evans Willgoose 2000) Một cơng nghệ (mơi trường remediation), phytostabilization, giảm chi phí vào dự kiến US $ 0,40-26 cho m3 cho revegetation cho lined revegetated repositories (Ford Walker 2003).er 2003) Ước remediation Theo công nghệ cho remediation tailings tập trung vào vật lý hóa chất ổn định Vật lý ổn định đòi hỏi phải bao gồm chất thải với innocuous vật chất, chất thải thông thường từ khai hoạt động kinh doanh đá, sỏi, topsoil giáp từ trang web, đất sét Capping, để giảm gió nước erosion Những giải pháp thường tạm thời chất vô thường, phát triển trình Capping (Johnson Bradshaw 1977) Ví dụ, đất sét arid mũ môi trường semiarid crack từ wetting khô chu kỳ củng cố người nghèo tailings họ cao salinity (Newson Fahey 2003; Swanson et al 1997) Hóa chất ổn định nhằm mục đích ngăn cản gió nước erosion cách sử dụng hóa chất đại lý lignin sulfonate hay resinous adhesive để tạo thành crust qua tailings, tạm ổn định kỹ thuật, crusts thất bại (Tordoff et al 2000) Gần đây, reprocessing di tích lịch sử tailings vật liệu sử dụng nhiều công nghệ tiên tiến để giảm concentrations kim loại độc tính coi kinh tế số trường hợp (Warhurst 2000) Phytostabilization chiến lược remediation Phytostabilization tạo vegetative cap cho lâu dài ổn định containment tailings Canopy phục vụ để giảm eolian dispersion gốc ngăn nước erosion, immobilize kim loại adsorption tích lũy, cung cấp rhizosphere mà precipitate kim loại ổn định Không giống phytoextraction, hyperaccumulation kim loại vào shoot / gốc mô (Ernst 2005), phytostabilization chủ yếu tập trung vào sequestration kim loại 10 Phát enzym thực vật quan trọng Các nhà khoa học thuộc phịng thí nghiệm Brookhaven - Bộ lượng Hoa Kỳ tìm thấy enzim quan trọng tham gia vào trình biến đổi isoflavonoid - sản phẩm thực vật tự nhiên giúp thực vật không bị lây nhiễm nấm Chúng có lợi cho sức khỏe người Nghiên cứu công bố trực tuyến ngày 22 tháng năm 2008 tạp chí The Plant Nghiên cứu mang lại cách thức cấy isoflavonoid tổng hợp vào trồng lượng sinh học nhằm tăng khả đề kháng, giảm thiệt hại mùa màng, tăng sản lượng cho nguyên liệu hóa học khác Sử dụng phương pháp miêu tả báo, nhà nghiên cứu nhận biết enzim làm thay đổi cấu trúc thành tế bào thực vật Chúng giữ vai trò quan trọng việc thay đổi khả tiêu hóa thành tế bào, tạo sinh khối phù hợp cho việc chuyển hóa thành nguyên liệu sinh học Trong tự nhiên, isoflavonoid xuất chủ yếu họ đậu cỏ ba lá, đậu nành, cỏ linh lăng Nó làm tăng khả chống chịu thực vật bệnh dịch, giúp trì quan hệ cộng sinh thực vật vi sinh vật sống rễ chúng để tạo sinh khối Một số nghiên cứu nhận định sản phẩm thực vật tự nhiên ngăn ngừa số bệnh ung thư, bệnh tim mạch, triệu chứng mãn kinh 35 Khi nhóm nghiên cứu Brookhaven đánh dấu enzim tổng hợp isoflavonoid loại protein phát huỳnh quang xanh, họ ngạc nhiên tìm thấy loại enzim đánh dấu nằm nhân tế bào thực vật (a) Đây khác biệt cách phân bố thông thường loại enzim khác họ (c), từ cho thấy có tồn chức sinh học tiềm chưa phát enzim nhân tế bào Khi protein thu ngắn lại, khơng thể xác định vị trí nhân (b), tiết lộ hình thức phân bố khác (d) (Ảnh: Phịng thí nghiệm quốc gia Brookhaven 36 Công thức giúp thực vật sống lâu Cây Arabidopsis thaliana Các nhà sinh vật học chứng minh đoạn gen nhỏ định, gọi ARN siêu nhỏ, có vai trị phối hợp q trình phát triển q trình lão hóa thực vật Các nhà sinh học phân tử thuộc Tuebingen (Đức) phát bí mật liên kết trình phát triển trình lão hóa thực vật 37 Thực vật phát triển chậm sống lâu Các nhà khoa học thuộc Viện Sinh học phát triển Max Planck (Tuebingen, Đức) chứng minh đoạn gen nhỏ định gọi ARN siêu nhỏ có vai trị phối hợp q trình phát triển q trình lão hóa thực vật Các ARN siêu nhỏ ức chế số nhân tố điều hòa hay gọi nhân tố chép TCP Đổi lại nhân tố chép TCP lại ảnh hưởng đến trình sản xuất axit jasmonic – loại hoocmon thực vật Số lượng ARN siêu nhỏ diện nhiều số lượng nhân tố chép kích hoạt ít, kéo theo số lượng axit jasmonic thực vật xản xuất Do thực vật ‘già’ chậm hoocmon jasmonic quan trọng q trình lão hóa Do số lượng ARN siêu nhỏ thực vật kiểm soát phương pháp di truyền nên tương lai người canh tác loại trồng sống lâu mà lại lớn nhanh ARN siêu nhỏ đoạn gen đơn mạch ngắn điều hòa gen khác Chúng thực nhiệm vụ cách gắn kết vào vùng vật liệu di truyền bổ sung, từ ngăn cản q trình đọc thơng tin vùng khiến sản phẩm di truyền không sản xuất bổ sung Ở thực vật, ARN siêu nhỏ chủ yếu ức chế nhân tố điều hòa gọi nhân tố chép Nhân tố chép bật tắt gen cách bám vào đoạn ADN, từ kích hoạt ức chế để tạo thành nhiều protein Do protein kiểm sốt q trình trao đổi chất nên tình trạng cân gây biến đổi rõ rệt khó thấy thực vật Nghiên cứu thành cơng kháng thể có nguồn gốc từ thực vật điều trị ung thư (12-01-2007) Nhiều kháng thể dùng trị liệu giết chết tế bào ung thư Chúng gắn với kháng nguyên bề mặt tế bào ung thư kích thích q trình chết tế bào 38 tiêu diệt tế bào bất thường Ví dụ kháng thể đơn dịng có tên BR55-2 có khả nhận biết kháng nguyên Y Lewis (LeY), kháng nguyên biểu nhiều tế bào ung thư vú, phổi, tử cung ruột kết Nhu cầu kháng thể phát triển nhanh phương pháp sản xuất tạo lượng hạn chế với giá thành cịn q cao Vì nhà khoa học phát triển sử dụng nhà máy sinh học thực vật để sản xuất kháng thể Giáo sư Robert Brodzik cộng Đại học Thomas Jefferson Philadelphia (Hoa Kỳ) Trung tâm Nghiên cứu Y khoa Utrecht (Hà Lan) tiến hành nghiên cứu “Kháng thể chống kháng nguyên Lewis Y từ thực vật có hoạt tính sinh học dung liệu pháp miễn dịch để chống lại tế bào ung thư người” thuốc chuyển gene có hoạt chất alkaloid thấp Cơng trình đăng báo cáo thường niên khoa học viện khoa học quốc gia Theo đó, tiểu phần BR55-2 biểu riêng biệt tế bào thuốc Các nhà nghiên cứu trồng thuốc chuyển gene, phân lập kháng thể BR55-2 kiểm tra hoạt tính Cơng trình đạt số kết khả quan: - Kháng thể biểu mức cao thực vật chuyển gene; - Kháng thể có hoạt tính cấu trúc tương tự biểu động vật; - Kháng thể bắt chuyên biệt với tế bào ung thư vú ung thư da hoạt hố q trình giết chết tế bào ung thư; - BR55-2 từ thực vật ức chế phát triển khối u chuột bị khiếm khuyết miễn dịch Như kết cho thấy kháng thể từ thực vật có tiềm liệu pháp miễn dịch điểu trị • N.H Anh Thuốc kháng sâu mang gen Elderberry 17/11/2008 Bằng cách chèn vào gen mã hóa “2 ribosome-inactivating protein” (SNA-I') từ elderberry (cây cơm cháy) tên khoa học Sambucus nigra, nhà khoa học ĐH Ghent, Belgium phát triển thành cơng dịng thuốc transgenic kháng nhiều lồi sâu có “beet armyworm” rầy mềm thuốc Ribosome-inactivating proteins (RIPs) nhóm protein thực vật gây bất hoạt phản ứng xúc tác thể ribô sinh vật eukaryote, chúng cần cho sinh tổng hợp protein RIPs phân bố rộng rãi ngành thực vật, với nhiều mức độ độc tính khác Thí dụ, RIP ricin hạt thầu dầu có độc tính mạnh, RIPs lúa mì lúa mạch chưa ghi nhận có độc tính Hoạt lực giết sâu “elderberry RIP” ghi nhận, chế phản ứng enzyme biết rõ Tuy nhiên, bước tiến trình sinh lý tượng bất hoạt thể ri bô 39 làm cho tế bào chết cịn bí ẩn Các nhà khoa học đề giả thiết RIPs kích thích trình tự sát tế bào Những chuyển gen tích tụ hàm lượng cao RIP tìm thấy kháng sâu hại, đặc biệt rầy mềm thuốc M nicotianae sâu “beet armyworm” (S exigua) thí nghiệm qui mơ nhỏ, điều kiện ngoại cảnh kiểm soát Thêm vào đó, gia tăng có ý nghĩa tỉ lệ sâu chết ăn dòng thuo61cc chuyển gen so với nguyên thủy Xem http://dx.doi.org/10.1007/s11248-0089215-2 Chế kháng thể chống bệnh dại từ thuốc biến đôỉ gene 14:58' 03/06/2003 (GMT+7) Các nhà khoa học Anh Mỹ bổ sung thành cơng ADN mã hố kháng thể chống bệnh dại người vào thuốc Thử nghiệm cho thấy kháng thể từ thực vật chuyển đổi gene có hiệu việc chống virus gây bệnh Cây thuốc chuyển đổi gene Virus gây bệnh dại truyền sang người qua vết cắn động vật nhiễm bệnh Chúng nằm yên nhiều tuần hàng năm trước gây tử vong cho người Bác sĩ ngăn chặn virus kháng thể lấy từ ngựa người nhiễm bệnh Tuy nhiên, kháng thể từ ngựa gây phản ứng bất lợi q trình phân lập kháng thể từ người tốn Trên giới diễn tình trạng thiếu trầm trọng kháng thể chống bệnh dại Do đó, sản xuất kháng thể an toàn, rẻ tiền từ thực vật hữu ích cơng tác phịng bệnh sau bị động vật mang virus dại cắn Mỗi năm giới có 10 triệu người nhận protein miễn dịch này, hay gọi globulin miễn dịch, nhằm ngăn ngừa bệnh dại Ban đầu, kháng thể thuốc chuyển đổi gene tạo vơ hiệu hố virus gây bệnh dại tế bào chuột phịng thí nghiệm Sau đó, tiêm virus gây bệnh vào thể chuột đồng, nhóm nghiên cứu thấy kháng thể có hiệu khơng globulin miễn dịch từ người động vật có vú Ngồi ra, khơng gây phản ứng bất lợi dị ứng Hiện chưa có phương pháp điều trị bệnh dại Do vậy, phịng bệnh sau bị động vật nhiễm virus dại cắn có ý nghĩa sống cịn Tổ chức Y tế giới (WHO) đưa lời khuyên: người bị động vật dại cắn nên tiêm kháng thể vòng vài cho dù họ tiêm vaccine phòng dại trước Ngun nhân vaccine phải thời gian lâu nhiều cơng virus gây bệnh dại thể 40 Nhóm nghiên cứu hy vọng kháng thể từ thuốc chuyển đổi gene an toàn hiệu người (Minh Sơn - Theo NewScientist) Thành tựu & Công nghệ Cây thuốc tạo kháng thể tốt Cập nhật: 13/06/2006 Thực vật có tiềm sản sinh văcxin: chúng tạo vắc xin với số lượng lớn mở đường cho việc sản xuất loại vắc xin ăn Tuy nhiên thực vật biểu thị gen kháng thể theo cách khác: Một nhóm cấu trúc kháng thể, có tên gọi N-glycans, thực vật động vật có khác N-glycans kháng thể có nguồn gốc từ thực vật có chứa xylose fucose (được gọi carbohydrate epitopes), axit amin tạo phản ứng miễn dịch người điều cho thấy vấn đề nghiêm túc sản xuất vắc xin Hans Bakker đồng nghiệp từ Trường đại học Wageningen Trung tâm nghiên cứu, hướng tới việc hồi phục chức kháng thể sản xuất từ thực vật cách biểu thị theo gen mã hoá kháng thể, gen thứ hai GaIT, gen loại bỏ dư lượng carbohydrate không mong muốn Phát kiến tác giả đăng “ Cần kháng thể sản xuất từ thuốc biểu thị -1,4-galactosyltransferase để khơng có carbohydrate epitopes thực vật”, đăng số Kỷ yếu Học viện khoa học quốc gia Các nhà nghiên cứu thay vùng gen tạo enzyme GaIT người vùng tương ứng họ thập tự Arabidopsis, cho phép enzyme biểu thị tế bào thực vật Gen dung hợp sản sinh enzyme lai xyIGaIT, enzyme biểu thị tế bào thuốc với kháng thể đơn dòng Khi nhà khoa học triển khai thiết lập hồ sơ N-glycan, họ nhận thấy kháng thể đơn dòng từ chuyển gen biểu thị xyIGaIT có dư lượng xylose fucose Khi thử nghiệm protein phấn hoa cỏ huyết bệnh nhân dị ứng, kháng thể có tính sinh mẫn cảm thấp nhiều so với kháng thể từ chuyển gien không biểu thị xyIGaIT Kỹ thuật sử dụng để tạo kháng nguyên có hiệu với tính sinh mẫn cảm thấp nhiều mà khơng làm ảnh hưởng tới hiệu điều trị Để biết thêm thông tin xin tham khảo nguyên địa chỉ: http://www.pnas.org/cgi/content/full/103/20/7577 Bản để in Gửi cho bạn bè 41 Thành tựu & Cơng nghệ Thuốc chuyển gen có chứa vắc-xin chống dịch hạch Cập nhật: 23/05/2006 Bệnh dịch hạch, dạng dịch hạch viêm phổi, có ảnh hưởng lón đến lịch sử nhân loại Nguyên nhân gây bệnh loại vi khuẩn có tên Yersinia pestis, vi khuẩn bị loại trừ từ lâu hầu khắp giới, bệnh dịch có nguy xảy số vùng châu Phi, châu Á, châu Mỹ Liên Xô cũ, đặc biệt nơi người sống gần với loài gặm nhấm Y pestis nguy hiểm bị hít vào phổi, phá hủy phổi người bệnh, dẫn đế n chết Kháng sinh sử dụng để chữa bệnh dịch hạch, biện pháp chữa trị có hiệu bệnh phát sớm Một vài chủng Y pestis kháng thuốc kháng sinh, nên nhà khoa học phải tìm kiếm biện pháp sản xuất hàng loạt câc loại vắc-xin Luca Santi Hugh S Mason khám phá loại vắc-xin phòng bệnh dịch hạch thuốc Nghiên cứu họ đăng số gần tin Hệ thống thông tin CNSH Cây trồng chuyển gen hệ thống sản xuất vắc xin thay có hiệu quả, chúng biểu lộ nhiều loại prôtêin, thực thay đổi cần thiết để loại prơtêin hoạt động Hệ thống trồng chứa loại vi khuẩn nguồn bệnh động vật Và việc sản xuất đại trà loại vắc-xin trồng dễ dàng Trong nghiên cứu gần đây, nhà khoa học phân tích biểu thị prơtêin Y.pestis trồng: kháng nguyên F1, tạo thành phần vỏ bao ngồi tế bào Y.pestis, kháng ngun V, có tham gia vào trình gây bệnh, hỗn hợp F1 V Các gen kháng nguyên đưa vào tế bào thuốc khuẩn Agrobacterium tumefaciens Sau prơtêin tạo thành phân tích tính kháng nguyên thử nghiệm chuột bạch Các nhà nghiên cứu thấy rằng: 1) loại kháng nguyên biểu lộ mức độ cao thuốc lá; 2) loại prôtêin tạo phản ứng miễn dịch chuột thí nghiệm; 3) sau xịt liều Y pestsis có chứa 100% độc tố vào chuột, chuột sử dụng vắc-xin có tỉ lệ sống cao sau 21 ngày, chuột giả miễn dịch (sham-immunized) chết sau ngày Đọc báo đầy đủ tại: http://www.isb.vt.edu/news/2006/news06.apr.htm Thành tựu & Công nghệ 42 Nghiên cứu biện pháp kiểm soát cỏ dại cho đậu tương HT Cập nhật: 23/05/2006 Loại đậu tương chịu thuốc diệt cỏ trồng ruộng có glyphosat, thành phần số loại thuốc diệt cỏ Thuốc diệt cỏ dựa glyphosat kiểm soát hết loại cỏ dại, nên chúng cần sử dụng với loại thuốc diệt cỏ khác Vì thế, lượng thuỗc diệt cỏ cần phải tính tốn cẩn thận để tăng tối đa sản lượng trồng María C Arregui đồng nghiệp Đại học quốc gia Litoral, Achentina tiến hành nghiên cứu: “Cải thiện kiểm soát cỏ dại thuốc diệt cỏ rộng (broadleaved herbicide) đậu tương chịu glyphosate (Glycine max)” Nghiên cứu họ đăng số tháng năm 2006 tạp chí Bảo vệ trồng Các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu đồng ruộng từ năm 2001 đến năm 2003, xác định sản lượng đậu tương họ tiến hành kiểm soát loại cỏ dại khác loại đất khác với thuốc diệt cỏ rộng Họ thấy rằng: 1) điều kiện phát triển tốt, glyphosate kiểm sốt khoảng 99% cỏ dại S sisymbrifolium S rhombifolia C erecta P debilis đượ kiểm soát metribuzin, imazaquin, imazethapyr; 2) thuốc diệt cỏ sử dụng đất có tác dụng tốt đối vói trồng kháng glyphosate, chúng giảm thiểu cạnh tranh cỏ dại trồng cây, đặc biệt loại cỏ vốn chịu glyphosate P debilis P erecta; 3) Khi đậu tương phát triến sinh dưỡng điều kiện khô hạn, glyphosate hoạt động hiệu hơn, làm giảm sản lượng đậu tương Các thuê bao tin Bảo vệ trồng đọc toàn báo địa chỉ: http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2005.09.006 Thành tựu & Công nghệ Thay đổi thành phần Glucosinate để tạo trồng kháng bệnh Cập nhật: 28/05/2006 Cây trồng dễ mắc bệnh nấm vi khuẩn gây ra, bệnh có tác động lớn đến sản lượng trồng Glucosinolate chất trồng sản xuất để chống lại bệnh dịch Khi bị mầm bệnh công, trồng sản xuất loại phân tử định để chống lại mầm bệnh đó, dẫn tới q trình sản xuất tích lũy glucosinolates trồng Gunter Brader đồng nghiệp Đại học Helsinki Đại học nơng nghiệp thú y hồng gia Đan Mạch khám phá ảnh hưởng chống sâu bệnh gen CYP79 điều khiển sinh tổng hợp glucosinolate đơn họ thập tự Arabidopsis Báo cáo: “Thay đổi đặc điểm glucosinolate kích thích tính kháng bệnh trồng.” Gen CYP79D2 chuyển vào sắn có khả kháng tốt đối vớ bệnh thối rữa vi khuẩn Erwinia carotovora gây ra; gen CYP79A1và 43 CYP79A2 chuyển vào lúa miến có khả chống bệnh gây vi khuẩn Pseudomonas syringae tốt Tuy nhiên, tăng glucosinolate trồng dễ nhiễm bệnh nấm gây Các trồng họ thập tự Arabidopsis chứa hàm lượng glucosinolate khác cơng cụ hữu dụng để thu thập thông tin cần thiết để tạo tính trạng kháng bệnh trồng Bản trích báo có địa chỉ: http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1111/j.1365-313X.2006.02743.x Thành tựu & Công nghệ Sản xuất kháng thể từ hạt Cập nhật: 30/01/2007 Các nhà nghiên cứu Đại học Ghent Bỉ thể khả sản xuất protein tương tự kháng thể người từ hạt thực vật Geert De Jaeger đồng nghiệp thành công việc sản xuất protein từ hạt họ thập tự arabidopsis Các protein có hiệu kháng thể người việc bảo vệ tế bào đồng vật chống lại virut gây bệnh viêm gan A Kết nhóm nghiên cứu tương lai giúp giảm chi phí sản xuất thuốc xuống từ 10-100 lần Phần lớn loại thuốc sản xuất dựa sở sử dụng vi sinh vật hay tế bào động vật, việc sản xuất dựa thực vật khơng địi hỏi nhiều thiết bị chiết tách công nghệ Đọc thêm thông tin địa chỉ: http://www.vib.be/NR/rdonlyres/17268A44-2198-459B-A50FAA4B6E869151/2180/20070100_ENG_VanDroogenbroeck_antilichameninArabid.pdf Thành tựu & Công nghệ Vắc xin chống bệnh antihelminthic từ lúa chuyển gen Cập nhật: 21/01/2009 Các nhà KH từ ĐH Tokyo, Gifu Viẹn khoa học CNSH nông nghiệp Nhật phát triẻn giống lúa chuyển gen có hàm lượng vắc xin antihelminthic đáng kể Giống lúa chuyển gen biểu As16 antigen bảo vệ chống lại sâu Ascaris suum hợp với CTB (cholera toxin B subunit) Sâu Ascaris suum loại giun tròn đường ruột gây ảnh hưởng cho người động vật việc lây nhiễm lan rộng nhiều vùng giới Độc tố cholera dùng tá dược phủ sử dụng hiẹu phản ứng miễn dịch Các nhà KH cho biết mức độc biểu protein chimeric nhân tế bào đạt tới 50 μg/g hạt Quan sát việc thử nghiệm lúa GM chuột (cho ăn) thấy chuột thử trứng giun tròn phổi thấp Các nhà KH nhận thấy nghiên cứu cho thấy vắc xin đường miệng làm từ gạo bảo vệ chống lại ký sinh, mơ hình mẫu động vật Nghiên cứu có địa chỉ: http://dx.doi.org/10.1007/s11248-008-9205-4 Tạo kháng thể từ hạt cải 19.01.2007 18:41 44 TTO - Các nhà nghiên cứu Trường ĐH Ghent Bỉ sản xuất thành công kháng thể chống virus viêm gan A từ hạt cải xoong Bước đột phá giúp nhà khoa học sản xuất nhiều loại thuốc hiệu để chống ung thư bệnh nhiễm trùng Trước nhà khoa học Hà Lan thành công việc sản xuất kháng thể thuốc Kháng thể protein làm hoạt động hệ đề kháng thể Chúng sử dụng để chống lại loại bệnh ung thư bệnh nhiễm trùng Hệ thống dùng để sản xuất kháng thể thực vật rẻ phương pháp sử dụng để tạo kháng thể động vật Q trình tiến hóa sinh vật gây bệnh thực Trong giới sống, đấu tranh sinh vật gây bệnh vật chủ diễn căng thẳng thường sinh vật gây bệnh ln nắm phần chủ động chúng có khả tiến hóa nhanh Các nhóm nghiên cứu Anh vừa công bố phát chế gây bệnh vi khuẩn thực vật kháng vào ngày cuối năm 2005 đăng Nature microbiology tháng vừa qua Kết nghiên cứu cho thấy khả cách thức tiến hoá vi khuẩn gây bệnh dòng thực vật “đã tiêm vắc-xin” Mối quan hệ vật chủ sinh vật gây bệnh mối quan hệ đồng tiến hóa (coevolution) dựa tương tác gene đối gene (gene-for-gene interactions) Điều có nghĩa q trình tiến hố, thực vật bị cơng loại vi khuẩn, phải tích lũy chế kháng tương ứng với cách cơng lồi vi khuẩn Và vi khuẩn lại tiếp tục chạy đua để tìm phương thức cơng thực vật… Nguyên văn: For each resistance gene in the host there is a corresponding avirulence gene in the pathogen (Flor, H.H 1971 Current status of the gene-for-gene concept Annual Revies of Phytopathology 9:275-276) Trên đậu P vulgaris có cặp tương tác gene đối gene biết đến có cặp dịng hóa arvPphB, arvPphE, arvPphF (vi khuẩn) tương ứng với gen kháng R1, R2, R3 (đậu) Ở đây, kết nghiên cứu cho thấy vi khuẩn hoang dại 1302A tự loại bỏ tác nhân gây phản ứng kháng type III thực vật để tạo thành chủng RJ3 có khả gây bệnh 45 Hình: Bệnh cháy đậu P syringae gây Nhóm nghiên cứu sử dụng chủng Pseudomonas syringae pv Phaseolicola 1302A (phân lập Rwanda 1984) mang gene gây bệnh arvPphB tương ứng với gene R3 (resistance) giống đậu Phaseolus vulgaris L cv Tendergreen Điều có nghĩa đậu có khả kháng 1320A theo kiểu III (nhận diện yếu tố - effector) Cấu trúc nhận biết type III bao gồm thụ thể tổ hợp LRR (Leucin rich repeat domain-vùng lặp giàu leucin), NBD (nucleotide binding domain-vùng gắn nucleotide) CC (coiled coil-lõi xoắn) có cấu trúc phiến Beta tương tác trực tiếp với phân tử protein ligand để phát động phản ứng HR (Hyperresistant reaction) Trong thực tế, dịng đậu mang gene kháng có khả chống đỡ thời gian ngắn để sau lại tính kháng Trong thời gian ngắn vậy, làm vi khuẩn tránh phản ứng kháng đặc hiệu thực vật Để tìm hiểu tượng này, nhóm tiến hành gây nhiễm 1302A lên đậu, tách dòng, …lặp lại liên tục nhiều lần, đồng thời kiểm tra thường xuyên thay đổi vật chất di truyền dòng Sau lần gây nhiễm vậy, người ta nhận thấy có ngày nhiều dịng có khả gây bệnh Chỉ sau lần gây nhiễm, 75% số vi khuẩn (dịng) có khả gây vết cháy lá, điều cho thấy sinh vật gây bệnh chịu áp lực chọn lọc mô thực vật 46 Các nhà khoa học tiến hành phân tích DNA bất ngờ kiểu sinh tồn “thằn lằn đứt đuôi” khơng có thằn lằn Hầu hết dịng kháng âm tính kiểm tra trình tự đặc trưng avrPphB, giải trình tự cho thấy genome vi khuẩn đoạn 106kb (đoạn PPHGI-1) chứa trình tự avrPphB (