Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ sáu, 05/12/2014 15:44 (GMT+7)

Vi khuẩn biến đổi gen nhớ được tiếp xúc hóa học

"Bạn có thể lưu trữ thông tin rất lâu dài", Timothy Lu, giáo sư kỹ thuật điện và khoa học máy tính và kỹ thuật sinh học, nói. "Bạn có thể tưởng tượng có hệ thống này trong một loại vi khuẩn sống trong ruột của bạn, hoặc vi khuẩn môi trường. Bạn có thể để vi khuẩn này trong nhiều ngày hoặc nhiều tháng, rồi sau đó quay trở lại và thấy những gì xảy ra ở mức định lượng".

Chiến lược mới này, được mô tả trên tạp chí Khoa học, khắc phục được một số hạn chế của các phương pháp hiện có để chứa bộ nhớ trong hệ gen vi khuẩn, Lu cho biết. Những phương thức đó đòi hỏi một số lượng lớn các yếu tố kiểm soát di truyền, làm hạn chế số lượng thông tin có thể được lưu trữ.

Những nỗ lực trước đây cũng bị giới hạn trong bộ nhớ kỹ thuật số, có nghĩa là chúng chỉ có thể ghi lại tất cả sự kiện hoặc không có gì, chẳng hạn như một sự kiện cụ thể đã xảy ra. Lu và nghiên cứu sinh Fahim Farzadfard, tác giả chính của bài báo, đã tìm cách tạo ra một hệ thống lưu trữ bộ nhớ tương tự (analog), có thể tiết lộ đã có bao nhiêu tiếp xúc, hoặc nó diễn ra trong bao lâu. Để đạt được điều đó, họ đã thiết kế một "gen ghi băng" cho phép các nhà nghiên cứu ghi những thông tin mới vào mọi trình tự ADN của vi khuẩn.

Bộ nhớ bền vững

Để lập trình cho vi khuẩn E. coli chứa bộ nhớ, các nhà nghiên cứu MIT đã sửa đổi các tế bào để sản xuất một enzyme tái tổ hợp, có thể chèn ADN, hay một chuỗi ADN sợi đơn cụ thể, vào một địa điểm mục tiêu. Tuy nhiên, ADN này chỉ được sinh ra khi được kích hoạt bởi sự có mặt một phân tử được xác định trước hoặc một loại đầu vào khác, chẳng hạn như ánh sáng.

Sau khi ADN được sản xuất, enzym tái tổ hợp chèn AND này vào hệ gen của tế bào tại một địa điểm được lập trình sẵn. "Chúng tôi có thể đưa nó bất cứ nơi nào trong hệ gen, đó là lý do tại sao chúng tôi xem nó như là một máy ghi băng, bởi vì bạn có thể hướng thẳng đến chỗ tín hiệu được ghi", Lu nói.

Khi sự tiếp xúc được ghi lại qua quá trình này, những ghi nhớ được lưu trữ suốt đời quần thể vi khuẩn và được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác.

Có vài cách khác nhau để lấy thông tin được lưu trữ này. Nếu ADN được đưa vào phần không có chức năng của bộ gen, việc sắp xếp trình tự bộ gen sẽ phát hiện bộ nhớ được lưu trữ trong một tế bào cụ thể nào. Hoặc, các nhà nghiên cứu có thể dùng các sắp xếp để thay đổi một gen. Ví dụ, trong nghiên cứu này, các chuỗi ADN mới bật một gen kháng kháng sinh, cho phép các nhà nghiên cứu xác định có bao nhiêu tế bào đã nhận được các chuỗi nhớ bằng cách thêm kháng sinh vào các tế bào và quan sát bao nhiêu tế bào sống sót.

Bằng cách đo tỷ trọng của các tế bào trong quần thể có trình tự ADN mới, các nhà nghiên cứu có thể xác định đã có bao nhiêu tiếp xúc và nó kéo dài bao lâu. Trong bài báo này, các nhà nghiên cứu sử dụng hệ thống để phát hiện ánh sáng, một chất chuyển hóa lactose gọi IPTG, và một dẫn xuất kháng sinh gọi là ATC, nhưng nó có thể được sửa đổi cho nhiều phân tử khác hoặc thậm chí các tín hiệu do tế bào sinh ra, Lu nói.

Thông tin cũng có thể xóa bằng cách kích thích các tế bào để kết hợp một mảnh ADN khác ở cùng một chỗ. Quá trình này hiện nay chưa hoàn toàn hiệu quả, nhưng đang được các nhà nghiên cứu cải thiện.

"Đây là công trình rất hấp dẫn vì nó tích hợp nhiều tính năng hữu ích trong một hệ thống duy nhất: bộ gen chứa thông tin lâu dài, tương tự, phân tán với nhiều cách truy xuất", Shawn Douglas, một phó giáo sư tại Đại học California tại San Diego cho biết. "Thay vì xử lý từng tế bào riêng lẻ như một thiết bị lưu trữ kỹ thuật số, Farzadfard và Lu xử lý toàn bộ các tế bào như một " ổ cứng" analog, giúp tăng lượng thông tin mà có thể được lưu trữ và truy xuất".

Cảm biến vi khuẩn

Các ứng dụng môi trường cho loại cảm biến này bao gồm giám sát đại dương đối với các mức đioxit carbon, độ chua, hoặc các chất ô nhiễm. Ngoài ra, các vi khuẩn có khả năng được thiết kế để sống trong đường tiêu hóa của con người để theo dõi chế độ ăn uống của một người nào đó, chẳng hạn như bao nhiêu đường hoặc chất béo đang được hấp thụ, hoặc để phát hiện viêm nhiễm trong ruột.

Những vi khuẩn sửa gen này cũng có thể được sử dụng như máy tính sinh học, Lu nói, rằng chúng có thể đặc biệt hữu ích trong các loại tính toán đòi hỏi rất nhiều xử lý song song, ví dụ như chọn các hình mẫu của ảnh.

Một ứng dụng khả dĩ khác là sửa các tế bào não của động vật sống hoặc các tế bào của người nuôi cấy trong đĩa petri cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi một dấu hiệu bệnh nào đó được thể hiện hay một tế bào thần kinh đang hoạt động tại một thời điểm nhất định. "Nếu bạn có thể biến ADN trong một tế bào thành một thiết bị nhớ nhỏ vé của mình rồi sau đó liên kết nói với một thứ mà bạn quan tâm, bạn có thể ghi thông tin đó và sau đó lấy nó ra", Lu nói. 

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Đề xuất giải pháp tăng cường vai trò kết nối của VUSTA với các Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện
Ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức hội thảo đề xuất các giải pháp đổi mới cơ chế phối hợp, phát huy tối đa tiềm năng của mạng lưới 92 Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện; khẳng định quyết tâm nâng tầm vai trò cầu nối của VUSTA, biến trí tuệ đội ngũ trí thức KH&CN thành những luận cứ khoa học tin cậy phục vụ các quyết sách của Đảng, Nhà nước và MTTQ.
Đưa tri thức số về bản, giúp người dân làm chủ công nghệ
Phổ biến kiến thức khoa học, kỹ thuật chỉ thực sự phát huy giá trị khi người dân có thể vận dụng vào đời sống. Từ hoạt động giảng dạy của chuyên gia Hội Mã số Mã vạch Việt Nam trong chương trình tập huấn “Người bản số” tại Lào Cai, có thể thấy rõ cách tiếp cận lấy kỹ năng thực hành, khả năng tự chủ và an toàn trên môi trường số làm trọng tâm.
VUSTA tập huấn nâng cao kiến thức, kỹ năng phòng cháy, chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ tại cơ sở
Nhằm nâng cao nhận thức, trách nhiệm và kỹ năng xử lý tình huống cháy, nổ cho cán bộ, nhân viên làm việc tại tòa nhà, ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức tập huấn công tác phòng cháy, chữa cháy và cứu hộ, cứu nạn. Chương trình kết hợp phổ biến quy định pháp luật với hướng dẫn kỹ năng thực hành, góp phần chủ động phòng ngừa và hạn chế thiệt hại khi có sự cố xảy ra.
Phát huy vai trò cầu nối của Liên hiệp Hội Việt Nam trong hoạt động tư vấn, phản biện và giám định xã hội
Tăng cường kết nối giữa các hội thành viên, đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ với các cơ quan Đảng, Nhà nước và Mặt trận Tổ quốc Việt Nam là yêu cầu quan trọng nhằm nâng cao chất lượng hoạt động tư vấn, phản biện, góp phần hoàn thiện chính sách và thúc đẩy phát triển đất nước.
Đắk Lắk: Từ chính sách đãi ngộ đến yêu cầu sử dụng hiệu quả nguồn nhân lực chất lượng cao
Việc HĐND tỉnh Đắk Lắk thông qua Nghị quyết quy định chính sách thu hút, hỗ trợ đào tạo phát triển nguồn nhân lực giai đoạn 2026- 2031 thể hiện sự đồng thuận cao đối với yêu cầu nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, tạo nền tảng cho phát triển trong giai đoạn mới. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để chính sách đi vào cuộc sống, thu hút được người có năng lực và tạo môi trường để trí thức cống hiến.
Bác Giáp: Sâu nặng những ân tình với VIFOTЕС
Điều mà những người làm khoa học kính phục ở con người Đại tướng Võ Nguyên Giáp là cả khi khỏe mạnh hay đau yếu, ông vẫn hướng tới việc chung, vì sự nghiệp đổi mới, sáng tạo của đất nước. Khi sức khỏe không còn đủ để đến tham dự các lễ trao giải, tôn vinh nhà khoa học, Đại tướng vẫn dõi theo; các thành viên trong Quỹ và Liên hiệp Hội Việt Nam vẫn đến gặp Đại tướng để báo cáo và nghe chỉ đạo.
Phụ nữ VUSTA: Tự tin tỏa sáng và làm chủ hạnh phúc
Sáng ngày 20/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã tổ chức đã tổ chức Chương trình chúc mừng Ngày Phụ nữ Việt Nam 20/10. Sự kiện là dịp tôn vinh nét đẹp của đội ngũ nữ cán bộ, người lao động VUSTA, đồng thời lan tỏa những thông điệp truyền cảm hứng về hành trình tự tin, hạnh phúc của phụ nữ.