Câu hỏi Mở đầu: “Thịt nuôi cấy” (thịt nhân tạo, hình 4.1) được sản xuất như thế nào? Sản xuất thịt nuôi cấy mang lại những lợi ích tiềm năng gì đối với con người?
Trả lời:
- Thịt nuôi cấy (thịt nhân tạo) được sản xuất bằng phương
pháp nuôi cấy mô và tế bào động vật trên môi trường in vitro.
- Những lợi ích tiềm năng đối với con người khi sản xuất thịt
nuôi cấy là:
+ Có thể tạo ra bất kì loại thịt nào.
+ Năng suất tạo ra thịt nuôi cấy cao hơn so với chăn nuôi
truyền thống (ví dụ nuôi bò từ 2 - 3 năm) mà không bị ảnh hưởng bởi điều kiện
tự nhiên.
+ Giảm phát thải khí nhà kính, năng lượng tiêu thụ và giải
phóng diện tích đất đang phục vụ cho ngành chăn nuôi.
+ Chi phí tạo ra thịt nuôi cấy dự đoán sẽ rẻ hơn chăn nuôi nếu
được công nghiệp hóa quy mô lớn.
I. Khái quát về công nghệ tế bào động vật
Câu hỏi 1: Dựa trên đặc tính sinh học nào của tế bào động
vật mà người ta có thể nuôi cấy được mô tế bào trong phòng thí nghiệm?
Trả lời:
- Dựa trên những đặc tính sinh học của tế bào động vật là khả năng phân chia và biệt hóa của tế bào.
II. Ứng dụng công nghệ tế bào động vật
Câu hỏi 2: Vì sao các
dòng tế bào nuôi cấy có thể được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu sinh học?
Trả lời:
- Các dòng tế bào nuôi cấy có thể được sử dụng rộng rãi trong
nghiên cứu sinh học vì khi sử dụng các dòng tế bào trong nghiên cứu sẽ dễ
dàng phân tích bộ nhiễm sắc thể, giảm thiểu chi phí đồng thời hạn
chế việc sử dụng động vật trong nghiên cứu.
Câu hỏi 3: Em hãy kể tên một số dòng tế bào đã được
thương mại hóa và sử dụng trong nghiên cứu.
Trả lời:
- Dòng tế bào còn được sử dụng trong nghiên cứu ung thư, tác động của hoá chất, bức xạ và virus với tế bào ung thư. Chẳng hạn, các dòng tế bảo ung thư như HeLa (tế bào ung thư cổ tử cung), HT29 (tế bào ung thư đại tràng), K562 (tế bào ung thư bạch cầu), nguyên bào sợi thận chuột hamster BHK-2I, dòng tế bào biểu mô gan người HEPG2, các dòng tế bào biến đổi gene,... được sử dụng cho nghiên cứu. Các dòng tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPSC), là nguồn tế bào gốc để biệt hoá thành các mô khác và được dùng cho mục đích trị liệu.
Luyện tập 1: Hãy tìm
thông tin về một số loại vaccine phòng bệnh do virus được sản xuất bằng công
nghệ tế bào động vật và công nghệ tế bào động vật kết hợp với công nghệ gene.
Trả lời:
Một số loại vaccine phòng bệnh do virus được sản xuất bằng
công nghệ tế bào động vật và công nghệ tế bào động vật kết hợp với công nghệ
gene: vaccine phòng bệnh cúm, ho gà, phế cầu, màng não cầu, Hib, viêm gan B,
HPV, zona,…
Tìm hiểu thêm 1: Liệu pháp gene được áp dụng hoặc có tiềm
năng áp dụng điều trị bệnh nào ở người?
Trả lời:
- Hiện nay, liệu pháp gen đã được ứng dụng trong điều trị một
số bệnh như: hồng cầu hình liềm, tan máu bẩm sinh, máu khó đông, teo cơ
Duchene, các bệnh lây nhiễm virus như HIV, viêm gan,… giúp chữa bệnh
ung thư da, ung thư vùng đầu cổ với những kết quả rất đáng khả quan.
Luyện tập 2: Hãy kể thêm
các ứng dụng khác của công nghệ tế bào động vật nghiên cứu và sản xuất các sản
phẩm thương mại.
Trả lời:
Một số ứng dụng khác của công nghệ tế bào động vật nghiên
cứu và sản xuất các sản phẩm thương mại:
- Sản xuất các enzyme dùng trong chế biến thực phẩm,
điều trị bệnh hoặc xử lí ô nhiễm môi trường,…
- Tạo ra giống động vật mới có năng suất và chất
lượng sản phẩm cao, đặc biệt là động vật được chuyển gene có thể
sản xuất thuốc chữa bệnh cho con người.
- Nuôi cấy tạo các mô, cơ quan thay thế cho các mô, cơ
quan của người bệnh (nuôi cấy mô da để thay thế cho bệnh nhân bị
bỏng).
Vận dụng 1: Tìm hiểu thêm một số sản phẩm sinh dược được
sản xuất bằng công nghệ tế bào động vật.
Trả lời:
- Một số sinh phẩm dược được sản xuất nhờ công nghệ tế bào thực
vật
+ Shikonin: được sử dụng như một tác nhân chống vi khuẩn và chống
loét
+ Anthraquinon: sử dụng làm thuốc nhuộm và mục đích y tế
+ Alkaloid: đặc biệt codeine và morphine cho mục đích y tế
+ Berberine: một alkaloid sử dụng cho bệnh tả
Câu hỏi 4: Quan sát hình 4.4 và cho biết cừu Dolly được nhân bản vô tính bằng cách nào. Cừu Dolly có đặc điểm di truyền giống con cừu nào được nêu trong hình?
Trả lời:
- Cừu Dolly được nhân bản vô tính bằng cách:
+ Lấy tế bào tuyến vú của cừu cho nhân ra khỏi cơ thể.
+ Lấy trứng từ cừu cái trưởng thành, sau đó loại bỏ nhân của
tế bào trứng này.
+ Dùng xung điện để dung hợp nhân của tế bào tuyến vú vào tế
bào trứng đã loại bỏ nhân.
+ Nuôi cấy trứng đã được cấy nhân trên môi trường nhân tạo để
trứng phát triển thành phôi.
+ Cấy phôi vào tử cung của cừu mang thai hộ. Sau thời gian
mang thai, cừu mẹ này đã sinh ra cừu Dolly.
- Đặc điểm di truyền chủ yếu do gene nhân quy định → Cừu
Dolly có hầu hết các đặc điểm di truyền giống cừu cho nhân.
Câu hỏi 5: Theo em, tuổi sinh học của cừu Dolly có
tương ứng với tuổi thực của nó không? Giải thích. Từ đó, hãy cho biết, cần lưu
ý điều gì khi thực hiện nhân bản vô tính động vật có vú bằng phương pháp chuyển
nhân tế bào soma vào tế bào trứng đã loại bỏ nhân.
Trả lời:
- Theo em, tuổi sinh học của cừu Dolly không tương ứng với tuổi
thực của nó.
+ Cừu Dolly chào đời ngày 5-7-1996 từ ba người mẹ: Một con cừu
cái cung cấp DNA, một cừu cái khác cung cấp trứng để tiếp nhận DNA của cừu cái
thứ nhất vào và cừu cái thứ ba mang nặng đẻ đau. Cừu cái thứ nhất khi cung cấp
DNA đã 6 tuổi và đã chết trước đó từ lâu. Điều này có nghĩa là khi mới sinh ra,
cừu Dolly có tuổi thật là 6 tuổi về mặt gien và trở thành bản sao của “mẹ” nó.
Cộng với 6 tuổi đời kể từ ngày sinh ra, có thể nói tuổi thật của cừu Dolly là
12 tuổi, đạt tuổi thọ trung bình của loài cừu (từ 10 đến 16 tuổi).
+ Hiện nay, tỉ lệ nhân bản thành công các con vật còn khá thấp.
Con vật nhân bản như cừu Dolly có tuổi thọ thấp hơn bình thường, chứng tỏ quy
trình nhân bản cần phải hoàn thiện nhiều hơn nữa.
+ Một trong các lí do mà các nhà khoa học nghĩ đến là việc tái lập trình hệ gene của tế bào cho nhân còn chưa được hoàn thiện. Trong quá trình biệt hoá tế bào, nhiều gene được đóng/mở bằng cách methyl hoá (gắn thêm nhóm -CH3) một số vị trí nucleotide (cytosine). Trong quá trình giải biệt hoá tế bào cho nhân, có thể một số gene trong tế bào cho nhân chưa được khử nhóm methyl nên còn nhiều gene chưa được giải biệt hoá, dẫn đến quá trình phát triển của con vật nhân bản chưa bình thường.
Vận dụng 2: Nêu quan điểm
về những lợi ích và nguy cơ của nhân bản vô tính ở động vật có vú. Em ủng hộ
hay phản đối việc nhân bản vô tính động vật có vú và người? Vì sao?
Trả lời:
- Lợi ích của nhân bản vô tính ở động vật có vú:
+ Nhân nhanh giống vật nuôi giữ được phẩm chất tốt
phục vụ cho sản xuất.
+ Bảo tồn nguồn gene quý, khôi phục một số loài động vật tuyệt
chủng.
+ Mở ra triển vọng cung cấp cơ quan nội tạng cho việc
thay thế, ghép nội quan cho người bệnh mà không bị hệ miễn dịch của
người thải loại.
- Nguy cơ của nhân bản vô tính động vật có vú:
+ Nguy cơ phát tán các nguồn gene ngoại lai trong phòng thí
nghiệm.
+ Mô hình nhân bản vô tính có thể bị áp dụng tùy tiện trên
người đem lại những hệ lụy khó lường trong vấn đề an ninh và duy trì
vốn gene của loài người.
+ Gây ra những tranh cãi về vấn đề đạo đức sinh học.
- Quan điểm cá nhân về nhân bản vô tính động vật có vú và
người: Nhân bản vô tính động vật có vú và người mở ra những triển vọng ứng
dụng to lớn đối con người. Tuy nhiên, việc nhân bản vô tính còn nhiều
hạn chế như tỉ lệ thành công thấp, các con vật sinh ra không sống
được lâu,… dẫn đến những tranh cãi trong vấn đề đạo đức sinh học.
Bởi vậy, trước khi tiến hành nhân bản vô tính cần cân nhắc kĩ những
lợi ích và tác hại.