Một số thực vật nằm trong số nhiều loại sinh vật nhân chuẩn có thể “tắt” một hoặc nhiều gen của chúng bằng cách sử dụng một quá trình gọi là can thiệp RNA để khóa sự dịch mã tổng hợp protein. Các nhà nghiên cứu hiện đang sử dụng khả năng này như một thứ vũ khí tạo ra các cây trồng có thể sản xuất các đoạn RNA đặc biệt, mà khi côn trùng ăn phải thì sự can thiệp RNA sẽ bắt đầu diễn ra để tắt một gen mục tiêu cần thiết cho sự sống hoặc sinh sản của côn trùng, làm cho côn trùng bị chết hoặc không thể sinh sản được. Tiềm năng của phương pháp này sẽ được đánh giá lại trong số ra đặc biệt sắp tới với chủ đề Công nghệ sinh học môi trường của tạp chí Xu hướng Công nghệ sinh học.

Cánh đồng ngô. Credit: Soru Epotok / Fotolia

Vì các loại thuốc trừ sâu hóa học làm tăng các mối lo ngại về tính kháng thuốc của côn trùng, sự thiệt hại môi trường, và các nguy cơ phơi nhiễm cho con người nên các phương pháp biến đổi gen để phòng trừ côn trùng đang trở thành một sự lựa chọn hấp dẫn trong tương lai. Ví dụ, một số loại ngô và bông đã và đang được biến đổi gen từ vi khuẩn Bt (Bacillus thuringiensis) để sản sinh ra các độc tố protein gây độc cho một số loại sâu, bọ cánh cứng, và sâu bướm. Việc can thiệp RNA bổ sung một mức độ tinh vi khác bằng việc tắt các gen cần thiết của những loại sâu hại ăn cây trồng.

Tác giả Ralph Bock, giám đốc Viện Sinh lý Thực vật Phân tử Max Planck ở Đức cho rằng “Việc phòng trừ côn trùng dựa trên sự can thiệp RNA có thể cung cấp sự bảo vệ cây trồng mà không phải trả chi phí cơ bản, bởi vì một khi giống cây được can thiệp RNA được phát triển, thì cây trồng có thể chỉ việc tiếp tục sử dụng RNA can thiệp đó thay vì phải sử dụng thêm thuốc trừ sâu”.

Một chiến lược can thiệp RNA cũng có thể giải quyết một số vấn đề xung quanh độ độc hại của thuốc bảo vệ thực vật hóa học tới con người và môi trường. Đồng tác giả David Heckel, giám đốc Viện Sinh thái Hóa học Max Planck bày tỏ “Khi chúng ta sử dụng công nghệ can thiệp RNA để nhắm tới một loại dịch hại chủ chốt thì cái mà chúng ta thực sự mong đợi chính là sự thuyên giảm to lớn về tổng lượng thuốc bảo vệ thực vật cần sử dụng”.

Bên cạnh các ưu thế về chi phí ứng dụng và môi trường, những người ủng hộ phương pháp can thiệp RNA cũng chỉ ra sự linh hoạt trong việc tìm kiếm một mục tiêu di truyền và đặc điểm đặc trưng cho loài của phương pháp. Trong khi các loại thuốc trừ sâu hóa học như phosphat hữu cơ hoạt động bằng cách gây quá tải lên hệ thần kinh của côn trùng, thì một mục tiêu can thiệp RNA hợp lý có thể kiểm soát một cái gì đó bí ẩn, nhưng không thể thiếu, như việc phân loại protein tế bào. Hơn nữa, ngay cả khi một số gen mục tiêu nào đó là tương tự nhau giữa các loài thì các mảnh RNA được thiết kế tối ưu cũng chỉ ức chế một loài và các họ hàng gần nhất của loài đó chứ không phải là áp đảo cả những côn trùng không nguy hại như một số thuốc trừ sâu hóa học.

Những nỗ lực trước đây trong việc phòng trừ dịch hại thông qua sự biến đổi di truyền liên quan tới việc tạo ra các cây trồng sản sinh ra các protein có tính độc đối với một số côn trùng nào đó đã gợi lên những mối lo ngại về những gì sẽ xảy ra với các protein này khi mà chúng ta thu hoạch và sử dụng cây trồng đó làm thức ăn. Bock nói: “Những sự phản đối các protein chuyển gen bao hàm các mối lo ngại về độc tính hoặc dị ứng có thể có của chúng đối với con người, nhưng với chiến lược can thiệp RNA thì không có một protein nào được tạo ra, mà chỉ là tạo ra thêm một số RNA”.

Việc can thiệp RNA phải đối mặt với nhiều trở ngại trước khi nó có thể được thực hiện cho tất cả các cây trồng chính và các loại sâu bệnh hại của chúng. Về phía cây trồng, các nhà khoa học vẫn chưa tìm ra cách nào để biến đổi bộ gen lục lạp của các hạt ngũ cốc như lúa và ngô, con đường trực tiếp nhất để sản xuất đủ các đoạn RNA tiêu diệt sâu hại với tỷ lệ cao. Về phía côn trùng, những sâu hại nổi bật như một số sâu bướm có thể làm giảm các đoạn RNA can thiệp, ngăn chặn việc tắt gen mục tiêu,

Cả Bock và Heckel đều mong đợi công nghệ can thiệp RNA sẽ được ứng dụng trên đồng ruộng trong khoảng 6-7 năm nữa, tuy nhiên họ lạc quan một cách thận trọng về tiềm năng của nó trong việc thay đổi cuộc tranh cãi xoay quanh công nghệ GMO (công nghệ sinh vật biến đổi gen) trong nông nghiệp. Heckel cho biết: “Hiện nay, bọ cánh cứng hại khoai tây Colorad xuất hiện ở hầu khắp thế giới, thậm chí là có cả ở Trung Quốc. Với sự lan truyền như vậy của một loại sâu hại chính có tính kháng thuốc trừ sâu, thì sự phát triển giống khoai tây chuyển gen nhằm cố gắng ngăn chặn xu hướng đó là một trường hợp tốt, và hy vọng là nó sẽ hiển thị đầy đủ các lợi thế để vượt qua sự phản đối với bất kỳ và với tất cả các kiểu biến đổi di truyền ở cây trồng”.

Nguyễn Thị Hồng Nhung theo Sciencedaily.