Các nhà khoa học nghiên cứu giảm hàm lượng gluten trong lúa mì để hạn chế gây dị ứng cho những người mắc bệnh Celiac (bệnh không dung nạp gluten) và nhạy cảm với gluten. Ảnh: Jonathan Windham.

Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ xác định “8 nhóm thực phẩm lớn” gây ra 90% trường hợp dị ứng thực phẩm. Trong số những thực phẩm này có lúa mì và đậu phộng.

Sachin Rustgi, thành viên của Hiệp hội Khoa học Cây trồng Hoa Kỳ, nghiên cứu cách sử dụng biện pháp chọn tạo giống để phát triển các loại thực phẩm ít gây dị ứng hơn.

Tất nhiên, có thể ngăn ngừa dị ứng do lúa mì và đậu phộng gây ra bằng cách tránh dùng những thực phẩm này. Rustgi nói: “Trong khi điều đó nghe có vẻ đơn giản, nó rất khó trong thực tế”. Không dùng lúa mì và đậu phộng có nghĩa là mất đi các lựa chọn thực phẩm lành mạnh. Hai loại thực phẩm này rất giàu dinh dưỡng.

Lúa mì là nguồn cung cấp năng lượng, chất xơ và vitamin tuyệt vời. Đậu phộng cung cấp protein, chất béo tốt, vitamin và chất khoáng.

Rustgi nói: “Những người bị dị ứng thực phẩm có thể cố gắng tránh dùng các loại thực phẩm này, nhưng việc vô tình tiếp xúc với chất gây dị ứng cũng có thể xảy ra”. Tiếp xúc với chất gây dị ứng có thể dẫn đến nhập viện, đặc biệt là đối với những người bị dị ứng đậu phộng. Rustgi giải thích: “Đối với những người khác, tránh dùng lúa mì và đậu phộng là không dễ dàng vì lý do địa lý, văn hóa hoặc kinh tế”.

Điện di là kỹ thuật được sử dụng để tách các phân tử DNA hoặc protein. Cách các phân tử di chuyển qua gel, được thấy ở đây, giúp các nhà khoa học hiểu được các tính trạng quan trọng. Ảnh: Jonathan Windham.

Rustgi và các đồng nghiệp của ông đang sử dụng kỹ thuật di truyền và chọn tạo giống để phát triển các giống lúa mì và đậu phộng ít gây dị ứng hơn. Mục tiêu của họ là làm tăng sự lựa chọn thực phẩm cho những người bị dị ứng.

Đối với lúa mì, các nhà nghiên cứu tập trung vào một nhóm protein, được gọi là gluten.

Gluten trong bột bánh mì làm cho bột có tính dẻo sánh. Gluten cũng góp phần tạo nên độ dai cho bánh mì.

Gluten có thể gây ra phản ứng miễn dịch cho những người bị bệnh Celiac, ngoài ra, những người nhạy cảm với gluten (không bị bệnh celiac), có thể có nhiều triệu chứng bất lợi.

Các nhà nghiên cứu đã cố gắng chọn tạo ra các giống lúa mì có hàm lượng gluten thấp hơn. Một phần thách thức nằm ở bản chất phức tạp của di truyền, thông tin cần thiết để tạo ra gluten được gắn vào DNA trong tế bào lúa mì.

Nhưng gluten không phải protein đơn lẻ - nó là một nhóm của nhiều loại protein khác nhau. Cần các tế bào hướng dẫn để tạo ra các protein gluten riêng lẻ nằm trong các gen khác nhau.

Trong lúa mì, các gen gluten này được phân bố trên khắp DNA của tế bào. Vì rất nhiều phần của DNA đóng vai trò tạo ra gluten, nên rất khó cho các nhà chọn tạo giống cây trồng lai tạo các giống lúa mì có hàm lượng gluten thấp hơn.

Rustgi cho biết: “Khi chúng tôi bắt đầu nghiên cứu này, một câu hỏi chính là liệu có thể nghiên cứu trên một tính trạng được kiểm soát bởi nhiều gen như vậy hay không”.

Đối với đậu phộng, tình hình cũng tương tự. Đậu phộng chứa 16 loại protein khác nhau được ghi nhận như là chất gây dị ứng.

Rustgi nói: “Không phải tất cả các protein trong đậu phộng đều gây dị ứng như nhau”. Bốn loại protein gây ra phản ứng dị ứng xuất hiện ở hơn một nửa số người nhạy cảm với đậu phộng”.

Giống như các gen gluten trong lúa mì, các gen gây dị ứng đậu phộng nằm phân bố khắp DNA của đậu phộng.

Rustgi nói: “Tác động đến nhiều gen này không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, ngay cả với công nghệ hiện đại”.

Rustgi và nhóm nghiên cứu đang đánh giá nhiều giống lúa mì và đậu phộng để tìm ra những loại giống tự nhiên ít gây dị ứng hơn những giống khác.

Vi khuẩn phát triển trong đĩa petri này có thể giúp chuyển vật chất di truyền từ cây này sang cây khác. Phương pháp này trong công nghệ sinh học được gọi là công nghệ DNA tái tổ hợp. Ảnh: Jonathan Windham.

Các giống ít gây dị ứng này có thể được lai tạo với các giống có các tính trạng mong muốn, chẳng hạn như năng suất cao hoặc kháng sâu bệnh hại. Mục tiêu là sẽ phát triển giống lúa mì ít gây dị ứng có thể thương mại hóa.

Ngoài các nỗ lực chọn tạo giống truyền thống, Rustgi cũng đang sử dụng kỹ thuật di truyền để làm giảm các protein gây dị ứng trong lúa mì và đậu phộng.

Ví dụ, công nghệ CRISPR cho phép các nhà khoa học thực hiện những thay đổi rất chính xác đối với DNA của tế bào.

Rustgi đang sử dụng CRISPR để nhắm mục tiêu các gen gluten trong lúa mì. Những cải tiến gần đây trong công nghệ CRISPR cho phép các nhà nghiên cứu nhắm đến mục tiêu nhiều gen cùng một lúc.

Các nhà khoa học sử dụng CRISPR nhằm thay đổi gen hoặc tạo ra đột biến các gen. Điều này có nghĩa là các tế bào không còn có thể “đọc” các gen này để tạo ra các protein cụ thể.

Rustgi cho biết: “Việc phá vỡ các gen gluten trong lúa mì có thể tạo ra lúa mì với hàm lượng gluten thấp hơn đáng kể. Một cách tiếp cận tương tự sẽ hiệu quả trên đậu phộng”.

Các cách tiếp cận khác bao gồm tìm hiểu cách điều chỉnh việc tạo ra gluten trong tế bào lúa mì. Hóa ra, có một loại protein đóng vai trò là “bộ điều chỉnh chính” này cho nhiều gen gluten.

Điều đó rất quan trọng vì làm gián đoạn bộ điều chỉnh chính này có thể dẫn đến giảm lượng gluten trong lúa mì. Nhắm mục tiêu đến một gen đơn lẻ thì dễ hơn nhiều so với việc cố gắng phá vỡ nhiều gen gluten.

Nguyễn Tiến Hải theo Agronomy.