Những thành tựu về động vật chuyển gen

Sinh vật biến đổi gen(Genetic Modified Organism – GMO) là những động vật (và thực vật) đã được làm thay đổi đặc tính di truyền bằng phương pháp không thông qua sự giao phối tự nhiên hoặc tái tổ hợp tự nhiên của các gen. Quá trình tạo ra các động vật biến đổi ben như trên gọi là quá trình biến đổi gen động vật.

Động vật chuyển gen(transgenic animal) là những cá thể chứa các bản sao của một trình tự gen được thêm vào một cách nhân tạo. Những trình tự gen chuyển này kết hợp được với AND trong nhiễm sắc thể của con vật nhận gen, gen chuyển giữ ổn định, thì việc chuyển gen thành công. Như vậy, động vật chuyển gen phải mang gen mới, khác giống, khác loài hoặc gen tái tổ hợp và được chuyển một cách có chủ đích. Nếu gen mới không kết hợp được với AND trong nhiễm sắc thể, chúng sẽ bị đào thải trong vài ngày. Động vật chuyển gen có thể biểu hiện tạm thời bản sao còn sót lại nhưng không bền vững. Như vậy, gen chuyển phải được di truyền theo đúng mô hình Mendel, cho phép chúng tạo ra bầy đàn động vật mới theo các phương pháp lai tạo truyền thống.

Năm 1981, Warner và CTV (ĐH. Ohio ) đã cấy gen B – globulin của thỏ vào phôi chuột thành công. Từ năm 1985, nhiều công trình tạo ra động vật chuyển gen thành công trên thỏ, cừu, lợn, bò… Những ứng dụng của nó trong nông nghiệp ngày càng mạnh mẽ khi có nhiều động vật nuôi cho thịt được tạo ra. Nhiều gen kháng bệnh cho lợn, cừu đã được nghiên cứu. Gần đây, người ta đã tạo ra cừu chuyển gen cho sản lượng lông cao, bò chuyển gen cho sữa có tỷ lệ béo thấp, hàm lượng protein cao trong sữa… đem lại nhiều lợi nhuận cho người chăn nuôi.

Trong 10 năm qua, nhiều công ty dược phẩm đã phát triển các động vật chuyển gen để sản xuất các protein trị liệu, các mô – cơ quan để cấy ghép cho người bệnh. Sử dụng động vật biến đổi gen có nhiều ưu điểm: chúng có khả năng sinh sản bình thường để phát triển các thế hệ động vật chuyển gen tiếp theo; chúng có khả năng sản xuất rất linh hoạt, sản lượng sản phẩm cao và đáp ứng đúng yêu cầu của con người.

Đối với nhiều nước, động vật chuyển gen đang trở thành một hướng nghiên cứu mạnh để sản xuất dược phẩm, thay vì chỉ sản xuất thực phẩm thông thường. Nhu cầu to lớn đối với các dược phẩm đặc hiệu của thị trường thế giới chỉ có thể đáp ứng bằng các động vật chuyển gen. Protein ngoại lai trong sữa của động vật chuyển gen được công bố đầu tiên năm 1987. Các con chuột chuyển gen đã sản xuất tác nhân hoạt hoá plasminogen mô người trong sữa. Đến nay đã có khoảng 29 protein trị liệu được sản xuất bởi động vật chuyển gen. Hầu hết protein này có trong sữa, một số khác có trong máu, nước tiểu và trứng. Hemoglobin thu từ lợn chuyển gen là một protein được tạo ra thành công và thu được từ máu. Điều này mở ra hướng tìm nguồn máu thay thế cho con người. Các nhà khoa học đã tạo ra cừu chuyển gen mà trong sữa của chúng có chứa protein Lactoferrin có tác dụng như một chất kháng sinh. Tạo ra dê chuyển gen mà trong máu của chúng có chứa yếu tố antitrombine, một glucoprotein có chức năng điều hoà sự đông máu. Sở dĩ người ta sử dụng động vật chuyển gen để sản xuất protein trị liệu vì đây là những protein có cấu hình đúng, đảm bảo hoạt tính cần thiết. Sử dụng protein từ động vật chuyển gen an toàn hơn là sử dụng protein được tách chiết từ mô người vì nguy cơ lây nhiễm bệnh. Nếu chỉ khai thác sữa để tách protein thì không ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ của động vật sản xuất sữa. Những loài được sử dụng để thu nhận protein trị liệu là gà, dê, cừu, thỏ, bò…

Triển vọng của động vật chuyển gen hầu như không có giới hạn trong nhiều lĩnh vực: y học, dược phẩm, nông nghiệp… và chắc chắn chúng mang lại nhiều lợi nhuận. Ví dụ, để phục vụ nông nghiệp, đã có 21 tính trạng của vật nuôi (số liệu năm 2006) được biến đổi gen nhằm làm tăng sản lượng và chất lượng các sản phẩm chăn nuôi.

- Về sản xuất thịt - Nhiều nghiên cứu ban đầu về vật nuôi chuyển gen nhằm thúc đẩy sự tăng trưởng các gen mã hoá cho hocmôn tăng trưởng của người, cừu lợn và bò đã được chèn vào nhiễm sắc thể tế bào cừu, lợn, bò và thỏ. Các con vật này cho tăng trưởng nhanh, tăng tỷ lệ nạc/mỡ và tăng chuyển hoá thức ăn… Tuy nhiên, chi phí tương đối cao khi tạo ra các giống vật nuôi chuyển gen. Hơn nữa, chúng dễ bị bệnh, như lợn chuyển gen hocmôn tăng trưởng đã lớn rất nhanh nhưng sau chúng bị loét dạ dày, hư thận và gan, nhạy cảm với viêm phổi, dễ bị viêm da và mất khả năng sinh sản. Cừu chuyển gen tăng trưởng người và bò cũng dễ bị bệnh tiểu đường, dẫn đến chết sớm.

- Về sản xuất sữa – Có rất nhiều nghiên cứu tìm cách tăng sản xuất sữa hoặc thay đổi thành phần sữa từ các vật nuôi chuyển gen. Đây là chiến lược chủ yếu của công ty dược phẩm và thực phẩm nhằm sản xuất protein qua con đường tiết sữa của bò, cừu, dê… Lợi thế của phương pháp này là: (1) Số lượng của các protein được sản xuất trong tuyến sữa của động vật tiết ra khá lớn. (2) Tuyến sữa của động vật có vú là một cơ quan sản xuất sinh học, dễ thích nghe với việc sản xuất protein và bài tiết sữa. (3) Sự biểu hiện của gen ở tuyến sữa động vật có vú rất chính xác về thời gian.

Biến đổi di truyền ở bò để thu sữa nhằm 3 mục đích (1) Sữa bò mang tính người: chuyển thêm vào bò những gen mã hoá sản sinh lactoferrin và lysozyme nhằm làm tăng các đặc tính kháng khuẩn của sữa bò. Lactoferrin tăng cũng làm tăng khả năng hấp thu FE** trong khẩu phần thức ăn của trẻ em. Tuy nhiên tăng nồng độ lactoferrin và lysozime cũng làm tăng chứng viêm vú; đồng thời sữa từ biến đổi gen hiện tại khó được sự chấp nhận của xã hội. (2) Tăng hàm lượng protein trong sữa, đặc biệt là casein, một protein có vai trò quan trọng trong sản xuất sữa. (3) Giảm hàm lượng lactose, nhờ đó làm dễ hấp thu sữa đối với gần 70% dân số (chủ yếu ở châu Á) do không dung nạp được lactose. Tuy nhiên, bò biến đổi gen dùng để sản xuất sữa còn gặp nhiều khó khăn: (1) GMO quá đắt tiền để sử dụng trong trang trại chăn nuôi. (2) Sữa này cần được kiểm định, phê chuẩn trước khi được dùng làm thực phẩm. (3) Người tiêu thụ khó chấp nhận sữa này, đặc biệt là cho trẻ em uống.

- Về gia súc kháng bệnh – dùng kỹ thuật chuyển gen để tạo ra các động vật kháng bệnh là tiềm năng to lớn của công nghệ chuyển gen, mang lại lợi ích cho sức khoẻ động vật và lợi nhuận cho ngành chăn nuôi. Có 5 loại gen động vật khác nhau được xem là có lợi thế kết hợp để điều hoà tính kháng bệnh, chủ yếu ở chuột. Đó là: gen MHC, gen receptor tế bào T, gen immunoglobulin, gen mã hoá lymphokine và gen kháng bệnh chuyên biệt.

Ngoài ra, trong y học, người ta tạo ra mô hình động vật bị bệnh hoặc mô hình động vật thăm dò (exploratory model). Đó là những động vật biến đổi gen, với sự biến đổi của gen chưa biết hoặc chức năng chưa rõ ràng. Đây là những mô hình rất hữu ích trong nghiên cứu quá trình tế bào cơ bản.