Công nghệ DNA tái tổ hợp là gì? Ví dụ về Công nghệ DNA tái tổ hợp

Công nghệ DNA tái tổ hợp, hay còn được gọi là công nghệ DNA tái ghép hoặc công nghệ tái tổ hợp gen (gene recombination technology), là một phương pháp sinh học tiên tiến cho phép các nhà nghiên cứu và kỹ sư gen điều chỉnh và tái cấu trúc lại các đoạn gen trong DNA của một sinh vật.

Công nghệ DNA tái tổ hợp là gì? Ví dụ về Công nghệ DNA tái tổ hợp

Quá trình này được thực hiện bằng cách cắt và ghép các đoạn DNA từ một nguồn gốc (thường là một loài sinh vật) vào một nguồn khác, tạo thành một DNA tái tổ hợp mới chứa các đặc tính của cả hai nguồn. Kỹ thuật này cho phép chèn các gen mới vào DNA của sinh vật, hoặc thay đổi các gen tồn tại để tạo ra các biến thể có tính chất và chức năng mới.

Công nghệ DNA tái tổ hợp đã mang lại những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực nông nghiệp, y học, công nghiệp và nghiên cứu khoa học. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu của công nghệ này:

1. Nông nghiệp và chăn nuôi: Công nghệ DNA tái tổ hợp được sử dụng để tạo ra các cây trồng chống sâu bệnh, chịu hạn tốt hơn và có giá trị dinh dưỡng cao hơn. Nó cũng được áp dụng trong chăn nuôi để cải thiện chất lượng thịt, lượng sữa và kháng bệnh cho gia súc và gia cầm.
2. Y học: Công nghệ này đã tạo ra những đột phá trong điều trị bệnh và phòng bệnh. Các loại thuốc điều trị bệnh di truyền, điều trị ung thư và các bệnh lý khác được tạo ra từ công nghệ DNA tái tổ hợp.
3. Công nghiệp sinh học: Công nghệ DNA tái tổ hợp được sử dụng để sản xuất các sản phẩm sinh học như insulin, kháng nguyên vaccine và enzym, giúp cải thiện chất lượng và hiệu quả sản xuất.
4. Nghiên cứu khoa học: Công nghệ DNA tái tổ hợp cung cấp các công cụ cần thiết để nghiên cứu và hiểu sâu hơn về cấu trúc và chức năng của gen, cũng như tạo ra các mô hình động thực vật và động vật để nghiên cứu.

Mặc dù công nghệ DNA tái tổ hợp mang lại nhiều tiềm năng lớn, nhưng cũng đặt ra một số thách thức đối với đạo đức, môi trường và an toàn. Do đó, việc áp dụng công nghệ này cần phải được thực hiện cẩn thận và chặt chẽ theo quy định và quy tắc.

DNA tái tổ hợp, hay rDNA, là DNA được hình thành bằng cách tích hợp DNA từ những nguồn khác nhau trải qua một quy trình được gọi là tái tổ hợp di truyền. Thông thường, những nguồn là từ những sinh vật khác nhau. Nói chung, DNA từ những sinh vật khác nhau có cấu trúc chung hóa học giống nhau. Vì nguyên do này, hoàn toàn có thể tạo DNA từ những nguồn khác nhau bằng cách tích hợp những sợi .

Bài học rút ra chính

• Công nghệ DNA tái tổ hợp kết hợp DNA từ các nguồn khác nhau để tạo ra một chuỗi DNA khác nhau.
• Công nghệ DNA tái tổ hợp được sử dụng trong một loạt các ứng dụng từ sản xuất vắc-xin đến sản xuất cây trồng biến đổi gen.
• Khi công nghệ DNA tái tổ hợp tiến bộ, độ chính xác của kỹ thuật phải được cân bằng bởi các mối quan tâm về đạo đức.

DNA tái tổ hợp có nhiều ứng dụng trong khoa học và y học. Một tác dụng nổi tiếng của DNA tái tổ hợp là sản xuất insulin. Trước khi công nghệ này sinh ra, insulin phần nhiều đến từ động vật hoang dã. Insulin hiện hoàn toàn có thể được sản xuất hiệu suất cao hơn bằng cách sử dụng những sinh vật như E. coli và nấm men. Bằng cách chèn gen insulin của người vào những sinh vật này, insulin hoàn toàn có thể được sản xuất .

Quá trình tái tổ hợp di truyền

Vào những năm 1970, những nhà khoa học đã tìm thấy một lớp enzyme cắt đứt DNA trong những tổ hợp nucleotide đơn cử. Các enzym này được gọi là enzym số lượng giới hạn. Khám phá đó được cho phép những nhà khoa học khác phân lập DNA từ những nguồn khác nhau và tạo ra phân tử rDNA tự tạo tiên phong. Các tò mò khác tiếp theo và thời nay 1 số ít chiêu thức để tái phối hợp DNA đã sống sót .Trong khi một số ít nhà khoa học có công trong việc tăng trưởng những quy trình tiến độ DNA tái tổ hợp này, Peter Lobban, một nghiên cứu sinh dưới sự hướng dẫn của Dale Kaiser tại Khoa Hóa sinh của Đại học Stanford, thường được cho là người tiên phong đề xuất kiến nghị ý tưởng sáng tạo về DNA tái tổ hợp. Những người khác tại Stanford là công cụ trong việc tăng trưởng những kỹ thuật khởi đầu được sử dụng .Mặc dù những chính sách hoàn toàn có thể khác nhau nhiều, nhưng quá trình chung của quy trình tái tổ hợp di truyền gồm có những bước sau .

1. Một gen cụ thể (ví dụ, gen người) được xác định và phân lập.
2. Gen này được chèn vào một vector. Vectơ là cơ chế mà vật chất di truyền của gen được chuyển sang tế bào khác. Plasmid là một ví dụ về một vector thông thường.
3. Vectơ được đưa vào một sinh vật khác. Điều này có thể đạt được bằng một số phương pháp chuyển gen khác nhau như sonication, vi tiêm và kết hợp điện.
4. Sau khi giới thiệu vectơ, các tế bào có vectơ tái tổ hợp được phân lập, chọn lọc và nuôi cấy.
5. Gen được biểu hiện để sản phẩm mong muốn cuối cùng có thể được tổng hợp, thường là với số lượng lớn.

Ví dụ về Công nghệ DNA tái tổ hợp

Vắc-xin

Vắc xin có protein vi rút do vi trùng hoặc nấm men tạo ra từ những gen vi rút tái tổ hợp được coi là bảo đảm an toàn hơn so với vắc xin được tạo ra bằng những giải pháp truyền thống lịch sử hơn và chứa những hạt vi rút .

Các loại sản phẩm dược phẩm khác

Như đã đề cập trước đó, insulin là một ví dụ khác về việc sử dụng công nghệ DNA tái tổ hợp. Trước đây, insulin được lấy từ động vật hoang dã, đa phần từ tuyến tụy của lợn và bò, nhưng sử dụng công nghệ DNA tái tổ hợp để chèn gen insulin của người vào vi trùng hoặc nấm men giúp sản xuất số lượng lớn hơn đơn thuần hơn .Một số loại sản phẩm dược phẩm khác, như thuốc kháng sinh và chất sửa chữa thay thế protein cho người, được sản xuất bằng những giải pháp tương tự như .

Sản phẩm thực phẩm

Một số mẫu sản phẩm thực phẩm được sản xuất bằng công nghệ DNA tái tổ hợp. Một ví dụ thông dụng là enzyme chymosin, một loại enzyme được sử dụng để sản xuất pho mát. Theo truyền thống cuội nguồn, nó được tìm thấy trong men dịch vị được chế biến từ dạ dày của bê, nhưng việc sản xuất chymosin trải qua kỹ thuật di truyền thuận tiện và nhanh hơn nhiều ( và không cần phải giết động vật hoang dã non ). Ngày nay, phần nhiều pho mát được sản xuất ở Hoa Kỳ được làm bằng chymosin biến đổi gen .

Kiểm tra chẩn đoán

Công nghệ DNA tái tổ hợp cũng được sử dụng trong lĩnh vực xét nghiệm chẩn đoán. Thử nghiệm di truyền cho một loạt các bệnh, như xơ nang và loạn dưỡng cơ, đã được hưởng lợi từ việc sử dụng công nghệ rDNA.

Cây trồng

Công nghệ DNA tái tổ hợp đã được sử dụng để sản xuất cả cây cối kháng sâu bệnh và thuốc trừ cỏ. Các loại cây cối kháng thuốc trừ cỏ thông dụng nhất có năng lực chống lại việc sử dụng glyphosate, một chất diệt cỏ dại thông dụng. Việc sản xuất cây xanh như vậy không phải là không có yếu tố vì nhiều người đặt câu hỏi về tính bảo đảm an toàn lâu dài hơn của những loại cây xanh biến đổi gen như vậy .

Tương lai của thao tác di truyền

Các nhà khoa học rất vui mừng về tương lai của thao tác di truyền. Mặc dù những kỹ thuật trên đường chân trời khác nhau, nhưng tổng thể đều có điểm chung là độ đúng chuẩn mà bộ gen hoàn toàn có thể được thao tác .Một ví dụ như vậy là CRISPR-Cas9. Là một phân tử được cho phép chèn hoặc xóa DNA một cách cực kỳ đúng chuẩn. CRISPR là từ viết tắt của ” Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats ” trong khi Cas9 là viết tắt của ” CRISPR link protein 9 “. Trong vài năm qua, cộng đồng khoa học đã rất hào hứng về những triển vọng cho việc sử dụng nó. Các tiến trình link nhanh hơn, đúng mực hơn và ít tốn kém hơn những chiêu thức khác .Mặc dù nhiều tân tiến được cho phép những kỹ thuật đúng mực hơn, những câu hỏi về đạo đức cũng đang được đặt ra. Ví dụ, vì tất cả chúng ta có công nghệ để làm điều gì đó, điều đó có nghĩa là tất cả chúng ta nên làm điều đó ? Ý nghĩa đạo đức của việc xét nghiệm di truyền đúng chuẩn hơn, đặc biệt quan trọng là vì nó tương quan đến những bệnh di truyền của con người ?Từ khu công trình bắt đầu của Paul Berg, người tổ chức triển khai Đại hội Quốc tế về những phân tử DNA tái tổ hợp vào năm 1975, đến những hướng dẫn hiện hành do Viện Y tế Quốc gia ( NIH ) đưa ra, một số ít yếu tố đạo đức hợp lệ đã được nêu ra và xử lý .Các hướng dẫn của NIH, chú ý quan tâm rằng chúng ” trình diễn chi tiết cụ thể những thực hành thực tế bảo đảm an toàn và quá trình ngăn ngừa cho nghiên cứu và điều tra cơ bản và lâm sàng tương quan đến những phân tử axit nucleic tái tổ hợp hoặc tổng hợp, gồm có việc tạo ra và sử dụng những sinh vật và vi rút có chứa những phân tử axit nucleic tái tổ hợp hoặc tổng hợp. ” Các hướng dẫn được phong cách thiết kế để cung ứng cho những nhà nghiên cứu hướng dẫn ứng xử thích hợp để triển khai điều tra và nghiên cứu trong nghành nghề dịch vụ này .Các nhà đạo đức sinh học cho rằng khoa học phải luôn cân đối về mặt đạo đức, để sự văn minh có lợi cho loài người hơn là có hại .

Nguồn

• Kochunni, Deena T và Jazir Haneef. “5 bước trong Công nghệ DNA tái tổ hợp hoặc Công nghệ RDNA.” 5 Bước trong Công nghệ DNA tái tổ hợp hoặc Công nghệ RDNA ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Khoa học đời sống. Tạp chí LSF “Phát minh ra công nghệ DNA tái tổ hợp.” Medium, Tạp chí LSF, ngày 12 tháng 11 năm 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• “Nguyên tắc NIH – Văn phòng Chính sách Khoa học.” Viện Y tế Quốc gia, Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh Hoa Kỳ, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.

Source: https://dvn.com.vn
Category: Công Nghệ