Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.28 MB, 62 trang )
Dược phẩm được thương mại hoá thành công
Các xu hướng lớn (Megatrends)
3 “P”
Các phương pháp chẩn đoán có khả năng dự báo cao hơn
(Predictive,
(Predictive)
Preventive,
Các liệu pháp có khả năng phòng ngừa nhiều hơn
Personlise-nghĩa là
(Preventive)
Dự báo, Phòng
Các biện pháp chăm sóc sức khoẻ thích hợp với từng cá
ngừa-Thích
hợp
nhân (Personalised)
với từng người)
Hội tụ
CNSH cộng sinh với CNTT-TT, tạo động lực cho nhau. Gần
đây hơn là sự hội tụ giữa CNSH với CNNN để “tấn công” vào
cấp tế bào và phân tử.
Thay đổi khuôn mẫu
Từ thay thế mô sang sửa chữa và tái sinh
Những xu hướng đang nổi lên trong Y học tái sinh là dấu hiệu cho thấy sự thay đổi
khuôn mẫu, từ chỗ chú trọng đến việc thay thế mô sang phương pháp dựa vào sinh học
nhiều hơn để sửa chữa và tái sinh mô. Xu hướng này cũng cho thấy sự tiến tới các biện
pháp giải phẫu ít xâm phạp (Invasive). Cũng có những xu hướng đang nổi trong việc
phát triển các thiết bị công nghệ thần kinh tái sinh, chẳng hạn như chân tay giả được
điều khiển bằng ý nghĩ và các thiết bị giúp đỡ người tàn phế. Những phát triển này
đang bắt đầu làm nhoà ranh giới giữa “người” và “máy móc”.
Từ việc phát triển dược phẩm hoá chất sang dược phẩm sinh học
Một xu hướng đang nổi lên cho thấy sự thay đổi khuôn mẫu, từ mô hình phát triển
dược phẩm ở dạng “bom tấn” hoá chất, dùng chung cho tất cả, sang phát triển những
chế phẩm sinh học thích hợp cho từng cá nhân (chẳng hạn như những dược phẩm được
bào chế cho những người có kiểu gen (Genotype) đặc biệt, liên quan đến một bệnh
đặc thù).
Từ điều trị sang nâng cao
Trong vòng 10 năm qua đã có sự tăng trưởng lớn trong thị trường tiêu thụ các loại
dược phẩm liên quan đến “lối sống”. Những dược phẩm này được thiết kế không nhằm
chữa bệnh mà để nâng cao thể lực, trí lực cũng như diện mạo. Quá trình phát triển của
thị trường này cũng đang chứng kiến sự nổi lên của các loại dược phẩm 2 mục đích:
vừa chữa trị cho những người ốm yếu, vừa tăng cường cho những người đang khoẻ
mạnh.
Những xu hướng tăng dần
Các phép chẩn đoán đang vươn lên dẫn đầu
Các công cụ để thực hiện chẩn đoán phân tử (chip ADN, các công nghệ chụp
ảnh…) đang phát triển nhanh. Các xu hướng đang nổi lên trong phát triển các liệu
pháp sinh học, dược phẩm và thực phẩm thích hợp với từng cá nhân được củng cố
vững chắc bởi các công nghệ chẩn đoán gen. Dự đoán rằng các công nghệ chẩn đoán-
39
kết hợp với, ví dụ, các biện pháp trị liệu gen hướng mục tiêu-sẽ đem lại làn sóng thứ
nhất của các ứng dụng thương mại cho y học hệ gen.
Sự nổi lên các ngành mới, ví dụ ngành phân phối thuốc
Khi CNSH phát triển, các lĩnh vực kỹ thuật phức tạp mới cũng nổi lên, đòi hỏi các
giải pháp. Điều này dẫn tới sự nổi lên ngành công nghiệp mới để hỗ trợ những ứng
dụng. Sự tăng trưởng của ngành phân phối thuốc là một ví dụ. Những liệu pháp, trong
dó sử dụng các cấu trúc sinh học kích thước lớn trong cơ thể đã đặt những thách thức,
do vậy đã nổi lên một lĩnh vực lớn, nhằm giải quyết vấn đề phân phối chúng sao cho
hiệu quả.
Sàng lọc và lựa chọn phôi
Một loạt các phương pháp xét nghiệm phôi trước đây, chẳng hạn như phương pháp
chẩn đoán gen trước khi cấy (PGD) đã vấp phải những trở ngại. Những xu hướng công
nghệ đang nổi lên là tín hiệu cho thấy sẽ có được nhiều phép thử nghiệm gen của phôi
đối với những đặc trưng di truyền phức tạp, liên quan đến nhiều gen.
Những vấn đề còn bất định
Đạo đức, tôn giáo
Các ứng dụng của CNSH (cả hiện tại lẫn
tiềm năng) đã làm dấy lên một loạt những
mối lo ngại của công chúng. Trong lĩnh vực
y tế, những lo ngại này thường liên quan
đến khía cạnh đạo đức, tôn giáo, nhất là đối
với:
Các công nghệ sinh sản được áp
dụng ở người;
Sử dụng phôi để sản xuất các dòng
tế bào gốc;
Sử dụng liệu pháp gen cho mục đích
nâng cao trí lực, năng lực.
Tính phức tạp
Những phát minh của bộ môn sinh học,
mặc dù là động lực phát triển của CNSH,
nhưng cũng mang tính bất định cao. Ta
càng phát minh được nhiều quá trình và hệ
thống sinh học thì càng nhận thấy tri thức
của ta còn quá ít ỏi. Người ta đã quảng cáo
rùm beng về khả năng Dự án Bộ gen Người
sẽ đem lại vô số tiến bộ cho y học, nhưng
40
cho đến nay vẫn chưa thành hiện thực, vì
thiếu công cụ và phương pháp phân tích
thông tin và chưa hiểu được các mối tương
tác giữa các gen, các biến thể gen và môi
trường.
Mức độ sẵn sàng của cả hệ thống
Mức độ sẵn sàng của các hệ thống, bao
gồm thị trường, luật pháp và ngành y tế đối
với các cơ hội và thách thức mà CNSH mở
ra sẽ có ảnh hưởng tới tốc độ phát triển của
CNSH.
41
Phần IV
Công nghệ sinh học trong nông, lâm, thủy sản
4.1. CNSH cây trồng: Biến đổi gen
Hiện nay, chỉ 6 quốc gia (Mỹ, Canađa, Achentina, Braxin, Trung Quốc và Nam Phi)
đã chiếm 99% số cây trồng biến đổi gen (GM) thuộc “Làn sóng thứ nhất”. Tỷ lệ áp
dụng ở các quốc gia trồng trọt chính đã tăng lên nhanh chóng. Từ 1996 đến 2001, diện
tích toàn cầu của các loài cây GM đã tăng 30 lần, từ 1,7 triệu ha lên 52,6 triệu ha. Chỉ
riêng năm 2003, tổng diện tích trồng cây GM đã tăng 15%.
Chỉ có những nước nêu trên là trồng cây GM nhiều nhất, còn các quốc gia khác vẫn còn e
ngại các lương thực/thực phẩm GM, xét ở phương diện diện tích canh tác lẫn sự chấp nhận
của công chúng. ở các quốc gia như Nhật Bản và nhiều nước châu Âu có sự phản ứng mạnh
mẽ của người tiêu dùng. Thậm chí, ngay ở Mỹ cũng có dấu hiệu cho thấy sự dè dặt ngày càng
tăng của người tiêu dùng đối với cây trồng GM. Các quan điểm có khác nhau, từ mức phản
đổi việc thực hiện những ứng dụng nhất định đến mức muốn ngăn cấm hoàn toàn. Đầu năm
2004, hãng Monsanto hoãn kế hoạch đưa lúa mì GM vào thị trường thế giới, mặc dù chứng
minh rằng sản lượng của nó tăng 5-15%. áp lực của nông dân Mỹ và Canađa vì lo sợ sự sụp
đổ của thị trường xuất khẩu trị giá hàng tỷ USD sang châu Âu và Nhật Bản đã khiến cho sản
phẩm này bị rút lui khỏi thị trường. Tương tự, Mendocino ở Bắc California đã là xã đầu tiên
của Mỹ cấm cây trồng và động vật GM.
4.1.1. Dự báo về công nghệ tương lai của cây trồng GM
Nhìn chung, làn sóng đầu tiên của cây trồng GM (mà hiện đã được thương mại trên
thị trường) là nhằm vào các đặc điểm năng suất (đôi khi gọi là đặc điểm đầu vào canh
tác). Làn sóng thứ hai, phần lớn còn là những nghiên cứu ở phòng thí nghiệm, là nhằm
vào các đặc điểm chất lượng và/hoặc dinh dưỡng (đặc điểm đầu ra). Làn sóng thứ ba
nhằm vào những đặc điểm liên quan đến áp lực môi trường (như chịu hạn, chịu mặn)
và sản xuất các sản phẩm mới (dược phẩm sinh học hoặc chất dẻo).
Dự đoán rằng, thế hệ cây trồng GM thứ hai và thứ ba sẽ bao gồm các sản phẩm
nhằm đáp ứng nhu cầu và đòi hỏi của người dùng, do đó sẽ được chấp nhận nhiều hơn.
Để đạt được mục tiêu đó, các nhà khoa học đang ra sức tìm cách sử dụng CNSH để cải
thiện chất lượng lương thực, để cung cấp các dược phẩm mới (sản xuất các protein
dược phẩm), để góp phần ngăn ngừa bệnh tật (các loại văcxin qua đường ăn uống) và
giảm bớt nguy cơ bệnh tật (thay đổi thành phần dinh dưỡng). Tuy nhiên, thực hiện
những việc đó không dễ dàng.
Không như phương pháp GM của các cây trồng thế hệ thứ nhất, những trường hợp
vừa nên đòi hỏi phải kiểm soát nhiều gen và những phản ứng hoá sinh phức tạp.
42
Dự báo công nghệ cây trồng GM
Thời gian thâm nhập thị trường
Các ứng dụng tương lai
Các đặc điểm đầu vào, ví dụ chịu
được thuốc; trừ cỏ và chịu được sâu
bệnh ở bông;
Các cây trồng GM chống được bệnh
và virus;
Các cây trồng;
Tăng các thành phần chức năng;
Cải biến hàm lượng bột, protein và
chất béo;
Cải biến quá trình chín của quả;
Thực phẩm trị liệu;
Cây trồng chịu hạn và chịu mặn;
Dược phẩm phân tích;
1996-2011
Thế hệ 1: Các đặc điểm tăng sản lượng.
2007-2015
Thế hệ 2: Các đặc điểm nâng cao đầu
ra.
2013-2020
Thế hệ 3: Chống lại áp lực phi sinh học
và phát triển sản phẩm mới.
Châu Âu và Bắc Mỹ không phải là những trung tâm duy nhất trên toàn cầu về
CNSH thực vật. Các quốc gia như Trung Quốc, ấn Độ và Braxin cũng đang đầu tư
mạnh mẽ vào CNSH nông nghiệp. Sau Mỹ, Trung Quốc là quốc gia đang phát triển
năng lực về CNSH thực vật lớn nhất. Danh mục các cây trồng GM hiện đang được thử
nghiệm mạnh mẽ trên thực địa của Trung Quốc khác với những loại cây được phát
triển ở các nơi khác trên thế giới (danh mục này bao gồm các cây lương thực như lúa,
lúa mì, khoai tây, đậu). Chẳng hạn, năm 2002, ở các nước công nghiệp phát triển, 45%
số cây đang thử nghiệm thực địa là các loài chịu được thuốc trừ cỏ và có chất lượng
sản phẩm được nâng cao, chỉ có 19% các loài chịu được sâu bệnh. Còn ở Trung Quốc,
90% các loài cây đang thử nghiệm là nhằm mục đích chịu được sâu bệnh. Cùng với sự
gia tăng nguồn nhân lực có giá nhân công rẻ và kết cấu hạ tầng, Trung Quốc sẽ nổi lên
trong lĩnh vực này trong tương lai trung hạn.
4.1.2. Công nghệ cung cấp gen
Một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất cần khắc phục để việc biến đổi đa gen
phức tạp thành công ở cây trồng, đó là cung cấp gen có hiệu quả và sau đó biểu hiện
được những đặc điểm mới cần thiết một cách tin cậy. Việc tạo ra 2 đặc tính mới trở lên
cho cây trồng được gọi là “chồng” đặc tính (Trait Stacking).
Trước đây, để kết hợp một số gen với nhau đòi hỏi phải thực hiện nhiều năm bằng
quá trình gây giống chéo (Cross-Breeding). Việc phát minh ra các phương pháp cung
cấp để biến đổi gen thực vật từ thập kỷ 80 tới nay đã đẩy nhanh quá trình này. Các
phương pháp cung cấp bao gồm vectơ vi khuẩn, tổng hợp chất nguyên sinh tiêm và
đạn sinh học (Bioballistics). Tuy nhiên, những công nghệ này là những dụng cụ có
công hiệu tương đối kém, vì thế đến nay vẫn chưa được sử dụng rộng rãi để tạo ra các
đặc tính đa gen phức tạp. Tuy vậy, việc phát triển được giống “lúa vàng”, có chứa 3
43
gen để sản xuất vitamin A đã chứng tỏ rằng những cải biến đa gen đã có khả năng đạt
được.
Một trong những công nghệ chồng đặc tính hứa hẹn đang được phát triển là công
nghệ nhiễm sắc thể nhân tạo. Được phát triển bởi trường Đại học Chicago, công nghệ
này hứa hẹn sẽ tạo khả năng xếp chồng nhiều gen trong một sự kiện đơn nhất mà quan
trọng hơn cả là không động chạm gì đến hệ gen của cây trồng. Nhiễm sắc thể nhân tạo
đã được các cây trồng chấp nhận ngay ở trong phòng thí nghiệm và đã tạo ra cơ sở ổn
định để các gen được tạo ra có thể sản xuất protein tác động vào đặc tính cây trồng.
Nhóm nghiên cứu ở đại học Chicago đã tạo ra nhiễm sắc thể nhân tạo cho cải dầu, bắp
cải, đậu tương, cà chua và ngô. Công nghệ này hiện đang được thử nghiệm tại thực
địa.
Một công nghệ mũi nhọn nữa là biến đổi lục lạp. ở công nghệ này, các gen được
đưa vào chỉ thực hiện chức năng ở bên trong lục lạp (là nơi diễn ra quá trình quang
hợp). Công nghệ này có một số ưu điểm như sau:
Xét theo quan điểm môi trường, ở một số loài, lục lạp chỉ được di truyền theo
mẹ, bởi vậy chúng không có mặt trong phấn hoa và không thể truyền sang các
cây trồng thông thường. Do đó, biến đổi lục lạp có thể cung cấp phương tiện để
kiểm soát sự lan truyền của vật liệu GM.
Biến đổi lục lạp cũng tăng cường sản xuất protein trong tế bào, do vậy công
nghệ này có tiềm năng cho các ứng dụng điều chế dược phẩm ở thực vật.
Hiện các thử nghiệm thực địa đối với biến đổi lục lạp chú trọng đến việc sản xuất
các dược phẩm trong cây thuốc lá. Xét về tiềm năng, công nghệ này có thể được dùng
để giảm bớt nguy cơ thực phẩm chéo. Tuy nhiên, do có nhiều lục lạp trong mỗi tế bào
nên cần nghiên cứu để nâng cao hiệu suất biến đổi.
4.2. Những công nghệ vượt hơn công nghệ biến đổi gen
4.2.1 Gây giống thông minh (“Smart Breeding”)
Không phải tất cả cá phát triển trong CNSH thực vật là liên quan đến biến đổi gen.
Những tiến bộ trong hiểu biết về di truyền học chính xác của các đặc tính thực vật cho
thấy rằng có thể đạt được những đặc tính như khả năng chịu hạn hoặc tăng giá trị dinh
dưỡng mà không cần biến đổi gen.
Trong thập kỷ qua, các nhà khoa học đã phát minh ra rằng các cây trồng có chứa
các đặc tính ở dạng “ngủ”. Trên thực tế, điều đó nghĩa là không cần phải nạp gen vào
cây trồng, mà chỉ đơn giản là “đánh thức” khả năng của nó. Việc người tiêu dùng phản
đối các thực phẩm GM cho thấy rằng công nghệ gây giống thông minh này sẽ có vai
trò quan trọng trong tương lai để phát triển cây trồng.
Cơ sở công nghệ để phát triển phương pháp gây giống thông minh gồm:
Những tiến bộ trong hệ gen học thực vật, tin sinh học và lập ngân hàng dữ liệu;
Các kỹ thuật gây giống được hỗ trợ bởi phần tử đánh dấu ADN;
Các dạng nuôi dưỡng tạo khả năng gây giống sang các loài có họ xa có các đặc
tính cần thiết, hiếm mà thông thường không thể sinh sản được.
Dự đoán rằng trong 5-10 năm tới, các chiến lược gây giống chọn lọc được hỗ trợ
bởi phần tử đánh dấu có thể đưa lại khả năng sản xuất các chủng loại siêu việt với
những đặc tính phức tạp được kiểm soát.
44
4.2.2. Sinh sản vô phối (Apomixis)
Sinh sản vô phối là một dạng sinh sản vô tính. Một số loài cây thông thường bao gồm bồ
công anh, cam quýt, cây mâm xôi và một số loài cỏ sinh sản theo cách này. Một vài năm gần
đây, các nhà nghiên cứu đã nhận dạng những gen khác nhau có thể quyết định các thực vật sẽ
sinh sản hữu tính hay vô phối. Một vài viện nghiên cứu trên thế giới đang nghiên cứu về sinh
sản vô phối để tìm ra những phân tử chuyển mạch, nhằm “đánh thức” đặc tính này vì nó có
thể đang ở trạng thái “ngủ” ở một số thực vật.
Sự phát triển công nghệ dựa vào sinh sản vô phối có một số ưu điểm, bao gồm:
Tránh sự thoái hoá của một số loài cây được truyền giống theo kiểu sinh dưỡng, chẳng
hạn như khoai tây và sắn, do có sự tích luỹ mầm bệnh thông qua việc sử dụng lặp lại;
Nếu có khả năng khiến các cây ngũ cốc như ngô sinh sản vô phối thì sẽ giúp ích
cho nông dân ở những nước đang phát triển tránh phải trữ hạt để gieo trồng vào
năm sau và sự thoái hoá phẩm chất cây trồng.
Việc sử dụng rộng khắp phương pháp sinh sản vô phối, đặc biệt là nếu một hãng giữ
sở hữu trí tuệ và kiểm soát độc quyền mọi sự phát triển công nghệ trong tương lai sẽ là
mối lo ngại lớn cho các hãng kinh doanh hạt giống vì có thể tác động mạnh tới lợi
nhuận của họ.
Một số chuyên gia dự báo rằng công nghệ này có thể có được sau đây 10-12 năm.
4.3. Lâm nghiệp
CNSH lâm nghiệp ít phát triển hơn so với CNSH của các loại cây trồng khác,
nguyên nhân chủ yếu là do thiếu kiến thức sinh học cơ bản về cây. Cần phải giải quyết
một số thách thức đặc thù liên quan đến điều đó thì các giống cây được áp dụng kỹ
thuật sinh học mới có khả năng thương mại mạnh mẽ và phù hợp với môi trường:
Các nhà nghiên cứu chưa có khả năng nhân giống vô tính đối với phần lớn các
loài cây;
Các loài cây lâm nghiệp thường có vòng đời rất dài nên phải tốn hàng năm mới
đánh giá được ảnh hưởng của biến đổi gen và các dòng GM thích hợp;
Một số loài cây có khả năng lai chéo với những loài cùng gen, gây phức tạp cho
mô thức lưu thông gen và tăng nguy cơ thụ phấn chéo và lan ra ngoài cá loài
cây GM.
Mặc dù có những khó khăn này, nhưng một số sản phẩm đang được phát triển. Dự
đoán vào năm 2007-2011, các loài cây quả chịu được nấm và virus sẽ được đưa ra thị
trường. Cũng theo dự báo, các loài cây có hàm lượng lignin thấp có thể được thương
mại hoá sau năm 2011 (lignin là một hợp chất giúp cho cây cứng cáp, cần cho gỗ,
nhưng không làm giấy được, chi phí để khử nó trong công nghiệp giấy toàn cầu lên tới
20 tỷ USD/năm, ngoài ra còn tạo ra phế thải).
4.4. CNSH trong chăn nuôi
4.4.1. Sinh sản chọn lọc và tăng sản lượng
Những thực tiễn trước đây trong việc cải thiện vật nuôi là dựa vào chọn giống, lựa
lấy những con có thể hình vượt trội (lượng thịt, lông, cơ bắp) để làm giống. Mức độ
thành công của chiến lược này khác nhau rất nhiều tuỳ thuộc vào khả năng di truyền
của đặc tính và bản chất của những ảnh hưởng không thuộc về gen.
45
Tuy nhiên, hệ quả là các quần thể vật nuôi chứa một loạt các đột biến với những ảnh
hưởng kiểu hình (phenotype) đã được cố ý làm giàu trong quá trình chọn giống. Việc lập
được bản đồ hệ gen, cùng với những hiểu biết ban đầu về chức năng gen sẽ tạo khả năng hiểu
được nhiều hơn bản chất gen của những đặc tính này. Trong tương lai, nông dân sẽ kiểm soát
được nhiều hơn và xác định hơn để đưa vào những đặc tính di truyền cần thiết.
Một trong những ứng dụng đầu tiên của CNSH hiện đại trong chăn nuôi là sử dụng
hệ gen học trong tạo giống. Ngày càng gia tăng việc lựa chọn có sử dụng các phần tử
đánh dấu là gen để quyết định chọn lựa những đặc tính sinh sản cần thiết và phức tạp
hơn trước đây và để duy trì tính đa dạng gen của đàn/bầy.
Đã nhận dạng được một số gen tạo ra những đặc tính cần thiết (như tăng độ nạc và
độ béo). Các phép xét nghiệm chẩn đoán ADN đối với một số đặc tính này hiện đã
được ứng dụng trong thực tiễn tạo giống vật nuôi.
Về lý thuyết, vật nuôi có thể được áp dụng kỹ thuật gen để biểu thị những đặc trưng
mà có thể giúp làm tăng sản lượng. Đó là do việc biến đổi gen cung cấp phương pháp
để đưa nhanh các gen vào dòng mầm (Germ Line) của con vật mà không cần phải đợi
thời gian để lai chéo. Nhưng còn phải giải quyết nhiều vấn đề về kỹ thuật, đạo đức, an
toàn thực phẩm và quyền lợi động vật trước khi công nghệ GM có tác động tới thực
tiễn sản xuất nông nghiệp chính thống.
4.4.2. Vật nuôi GM và nhân bản vô tính
Để tạo ra các vật nuôi GM, nguời ta nạp ADN “lạ” (Foreign) vào phôi trước khi
cấy. ADN này có thể được biểu thị trong các mô của con vật sinh ra.
Hai phát triển công nghệ tương đối gần đây sẽ có tác động lớn nhất tới việc sử dụng
các công nghệ sinh sản biến gen ở vật nuôi, bao gồm:
Khả năng tách và duy trì trong ống nghiệm các tế bào phôi và soma từ phôi,
thai và các bộ phận trưởng thành;
Khả năng sử dụng các tế bào phôi và soma làm phân tử chứa hạt nhân trong các
công nghệ nhân bản vô tính bằng truyền hạt nhân (Nuclear Transfer-NT).
Công nghệ NT đã tạo ra loài bò phẩm chất cao ở Ôxtrâylia, Niu Dilân và Mỹ. Do chi phí
lớn nên công nghệ này chỉ áp dụng hạn chế đối với các con vật có giá trị gia tăng cao. Công ty
Clone International đặt ở Ôxtrâylia đã nhân bản Donor- một loại bò sữa số một ở Ôxtrâylia,
tạo thành 2 bê con là Alpha Donor và Beta Donor. Hai bê con này được bán sang Trung Quốc
nhằm mục đích nâng cao chất lượng đàn bò sữa. Bởi vậy, Trung Quốc có thể là quốc gia đầu
tiên cho phép nhân bản vật nuôi để cung cấp thực phẩm. Tháng 10/2003, Cục Dược phẩm và
Thực phẩm Mỹ (FDA) thông báo rằng không có bằng chứng khoa học cho thấy tác hại của
thịt và sữa lấy từ các vật nuôi nhân bản khoẻ mạnh. Tuy nhiên, FDA muốn nhận được phản
ứng của công chúng về sự đánh giá này trước khi quyết định xem có cần sự chuẩn y của
Chính phủ đối với việc lưu thông các loại thực phẩm đó không. Quyết định này có thể được
đưa ra trong năm 2005.
Kết hợp công nghệ GM và NT có khả năng đem lại nhiều ứng dụng CNSH tiềm
năng như sản xuất protein trị liệu, sản xuất các bộ phận/mô động vật thích hợp để cấy
ghép vào cơ thể người, thú y, nghiên cứu bệnh ở người, cải thiện gen của vật nuôi.
Mức độ thành công của các kỹ thuật này cho đến nay vẫn còn ít ỏi. Theo Báo cáo 2002
của Anh, chỉ gần 10% số phôi GM của vật nuôi là sống được cho đến khi sinh đẻ và
chỉ có 10% những con vật sinh ra được biến tính gen.
46
Nhiều điểm yếu kỹ thuật trong sản xuất vật nuôi GM là có liên quan đến bản thân
việc biến tính gen, chỗ kết hợp, số bản sao và biểu hiện biến tính gen, chúng bao gồm:
Sự biểu hiện không được điều chỉnh của các gen, dẫn tới việc sản ra quá mức
hoặc dưới mức các sản phẩm gen;
Những tác dụng phụ có khả năng xảy ra, ví dụ những con lợn biến tính gen
hoocmon tăng trưởng đã bị viêm khớp, bộ xương chậm lớn, viêm da, loét dạ
dày và bệnh thận;
Những đột biến được nạp vào đã gây ra thay đổi một số quá trình sinh học quan
trọng;
Biểu hiện biến tính gen chỉ truyền sang cho một số con vật sinh ra;
Sự kết hợp biến tính gen vào nhiễm sắc thể Y, khiến cho chỉ có giống cái được
biến tính gen.
Việc nhân bản vô tính cũng không đạt được hiệu quả, với tỷ lệ tử vong cao, hoặc
khó sinh, hoặc có những bất bình thường sau khi sinh. Nhiều vấn đề liên quan đến
nhân bản vô tính là do các ảnh hưởng biểu sinh (Epigenetic Effect), theo đó những
ADN giống nhau có thể tạo ra các kết quả khác nhau.
Tỷ lệ thành công có khả năng sẽ được cải thiện nhờ những nỗ lực nghiên cứu đáng
kể hiện nay nhằm hiểu được bản chất và nguyên nhân của các vấn đề (Mặc dù đã lưu ý
rằng không có cải thiện nào đáng kể trong 20 năm kể từ khi ra đời các động vật GM
đầu tiên, hoặc trong 4 năm sau khi thực hiện nhân bản vô tính).
Bởi vậy, ngay cả khi không tính đến trở ngại do sự không chấp nhận của công
chúng thì vẫn còn những khó khăn đặt ra để biến đổi gen vật nuôi trở thành ngành sản
xuất chính thống. Những khó khăn đó bao gồm chi phí cao của quá trình vì tỷ lệ sống
sót của phôi rất nhỏ; kiến thức chưa đầy đủ về hệ gen của vật nuôi, chu kỳ sinh sản dài
làm hạn chế tốc độ nghiên cứu.
Hiện tại, chưa có các sản phẩm động vật GM trên thị trường toàn cầu. Tuy nhiên,
sản xuất dược phẩm từ các động vật GM có tiềm năng sẽ nằm trong làn sóng ứng dụng
thứ nhất, vì giảm được rất nhiều chi phí sản xuất (ước tính chỉ bằng 1/1000 chi phí của
các phương pháp thông thường).
4.4.3. Đóng góp của động vật vào việc bảo vệ và nâng cao sức khoẻ con người
Các động vật có tiềm năng đóng góp theo những cách sau:
Sản xuất protein trị liệu;
Cung cấp tế bào, mô và phủ tạng cho bệnh nhân cần cấy ghép;
Sản xuất các peptide kháng khuẩn.
4.4.3.1. Sản xuất protein trị liệu (Biopharming)
Biopharming là lĩnh vực sản xuất các protein hiếm, phục vụ trị liệu cho người ở các động
vật GM. Gần đây, ngành công nghiệp CNSH cực kỳ thiếu hụt về năng lực sản xuất protein trị
liệu hiếm: việc sản xuất thông thường từ máu hoặc chiết suất từ mô tỏ ra là không hiệu quả và
cần nhiều vốn, còn thị trường đối với các sản phẩm cá nhân lại rất nhỏ. Do các động vật GM
có thể sản xuất hiệu quả những protein này nên đã thu hút được nhiều chú ý. Việc sử dụng
các động vật như trâu bò, cừu, dê và lợn làm lò phản ứng sinh học có một số ưu điểm, bao
gồm tiềm năng mở rộng sản xuất, chi phí vận hành thấp và độ ổn định của biểu hiện cao. Nơi
hứa hẹn nhất để nhận được các protein tái tổ hợp là tuyến vú (vì sản xuất ra nhiều protein và
47
chúng tương đối dễ phục hồi). Những dịch khác như máu, nước tiểu và huyết thanh cũng
đang được tìm cách khai thác.
Hiện có một số sản phẩm đang ở những giai đoạn khác nhau của quá trình thử
nghiệm lâm sàng. Nếu thành công, chúng có thể được đưa ra thị trường sau đây một
vài năm và được áp dụng theo những phương thức như sau:
ứng dụng trị liệu
Bệnh không đông
máu di truyền
Làm tan các cục
gây tắc nghẽn
trong mạch máu
Phổi
Viêm gan A
Thay thế máu
Loài cho sản phẩm
Thời gian đưa ra thị trường
Dê
2006
Dê
2006
Dê/cừu
Cừu
Trâu bò
2006
2008
2008
4.4.3. 2. Các nhóm kháng sinh mới
Peptide kháng khuẩn (AMP) có thể là một phương án đáng quan tâm để thay thế các
loại kháng sinh hoá chất. Một trong những động lực then chốt của lĩnh vực này là do
khả năng kháng thuốc của các loài vi khuẩn ngày càng gia tăng và do đó cần phải phát
triển các nhóm thuốc kháng khuẩn mới. APM là một cơ chế quan trọng của tính miễn
dịch bẩm sinh ở thực vật và động vật. APM tác dụng bằng cách tấn công vào màng tế
bào vi khuẩn, trong khi đó vi khuẩn không có khả năng chống cự lại được với APM từ
hàng thiên niên kỷ nay.
Tiếc rằng, nhiều AMP trong tự nhiên lại có tính độc hại. Tuy nhiên APM mà được
chiết suất từ vật nuôi thì ít gây hại cho sức khoẻ con người. Hiện có một số AMP chiết
suất từ vật nuôi đang trong quá trình thử nghiệm lâm sàng. Những peptide này được
mã hoá bởi những gen nhỏ, làm cho việc nhân bản chúng được dễ dàng. Nếu như
chúng khẳng định được thành công qua thử nghiệm lâm sàng thì điều này có thể cho
phép dễ dàng biểu thị và tinh chế ở quy mô lớn.
4.4.3.3. Cấy ghép ngoại chủng
Cấy ghép ngoại chủng là phương pháp cấy ghép các bộ phận, mô hoặc tế bào lấy từ
các loài khác. Động lực then chốt thúc đẩy sự phát triển lĩnh vực này là sự tương đối
khan hiếm các bộ phận hiến tặng và chi phí cao. Các vật nuôi, đặc biệt là lợn, được coi
là có tiềm năng nhất, xét cả về cấu trúc lẫn chức năng để làm loài cung cấp các bộ
phận cấy ghép cho người.
Tuy nhiên, từ trước đến nay rất ít thành công trong việc cấy ghép mô và bộ phận
của loài này sang loài khác. Mô và bộ phận của động vật đã chứng tỏ là không thích
hợp đối với con người. Nhiều trường hợp, việc cấy ghép đã nhanh chóng gây ra phản
ứng của hệ miễn dịch. Nhưng gần đây, mối quan tâm lại được dấy lên, phần lớn là do
việc biến đổi gen lợn đã ngăn chặn được nguy cơ xảy ra phản ứng miễn dịch.
Một số thử nghiệm lâm sàng đang chú trọng đến phép điều trị dựa vào thiết bị bên
ngoài, được tiến hành ở Mỹ và châu Âu. Trường hợp thành công nhất là một thiết bị có
48
chứa các tế bào gan động vật để chữa bệnh viêm gan cấp. Phương pháp này đạt được
một số thành công, được lấy làm phương tiện để kéo dài thời gian cho bệnh nhân trong
khi chờ đợi được cấy ghép.
Dự báo rằng đến 2007-2014, liệu pháp sử dụng tế bào động vật (chẳng hạn như tế
bào não và tụy) và các liệu pháp dùng thiết bị ngoài sẽ được sử dụng phổ biến ở các
bệnh viện, do giảm được nguy cơ gây ra phản ứng miễn dịch.
Sự chối bỏ của hệ miễn dịch vẫn là một trong những trở ngại chủ yếu đối với sự
phát triển lĩnh vực cấy ghép ngoại chủng. Ngoài ra, còn có sự lo ngại khả năng lây
nhiễm virus từ động vật sang người.
Các quốc gia khác nhau đã đưa ra các quy định ở mức khác nhau để ứng phó với
những nguy cơ này: có quốc gia ngăn cấp toàn bộ, có quốc gia không bày tỏ thái độ gì.
Có thể sẽ được chứng kiến một số những phát triển nhanh nhất ở Hàn Quốc. Tháng
6/2004, quốc gia này đã thông báo về Kế hoạch 10 năm, với khoản đầu tư 72,66 đôla
Ôxtrâylia để sản xuất đại trà các phủ tạng của lợn GM nhằm cấy ghép cho bệnh nhân.
Tương tự như những ứng dụng đối với ngành y tế, những tiến bộ trong CNSH hiện
đại cũng đem lại nhiều cơ hội để phát triển sản phẩm thú y. Tuy nhiên, thị trường của
ngành thú y tương đối nhỏ so với ngành y tế (quy mô của thị trường ngành y tế lớn gấp
35 lần). Có 2 hệ quả xảy ra. Thứ nhất, ngành thú y sẽ được hưởng lợi từ những phát
triển của ngành y tế, trong đó các công ty CNSH cũng đồng thời sản xuất các sản
phẩm thú y bên cạnh các sản phẩm y tế phục vụ sức khoẻ con người. Tuy nhiên, do thị
trường ngành thú y tương đối nhỏ nên kém hấp dẫn đối với các nhà kinh doanh vốn
mạo hiểm. Tương tự như ngành dược phẩm, các hãng CNSH quy mô nhỏ ở thị trường
ngành này thường có xu hướng tìm quan hệ đối tác với những công ty lâu năm hơn ở
ngành thú y để dựa vào đó mà phát triển lên.
4.4.4. Chẩn đoán và liệu pháp
Bên cạnh việc xét nghiệm gen để nhận dạng những đặc điểm động vật cần thiết
nhằm hỗ trợ cho những quyết định nhân giống vật nuôi và quản lý sản xuất, việc xét
nghiệm gen để chẩn đoán bệnh tật sẽ trở thành một công cụ mạnh cho công tác thú y.
Số lượng ngày càng tăng những bộ xét nghiệm gen thương mại là một trong những lợi
ích trực tiếp của khối lượng tri thức gia tăng về hệ gen và dịch tễ học. Tuy nhiên, vẫn
còn ít những xét nghiệm gen được kết hợp vào các kit chẩn đoán nhanh cho vật nuôi
và thuỷ sản dựa vào xét nghiệm gen.
Việc dùng vacxin cho động vật đã được thực hiện nhiều năm nay và đã chứng tỏ là
phương pháp hữu hiệu đã ngăn ngừa bệnh truyền nhiễm. Ngoài ra, vacxin cũng được
sử dụng rộng rãi để kích thích tăng trưởng. Ví dụ, việc làm tăng gấp đôi cơ bắp ở trâu
bò là có liên quan đến việc biến đổi gen.
4.5. Thuỷ sản
Nhu cầu toàn cầu đối với các loại hải sản chưa chắc đã đáp ứng được, do sự cạn kiệt
các nguồn cá tự nhiên, có sẵn ở các đại dương trên thế giới. Để khắc phục khả năng
này, ngành nuôi cá/hải sản đang tăng trưởng nhanh chóng.
49