Sinh học tổng hợp: Kỹ thuật, tiến trình, thành quả và dự phỏng tương lai (tt) Tiến trình và thành qủa: Ý niệm về SB hình thành từ giai đoạn khởi đầu của công nghệ gene khi các enzyme giới hạn (restriction enzymes) được Halmilton Smith khám phá và xử dụng vào năm 1978. Theo đó, chúng ta có thể cắt và ráp nối các đoạn gene để thay đổi hình thái và chức năng của chúng. Như đã nêu trên, phương pháp tách dòng cổ điển chỉ áp dụng được cho từng gene một. Thành qủa giải trình tự bộ gene của người, và của nhiều sinh vật khác, cũng như hiểu biết về chức năng và cơ chế điều hòa bộ gene, đã tạo điều kiện để các nhà nghiên cứu sinh học khai triển bộ môn SB trong khoảng 5 năm vừa qua. SB đã được thiết lập từ những đại học quốc tế như Viện Kỹ thuật Massachussets (MIT), Ðại Học California ở Berkeley (UCB), Oxford với đóng góp của các nhà nghiên cứu tên tuổị. Craig Venter, người giải mã bộ gene nhân loại, đã ứng dụng SB để thiết lập tế bào có bô gene nhỏ nhất (minimum-genome) gồm khoảng trên 200 gene để nghiên cứu về nguồn gốc sự sống. Về thực dụng, tế bào này cung cấp hệ thống điều hòa gene và là một môi trường sạch rất tốt để tổng hợp chế phẩm dược liệu hay năng lượng với độ tinh khiết cao vì không có những sản phẩm phụ (by product) như ở E. coli và nấm men. Năm 2001, C. Venture đã thành lập công ty Synthetic Genomics và lên kế hoạch nghiên cứu SB để sản xuất, với công suất cao các hóa chất năng lượng (như hydrogen, ethanol) nhằm trong sạch hóa môi trường, và dự tính tiết kiệm được khoảng 20 tỷ USD hàng năm do việc thay thế ethanol để giảm thiểu lượng xăng tiêu thụ ở Mỹ. Triển vọng dùng phương pháp SB để tổng hợp và sản xuất dược chất trị liệu được khẳng định từ nghiên cứu tạo artemisinin thành công của Jay Keasling ở Ðại Học California, Berkely năm 2003. Sau khi xác định được 12 gene tham gia trong tiến trình tổng hợp artemisinin ở thực vật, Keasling đã tổng hợp được 9 trong số các gene này, và thiết lập một hệ điều hành SB để sãn xuất artemisinin ở E. coli với năng suất gấp 10.000 lần so với hệ thực vật, và gần đây nhất là ở nấm men với năng suất tăng thêm 10 lần so với chủng E. coli. Thành qủa này đã mang lại cho Keasling giải thưởng Nhà Khoa Học của năm 2006 (The Scientist of the Year 2006) do tập san khoa học Discovery bình chọn. Keasling cùng cộng sự thành lập công ty Amyris Biotechnologies áp dụng SB cho việc tổng hợp artemisinin, và đặc biệt là tiền chất (pro- compound) isopronoid với số lượng lớn để sản xuất (Hình 3). Dự tính có khoảng 50,000 dược liệu họ isopronoid có giá trị trị liệu cao đối với các bệnh như ung thư, huyết áp, tiểu đường, sốt rét; nhưng isopronoid chỉ tồn tại ở rất ít thực vật và với nồng độ thấp. Vì giá trị quan trọng này, hiệp hội Gate Foundation đã tài trợ 43 triệu USD để triển khai SB trong việc tổng hợp các dược chất trên. Hình 3. Từ hoá chất đường đơn giản, SB tái tạo chu trình tổng hợp isoprenoid ở E. coli để sản xuất dược liệu qúy hiếm với số lượng lớn. SB cũng có những thành tựu nhiều hứa hẹn ở dòng E. coli từ các nghiên cứu của Christopher Voigt ở Ðại Học California, San Francsico (UCSF). Dùng phương pháp SB, Voigt đa tổng hợp các cảm thu (sensor) để tạo một dòng E. coli mới có khả năng tìm kiếm và xâm nhập tế bào ung thư, sau đó phóng thích ra những hóa chất trị liệu tiêu hủy tế bào. Ngoài ra, nhu cầu nghiên cứu SB cũng mang đến sự hình thành một số trung tâm, hãng công nghệ sinh học chuyên sản xuất gene và các vật liệu gene (parts) như BioBricks Foundation và Codon Devices. Dự phỏng tương lai: Con đường phát triển SB chỉ mới ở giai đọan khởi đầu; việc chinh phục các khó khăn và các đề tài nghiên cứu SB trong tương lai sẽ thật hào hứng. Chỉ trong khoảng thời gian 5 năm ngắn ngủi vừa qua, SB đang tạo cho các nhà nghiên cứu sinh học một nền tảng kỹ thuật mới có khả năng thay đổi tế bào trên một bình diện rất rộng lớn so với các ứng dụng công nghệ gene từ trước tới nay. Từ khởi thủy, thiên nhiên đã không tạo dựng bộ gen hòan hảo cho con người cũng như cho mọi sinh vật khác. Có rất nhiều bệnh tật do sự sai lệch của bộ gene, và có rất nhiều khuyết điểm ở các sinh vật và cây cỏ vì bộ gene của chúng thiếu hiệu năng trong việc sản xuất. Kỹ thuật SB nhằm tái lập những bộ gene và làm hòan chỉnh như ý muốn để bù đắp những khuyết điểm của thiên nhiên. Những “sinh vật mới” này có khả năng tạo sản phẩm sinh hoc gồm tế bào, protein, dược chất, hoặc những hóa chất có năng xuất cao và hiệu ứng chuyên biệt, có công dụng thiết thực cho lãnh vực trọng yếu của xã hội như y tế, năng lượng và môi trường. Trên thực tế, cũng như mọi tiê’n bộ khoa học khác, nếu SB khẳng định được những giá trị nêu trên thì sẽ được sự tham gia tích cực của cộng đồng khoa học, và đo’ng go’p của nhiều tầng lơ’p trong xã hội. Cho đến nay, những viễn tượng tốt đẹp của SB đang hứa hẹn một cuộc cách mạng mới của ngành tân sinh học. Vì hiệu ứng cao của SB, vấn đề an toàn và an ninh xã hội cần được đặt ra để ngăn ngừa sự tổng hợp những chủng virus có độc tố và khả năng [...]... khoa học, và luật lệ điều hành SB được áp dụng từ luật lệ hiện dùng chung của kỹ thuật gene Ðối với ngành sinh học Việt Nam, vì tính ứng dụng cao của SB, chúng ta nên cứu xét các phương thức khả thi để hội nhập vào lãnh vực khoa học quan trọng nàỵ Các bạn trẻ cũng nên lưu tâm đến SB trong các chọn lựa tương lai, vì rất nhiều tiềm năng SB chưa được khai triển và trí tuệ Việt Nam có thể đóng góp vào sự tiến. .. cũng nên lưu tâm đến SB trong các chọn lựa tương lai, vì rất nhiều tiềm năng SB chưa được khai triển và trí tuệ Việt Nam có thể đóng góp vào sự tiến bộ này để mang lại lợi ích cho việc phát triển khoa học của đất nước . Sinh học tổng hợp: Kỹ thuật, tiến trình, thành quả và dự phỏng tương lai (tt) Tiến trình và thành qủa: Ý niệm về SB hình thành từ giai đoạn khởi đầu. một số trung tâm, hãng công nghệ sinh học chuyên sản xuất gene và các vật liệu gene (parts) như BioBricks Foundation và Codon Devices. Dự phỏng tương lai: Con đường phát triển SB chỉ. một. Thành qủa giải trình tự bộ gene của người, và của nhiều sinh vật khác, cũng như hiểu biết về chức năng và cơ chế điều hòa bộ gene, đã tạo điều kiện để các nhà nghiên cứu sinh học khai