Những công nghệ y sinh thay đổi tương lai

VIAM - Những công nghệ y sinh thay đổi tương lai

Tạp chí Discover của Mỹ ngày 19/5 vừa cập nhật 12 phát minh “sáng chói” có thể thay đổi cuộc sống con người trong tương lai, trong đó có những phát minh liên quan đến lĩnh vực y sinh dưới đây.

Nuôi trồng thực phẩm an toàn hơn

Trong hệ thống rễ cây lúa được trồng tại California (Mỹ), các nhà khoa học phát hiện thấy một loại vi khuẩn đặc biệt, có khả năng gom sắt, tạo ra một “lá chắn” ngăn chặn sự hấp thụ asen của thực vật. Do lúa được canh tác trong môi trường nước, nên nó hút asen (thạch tín) cao gấp 10 lần so với các loại ngũ cốc khác như lúa mì hoặc ngô. Asen có trong tự nhiên nhưng cũng là một hóa chất được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, nếu phơi nhiễm asen lâu ngày sẽ dẫn đến gia tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư, bệnh tim và đái tháo đường.

Phát hiện nói trên dẫn tới việc ra đời một “probiotic” cho cây lúa ở dạng lớp phủ hạt gạo hoặc tiêm vi khuẩn vào cho cây non. Những giải pháp như vậy có thể cung cấp cách chống lại tình trạng nhiễm asen tự nhiên cho cây trồng với chi phí thấp, tạo ra các nguồn thực phẩm an toàn, vì gạo là thực phẩm chính của hơn một nửa dân số thế giới hiện nay.

Phương pháp mới giám sát tế bào.

Công nghệ chỉnh sửa gene tùy thích

Trình tự PAM (Protospacer-Adjacent Motif) là một dãy DNA ngắn hoạt động như một thiết bị đảo chiều, do đó Cas9 - một enzym vi khuẩn có thể “zero hóa” trên DNA mục tiêu của nó. Cas9 xác định và làm suy giảm DNA ngoại lai, tạo ra những thay đổi di truyền cụ thể trong tế bào động - thực vật. Điều này đặc biệt hữu ích vì các mục tiêu nằm trong hàng triệu đến hàng tỷ chuỗi DNA. Trình tự PAM có vai trò quan trọng đối với quá trình nhận dạng và gắn chuyên biệt của enzym Cas 9 vào trình tự mục tiêu. Với thiết kế đơn giản (chỉ thay đổi trình tự gRNA) và hiệu quả cao, nó có thể sử dụng cho nhiều loại tế bào và nhiều gene cùng lúc, CRISPR/Cas thực sự là một hệ thống tiềm năng để biến đổi DNA bộ gene.

Cas9 là một khía cạnh quan trọng trong công nghệ CRISPR (chỉnh sửa gene), trở thành công cụ hữu ích cho kỹ thuật di truyền. Nói ngắn hơn, hệ thống này dựa trên cơ chế “miễn dịch” của vi khuẩn chống lại sự xâm nhiễm phân tử DNA ngoại lai từ virut hoặc DNA plasmid. Trong tương lai, với kỹ thuật này, các vi sinh vật biến đổi gene như vi khuẩn và nấm sẽ có vai trò ngày càng tăng trong các liệu pháp dược phẩm, sản xuất nhiên liệu sinh học và chất dẻo phân hủy sinh học cấp cao.

Xương trợ lực dùng cho người thiểu năng

Dư luận đã được xem phim Người Sắt (Iron Man) nói về những trang phục biến con người thành siêu nhân, có sức mạnh phi thường. Đây là những trang phục đặc biệt, chuyên môn gọi là xương trợ lực hay khung xương exoskeleton. Nó có tác dụng giúp người thiểu năng đi lại được, còn người khỏe mạnh có thể mang được vật nặng gấp 3-4 lần trọng lượng bản thân, phù hợp cho binh lính tham gia chiến trận. Thực chất exoskeleton là một dạng robot sinh học, khi mặc vào nó sẽ hoạt động như một bộ phận của cơ thể, tăng cường hoạt động như di chuyển, đi lại, mang vác hoặc hỗ trợ người khuyết tật trong hoạt động hàng ngày. Bộ khung xương exoskeleton hiện đang được cải tiến để nhẹ hơn và rẻ hơn, hợp với túi tiền của những người bệnh nghèo tại các quốc gia đang phát triển.

Mô hình 3D mới để nghiên cứu ung thư vú.

Phương pháp mới giám sát tế bào

Nếu muốn biết những gì đang xảy ra bên trong một tế bào, người ta có thể nhìn vào kính hiển vi tiêu chuẩn, nhưng kính hiển vi tiêu chuẩn cũng cần phải có bộ phận đặc biệt mới có thể tạo ra những bức ảnh cắt lớp nhiễu xạ ánh sáng trắng. Để khắc phục, mới đây khoa học đã phát triển thành một kỹ thuật ghi hình 3D mới, cho phép bác sĩ có thể theo dõi các hoạt động của tế bào sống, hiểu được tế bào phát triển và di chuyển mà không làm phương hại đến cấu trúc của nó.

Quá trình trên không cần dùng đến thuốc nhuộm, phẩm màu hoặc hóa chất xâm lấn khác, cung cấp hình ảnh cực nét của tế bào và các cấu trúc bên trong của nó. Công nghệ trên sẽ giúp khoa học giám sát được trạng thái tự nhiên của tế bào và nhờ đó có thể phát hiện sớm các đột biến bất thường, thủ phạm phát sinh bệnh tật.

Ra đời mô hình 3D mới để nghiên cứu ung thư vú

Mới đây, các nhà khoa học Mỹ đã nuôi trồng thành công mô người trong phòng thí nghiệm. Đây là cấu trúc phát ánh sáng xanh có chứa các tế bào 11 ngày tuổi từ các tế bào vú con người. Mô hình 3D về mô sống nói trên sẽ giúp nâng cao sự hiểu biết của con người về sự tiến triển của các tế bào ung thư vú ở phụ nữ.

Trong trường hợp ung thư, mô hình 3D sẽ có nhiều ưu việt hơn một đĩa Petri (công cụ bằng thủy tinh hoặc chất dẻo hình trụ có nắp dùng để nuôi cấy tế bào được đặt theo tên của nhà vi khuẩn học người Đức Julius Richard Petri). Đặc biệt hơn, môi trường 3D cung cấp những manh mối chi tiết về cách khối u quy tụ và dựa vào các tế bào và các mối tương quan của tế bào đối với quá trình tăng trưởng. Trong tương lai, mô hình 3D mới có thể được sử dụng để nghiên cứu phản ứng của mô vú đối với các hormon được tiết ra trong thời gian mang thai và cho con bú.