Câu hỏi mở đầu: Đối với những loài thực vật có nguy cơ bị tuyệt chủng và khả năng tái sinh trong tự nhiên rất thấp, làm thế nào để duy trì và nhân nhanh số lượng cá thể của loài? Bằng cách nào có thể tạo được các mô da lành dùng cho điều trị các trường hợp bị bỏng và phải cấy ghép da?
Trả lời:
- Đối với những loài thực vật có nguy cơ bị tuyệt chủng và khả
năng tái sinh trong tự nhiên rất thấp, để duy trì và nhân nhanh số lượng cá thể
của loài bằng cách ứng dụng kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật.
- Có thể tạo được các mô da lành dùng cho điều trị các trường hợp bị bỏng và phải cấy ghép da bằng cách nuôi cấy tế bào và in sinh học 3D.
Câu hỏi 1: Công nghệ tế
bào được phát triển dựa trên những nguyên lí sinh học nào?
Trả lời:
- Công nghệ tế bào được phát triển dựa trên những nguyên lí
sinh học tế bào, di truyền học phân tử, kĩ thuật DNA và protein tái tổ hợp. Nền
tảng của công nghệ tế bào là các kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào, kĩ thuật thao tác
trên tế bào nuôi cấy như chuyển gene, chuyển nhân, gây đột biến, lai tế bào và
tối ưu điều kiện nuôi cấy để sản xuất các sản phẩm mong muốn.
I. Thành tựu hiện đại và triển vọng của công nghệ tế bào thực vật
Câu hỏi 2: Hãy kể những cây trồng được cải tiến bằng kĩ
thuật chuyển gene và nhân giống in vitro bằng phương pháp nuôi cấy mô
tế bào thực vật mà em biết. Hãy tìm hiểu về vai trò kinh tế của các cây trồng
đó.
Trả lời:
- Một ví dụ là dòng ngô chuyển gene có tính kháng độc tố T của nấm Helminthosporium maydis gây bệnh đốm ở ngô được tạo thành nhờ chuyển gene vào mô sẹo.
- Cây lan kim tuyến (còn gọi là lan gấm) (tên khoa học
là Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl. thuộc họ Lan (Orchidaceae)
là một loài thực vật bản địa và quý hiếm của Việt Nam, phân bố ở vùng núi một số
tỉnh miền núi Bắc Bộ, Trung Bộ và Tây Nguyên. Đây là cây dược liệu vừa có giá
trị khoa học, vừa có giá trị kinh tế cao. Do có công dụng chữa bệnh và tốt cho
sức khoẻ con người, loài cây này bị khai thác nhiều. Theo Sách Đỏ Việt Nam
2007, loài này được phân hạng ở mức nguy cấp. Các nhà khoa học Việt Nam đã nhân
giống in vitro thành công cây lan kim tuyến bằng quy trình kĩ thuật
nuôi cấy mô tế bào thực vật. Công nghệ tế bào thực vật đã góp phần tạo ra sự chủ
động về nguồn giống để chuyên canh phục vụ sản xuất và bào chế dược liệu.
II. Một số thành tựu hiện đại và triển vọng của công nghệ tế bào động vật
Câu hỏi 3: Các thành tựu của công nghệ tế bào động vật có đóng góp đối với các lĩnh vực nào cho đời sống của con người?
Trả lời:
- Phát triển các kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào động vật: vi
tiêm nhân, chuyển nhân, tạo dòng tế bào lai giữa tế bào người và tế bào chuột,
tạo dòng tế bào, nuôi cấy mô, tái tạo cơ quan,...
+ VD: Cừu Dolly ra đời đánh dấu mốc về sự ra đời sản phẩm nhân
bản vô tính đầu tiên ở động vật có vú.
+ Chuyển gene vào tế bào động vật
+ Chuột chuyển gene ra đời được sử dụng làm mô hình trong
nghiên cứu về chức năng gene hay các nghiên cứu về bệnh ở người.
- Sự ra đời của công nghệ tế bào gốc:
+ Nuôi cấy tạo mô và tế bào gốc thần kinh của người trong điều
kiện in vitro; phân lập và nuôi cấy tế bào gốc phôi thai; tế bào gốc vạn
năng cảm ứng.
+ Sản xuất dược phẩm từ nuôi cấy mô tế bào động vật
+ Bảo tồn nguồn gene động vật
- Công nghệ tế bào gốc là công cụ tiềm năng để sử dụng bảo tồn các động vật có nguy cơ tuyệt chủng và phục hồi các loài đã tuyệt chủng thông qua các dòng tế bào nuôi cấy,...
Luyện tập 1: Hãy kể một
số thành tựu hiện đại nổi bật của công nghệ tế bào thực vật và động vật.
Trả lời:
- Một số thành tựu hiện đại nổi bật của công nghệ tế bào thực
vật:
+ Phát triển các kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật.
+ Tạo giống bằng lai tạo tế bào và chuyển gene.
+ Bảo tồn nguồn gene thực vật.
- Một số thành tựu hiện đại nổi bật của công nghệ tế bào động
vật:
+ Phát triển các kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào động vật.
+ Chuyển gene vào tế bào động vật.
+ Phát triển công nghệ tế bào gốc.
+ Sản xuất dược phẩm từ nuôi cấy mô tế bào động vật.
+ Bảo tồn nguồn gene động vật.
Luyện tập 2: Nêu triển vọng của công nghệ tế bào trong
tương lai.
Trả lời:
- Triển vọng của công nghệ tế bào thực vật
+ Sự kết hợp kĩ thuật chỉnh sửa gene trên tế bào thực vật nuôi
cây. Nhờ đó, các nhà nghiên cứu khắc phục được tình trạng không thể chuyển gene
ở một số cây trồng theo phương pháp thông thường như chuyển gene thông qua vi
khuẩn Agrobacterium. Trong những năm gần đây, phát triển công nghệ tế bào
trong bảo quản lạnh, nuôi cây mô tế bào để sản xuất thuốc, các enzyme và vaccie
ăn được là các hướng ứng dụng đây tiềm năng.
- Triển vọng của công nghệ tế bào động vật
+ In sinh học 3D là ứng dụng kĩ thuật số để chế tạo các mô và
cơ quan mô phỏng chính xác các đặc điểm của mô tự nhiên từ vật liệu có sẵn.
Trong những năm gần đây, các kĩ thuật tạo mô và cơ quan bằng in sinh học 3D
phát triển, cung cấp nguồn mô lành đề cấy ghép tạng và là cơ sở để phát triển y
học tái tạo. Một số sản phẩm của công hệ in sinh học 3D tiêu biểu là mô da, mô
tim, mạch máu được tạo thành cung cấp nguồn mô cho điều trị phẫu thuật và cấy
ghép. Bên cạnh đó, những tiến bộ liên tục của công nghệ tế bào gốc giúp đưa thực
nghiệm in vitro đến gần hơn với các quá trình sống trong cơ thể.
=> Những thành tựu to lớn của công nghệ tế bào khẳng định vai trò của lĩnh vực này trong nghiên cứu khoa học và sản xuất, tạo nên các giá trị kinh tế, thương mại và đặc biệt có tác động lớn đến lĩnh vực chăm sóc sức khoẻ con người.
Vận dụng 1: Hãy đánh giá
những tác động tích cực của công nghệ tế bào đối với khoa học và đời sống.
Trả lời:
- Một số thành tựu của công nghệ tế bào nổi bật là sự phát triển công nghệ nuôi cấy mô tế bào, sản xuất các sản phẩm nhờ quá trình nuôi cấy, đóng góp trong bảo tồn nguồn gene, vi nhân giống cây trồng và sự phát triển công nghệ tế bào gốc → Công nghệ tế bào không chỉ là công cụ trong nghiên cứu khoa học mà còn là công nghệ ứng dụng sản xuất nhiều sản phẩm quan trọng phục vụ đời sống của con người.
Vận dụng 2: Theo em công nghệ tế bào có tác động tiêu cực
đối với thế giới tự nhiên và con người không? Hãy nêu nhũng dẫn chứng minh họa
cho nhận định của em.
Trả lời:
- Theo em công nghệ tế bào có tác động tiêu cực đối với thế giới tự nhiên và con người. Việc sử dụng tế bào gốc có thể gây quan ngại về vấn đề đạo đức trong việc tạo ra tế bào gốc bằng cách tạo ra các phôi và phá huỷ phôi ở giai đoạn sớm. Năm 2000, tại Pháp, các nhà khoa học đã dùng liệu pháp gene (liệu pháp tế bào soma) để chữa bệnh di truyền cho ba bệnh nhân mắc bệnh suy giảm miễn dịch do hỏng một gene trong tế bào tuỷ xương. Tuy nhiên, một thời gian sau, ba bệnh nhân đều bị bệnh ung thư bạch huyết và một trong số họ đã chết. Nguyên nhân được cho là retrovirus đã cài gene lành vào nhiễm sắc thể người chưa đúng vị trí, dẫn đến kích hoạt gene làm cho tế bào bạch cầu phân chia mất kiểm soát.
Vận dụng 3: Hãy tìm hiểu
về sự phát triển của công nghệ tế bào ở Việt Nam. Nêu một số ứng dụng công nghệ
tế bào và vai trò của chúng đối với đời sống của con người tại địa phương em.
Trả lời:
- Sự phát triển của công nghệ tế bào ở Việt Nam: Việc nghiên
cứu và ứng dụng công nghệ tế bào ở Việt Nam đã có những thành tựu đáng ghi nhận.
Đặc biệt là trong các lĩnh vực y tế sử dụng công nghệ tế bào gốc, lĩnh vực nông
nghiệp tạo ra các giống mới có năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế cao.
Những thành tựu này đã khẳng định vai trò quan trọng của nghiên cứu và phát triển
công nghệ tế bào ở Việt nam. Tuy nhiên, công nghệ tế bào ở Việt Nam vẫn đang
trên đà phát triển so với các nước trên thế giới về năng lực nghiên cứu, phát
triển và đầu tư.
- Một số ứng dụng công nghệ tế bào và vai trò của chúng với
đời sống của con người tại địa phương:
+ Sử dụng phương pháp nuôi cấy mô tế bào để tạo ra
mô da cấy ghép cho các bệnh nhân bị bỏng.
+ Sử dụng phương pháp nuôi cấy mô tế bào động vật
để thu nhận kháng thể đơn dòng sử dụng trong hỗ trợ điều trị
COVID-19.
+ Giống hoa lily sản xuất bằng phương pháp nuôi cấy mô tế
bào thực vật nhằm chủ động nguồn giống, thay thế dần nguồn giống nhập khẩu, góp
phần nâng cao hiệu quả sản xuất giống hoa lily.
+ Giống lúa DR2 tạo ra từ dòng tế bào soma biến dị của giống lúa CR203 cho độ đồng đều rất cao, chịu khô hạn tốt, năng suất trung bình 45-50 tạ/ha.