Một bước gần hơn tới sự sống nhân tạo - Bản có dấu.
Mot buoc gan hon toi su song nhan tao - Bản không dấu.

Các nhà nghiên cứu  tại Học viện J. Craig Venter (JCVI), một tổ chức nghiên cứu  gen phi lợi nhuận, vừa công bố những kết quả mô tả phương pháp trong đó toàn bộ hệ gen của vi khuẩn Mycoplasma mycoides được sao chép trong một tế bào men bằng cách thêm vào chuỗi plasmid của men vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn. Các nhà nghiên cứu  đã biến đổi chuỗi này trong tế bào men sử dụng hệ thống  gen của men. Nhiễm sắc thể của vi khuẩn đã được biến đổi sau đó tiếp tục được cô lập khỏi men và cấy vào một loài vi khuẩn họ hàng, Mycoplasma capricolum, để tạo ra một dạng tế bào M. mycoides mới.

Đây là lần đầu tiên hệ gen được chuyển giữa các nhánh khác nhau của sự sống – từ một prokaryote sang eukaryote rồi quay trở lại prokaryote. Nghiên cứu  được công bố trên tạp híc Science ngày 21 tháng 8.

Hamilton Smith, một trong những người chỉ đạo nhóm JCVI, cho biết: “Tôi tin rằng nghiên cứu  này có ý nghĩa quan trọng  trong việc hoàn thiện hơn kiến thức  của chúng ta về nền tảng cơ bản của sinh vật học nhằm tiến tới những giai đoạn cuối trong việc chế tạo một hệ gen tổng hợp. Đây có thể là một trong những phát hiện quan trọng  nhất trong lĩnh vực tổng hợp gen”.

Nghiên cứu này dựa trên một bước đột phát trước đây tại JCVI. Năm 2007, nhóm nghiên cứu  đã công bố kết quả từ thí nghiệm cấy hệ gen của M. mycoides vào tế bào M. capricolum và dẫn đến việc tế bào M. capricolum chuyển hóa thành M. mycoides. Nghiên cứu  này đã thiết lập nên khái nhiệm rằng ADN là “phần mềm” của sự sống và chính ADN quyết định  kiểu hình gen.

Năm 2008 nhóm nghiên cứu  đã báo cáo về việc xây dựng  hệ gen vi khuẩn tổng hợp đầu tiên bằng cách lắp ráp các mảnh ADN được hình thành từ 4 chất hóa học của sự sống - ACGT. Việc đưa những mảnh ADN vào hệ gen được thực hiện trong men bằng cách sử dụng hệ thống  gen của men. Tuy nhiên, khi nhóm nghiên cứu  tìm cách cấy hệ gen vi khuẩn tổng hợp vào một tế bào vi khuẩn, tất cả các thí nghiệm đều thất bại.

Các nhà nghiên cứu  trước đây đã khẳng định rằngkhông có protein nào cần đến trong quá trình cấy nhiếm sắc thể, tuynhiên họ cũng cho biết ADN methylation (biến đổi hóa học của ADN mà cáctế bào vi khuẩn sử dụng để bảo vệ hệ gen của mình khỏi thoái hóa doenzim giới hạn, chính là những protein cắt ADN ở những vị trí cụ thể)có thể cần cho quá trình này. Khi nhiễm sắc thể được cô lập trực tiếpkhỏi tế bào vi khuẩn, nó đã trải qua quá trình methylation và do đó cóthể cấy được vì nó được bảo vệ khỏi các enzim giới hạn.

Men.Toàn bộ hệ gen của vi khuẩn Mycoplasma mycoides được sao chép trong mộttế bào men bằng cánh thêm vào chuỗi plasmid của men vào nhiễm sắc thểcủa vi khuẩn. Các nhà nghiên cứu  đã biến đổi chuỗi này trong tế bào mensử dụng hệ thống  gen của men. Nhiễm sắc thể của vi khuẩn đã được biếnđổi sau đó tiếp tục được cô lập khỏi men và cấy vào một loài vi khuẩnhọ hàng, Mycoplasma capricolum, để tạo ra một dạng tế bào M. mycoidesmới. (Ảnh: Wikimedia Commons. Public Domain  Image)

Trong nghiên cứu  này, nhóm nghiên cứu  bắt đầu sao chép hệ gen M. mycoides vào men bằng cách thêm vào một trung đoạn men vào hệ gen của vi khuẩn. Đâylà lần đầu tiên hệ gen vi khuẩn được phát triển một cách thành côngtrong men. Những enzim methylase được cô lập khỏi M. mycoides và đượcsử dụng để methylate hệ gen của M. mycoides được cô lập khỏi men. KhiADN được methylate nhiễm sắc thể có thể được cấy thành công  vào mộtloài M. capricolum. Tuy nhiên, nếu ADN không được methylate thì nhữngthí nghiệm cấy sẽ không thành công. Để chứng minh rằng những enzim giớihạn trong tế bào M. capricolum chịu trách nhiệm cho sự phá hủy hệ genđược cấy, nhóm nghiên cứu  đã loại bỏ những gen enzim giới hạn khỏi hệgen của M. capricolum. Khi quá trình cấy hệ gen được thực hiện trênnhững tế bào đã được loại bỏ enzim giới hạn, tất cả các thí nghiệm đềuthành công bất chấp liệu ADN có được methylate hay không.

“Khả năng biến đổi hệ gen vi khuẩn trong men là một bước tiến quantrọng, mở rộng tác dụng di truyền của men đối với vi khuẩn. Nếu điềunày được mở rộng đối với các vi khuẩn khác, chúng tôi  tin rằng phươngpháp này có thể sẽ được sử dụng trong những thực hành thi nghiệm thôngthường để biến đổi sinh vật”, tiến sĩ Sanjay Vashee, nhà nghiên cứu  thuộc JCVI đồng thời là tác giả  của bài báo, cho biết.

Nhóm nghiên cứu  hiện có một chu kỳ sao chép hệ gen hoànchỉnh trong men, biến đổi hệ gen vi khuẩn như một nhiễm sắc thể men vàcấy hệ gen quay trở lại một tế bào vi khuẩn để tạo ra một dòng vi khuẩnmới. Những phương pháp mới này sẽ cho phép nhóm nghiên cứu  đạtđược thành công  trong việc cấy và kích hoạt những hệ vi khuẩn tổng hợp.Nghiên cứu được công bố ngày 21 tháng 8  bởi các nhà nghiên cứu  JCVI, vàđược tài trợ bởi Công ty  gen tổng hợp, do Tiến sĩ Smith và Venter cùngsáng lập.

Tham khảo:

1. Lartigue et al. CreatingBacterial Strains from Genomes That Have Been Cloned and Engineered inYeast. Science, August 20, 2009; DOI: 10.1126/science.1173759

Hiện tại chưa có bình luận nào về bài viết Một bước gần hơn tới sự sống nhân tạo!

Bạn có ý kiến gì về bài viết Một bước gần hơn tới sự sống nhân tạo này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Một bước gần hơn tới sự sống nhân tạo bạn tại đây.