CÔNG NGHỆ DNA TÁI TỔ HỢP

1. Công nghệ DNA tái tổ hợp là gì? 

Công nghệ Dna tái tổ hợp (còn gọi là kỹ thuật di truyền hay kỹ thuật gene) đóng vai trò vô cùng quan trọng trong lĩnh vực công nghệ sinh học [1]. 

Công Nghệ DNA tái tổ hợp được hình thành từ những năm 1970 nhờ sự phát triển của phương pháp kỹ thuật dùng trong nghiên cứu các quá trình sinh học ở mức phân tử. 

Các kỹ thuật tái tổ hợp DNA cho phép phân lập, phân tích và thao tác trên các nucleic acid theo nhiều phương pháp khác nhau, giúp hiểu biết sâu sắc các lĩnh vực mới của sinh học như công nghệ sinh học, bào chế các loại thuốc mới, y học phân tử và liệu pháp gene. 

Ngoài ra, kỹ thuật này giúp khuếch đại một gene đơn từ genome của một sinh vật để có thể nghiên cứu, biến đổi và chuyển nó vào một cơ thể sinh vật khác, kỹ thuật này được gọi là tạo dòng gene.

Công nghệ DNA tái tổ hợp bao gồm: thay đổi vật liệu di truyền bên ngoài một sinh vật để có được các đặc tính nâng cao và mong muốn trong các sinh vật sống hoặc dưới dạng sản phẩm của chúng. Công nghệ này liên quan đến việc chèn các đoạn DNA từ nhiều nguồn khác nhau, có trình tự gene mong muốn thông qua vector thích hợp [2].

2. Công nghệ DNA tái tổ hợp cần những gì?

a. Enzyme

Có 4 loại: Enzyme cắt giới hạn, Enzyme nối, Enzyme phiên mã ngược, và các enzyme khác. 

• Enzyme cắt giới hạn (RE): vai trò cắt chính xác các đoạn gen đích bằng các trình tự đặc hiệu trên đoạn DNA, đồng thời cắt mở vòng các vector chuyển gen 

• Enzyme nối (ligase): Có vai trò nối các đoạn DNA lại với nhau.

• Enzyme phiên mã ngược: Tổng hợp sợi cDNA bổ sung từ một sợi mRNA hoặc từ polyribonucleotide tổng hợp 

• Các enzyme khác: DNase, Taq polymerase,...

b. Các vector chuyển gene

Gồm 2 loại vector: Vector nhân bản và vector biểu hiện 

• Vector nhân bản có plasmid, phage, cosmid

• Vector biểu hiện có vector biển hiện nhân sơ, vector biểu hiện nhân thực.

 3.  Quy trình tiến hành

Bước 1: Nuôi tế bào chủ và tế bào cho

Bước 2: Tách DNA plasmid và DNA tế bào cho

Bước 3: Cắt DNA plasmid và DNA mục tiêu bằng 1 loại enzyme cắt giới hạn

Bước 4: Trộn và nối 2 loại DNA bằng enzyme nối tạo DNA tái tổ hợp hoàn chỉnh

Bước 5: Chuyển DNA tái tổ hợp vào tế bào nhận (E.coli, nấm men)

Bước 6: Chọn lọc và nhân dòng tế bào mang gene tái tổ hợp 

Bước 7: Nghiên cứu điều kiện để gene biểu hiện ra sản phẩm

IV. Một số ứng dụng của Công nghệ DNA tái tổ hợp 

Công nghệ DNA tái tổ hợp là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng mà các nhà nghiên cứu trên toàn cầu đang nghiên cứu các phương pháp, thiết bị và sản phẩm kỹ thuật mới để ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như nông nghiệp, y tế, môi trường:

• HGH tái tổ hợp giúp cải thiện trong điều trị cho trẻ em thiếu khả năng sản sinh HGH với số lượng cần thiết. Thử nghiệm lâm sàng của FDA vào 12/ 1997 cho một phiên bản tái tổ hợp của yếu tố ức chế tiền thân dòng tủy cytokine-1 (MPIF-1) là một thành tựu để công nhận công nghệ này. Với sự giúp đỡ của công nghệ này, tác dụng phụ của thuốc chống ung thư đã được giảm thiểu khi nó có khả năng bắt chước sự phân chia các tế bào quan trọng về mặt miễn dịch [3]. 

• Gần đây, một vectơ P1 đã được thiết kế để đưa DNA tái tổ hợp vào E. coli thông qua các quy trình điện hóa. Hệ thống nhân bản mới này được sử dụng để thiết lập 15.000 thư viện nhân bản ban đầu với kích thước chèn trung bình 130−150 kb cặp. Hệ thống nhân bản PAC được coi là hữu ích cho việc phân tích bộ gen phức tạp và lập bản đồ [4].

• Lysozyme ngâm tẩm gel gelatin da cá làm tăng thời hạn sử dụng của các sản phẩm thực phẩm và ức chế thực phẩm khác nhau làm hỏng sự phát triển của vi khuẩn [5] [6].

Tài liệu tham khảo 

[1] Giáo trình Công nghệ DNA tái tổ hợp - Nguyễn Hoàng Lộc (chủ biên) , Lê Việt Dũng-Trần Quốc Dung - Nhà xuất bản đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh

[2] A. Berk and S. L. Zipursky, Molecular Cell Biology, vol. 4, WH Freeman, New York, NY, USA, 2000.

[3] A. K. Patra, R. Mukhopadhyay, R. Mukhija, A. Krishnan, L. C. Garg, and A. K. Panda, “Optimization of inclusion body solubilization and renaturation of recombinant human growth hormone from Escherichia coil,” Protein Expression and Purification, vol. 18, no. 2, pp. 182–192, 2000.

[4] A. Rivero-Müller, S. Lajić, và I. Huhtaniemi, "Hỗ trợ chèn mảnh lớn bằng cách tái tổ hợp Red/ET (ALFIRE)—một phương pháp thay thế và nâng cao để tái tổ hợp mảnh lớn," Nghiên cứu axit nucleic, tập 35, số 10, bài báo e78, 2007.

[5] Z.-X. Liên, Z.-S. Ma, J. Wei, và H. Liu, "Chuẩn bị và mô tả đặc tính của lysozyme cố định và đánh giá ứng dụng của nó trong lớp phủ ăn được," Quá trình hóa sinh, tập 47, số 2, trang 201–208, 2012.

[6] B. Thallinger, E. N. Prasetyo, G. S. Nyanhongo, và G. M. Guebitz, "Enzyme kháng khuẩn: một chiến lược mới nổi để chống lại vi khuẩn và màng sinh học vi sinh vật," Tạp chí Công nghệ sinh học, tập 8, số 1, trang 97–109, 2013.