Tuần tin khoa hoc 552 (16-22/10/2017)

Tính kháng bệnh do virus gây ra trên cây nho

Khi người ta khám phá ra protein có duy nhất một domain, gắn kết với kháng nguyên, để dẫn xuất thành kháng thể ở mức độ nano (nanobodies: Nbs), nó trở thành chủ đề vô cùng lý thú trong các liệu pháp chữa bệnh cho người và nghiên cứu pathogens, kể cả các loài virus. Tuy nhiên, ảnh hưởng của chúng trên mầm gây bệnh cho thực vật (phytopathogens) vẫn còn biết rất ít. Caroline Hemmer và ctv. thuộc Đại Học Strasbourg, Pháp đã nghiên cứu các “nanobodies” như vậy trên con virus gây bệnh cây nho có thuật ngữ khoa học là GFLV (viết tắt từ chữ grapevine fanleaf virus), làm cho nho rụng lá, héo vàng (fanleaf degenerative disease). Họ đã xác đ0ịnh được trạng thái “nanobody” chuyên biệt đối với GFLV mang tính kháng bệnh rất mạnh mẽ đối với GFLV mà nó đã biểu hiện thành công trên cây thuốc lá và cây nho, ký chủ tự nhiên của virus này. Sự kháng bệnh đã minh chứng rằng trạng thái nanobody ấy có hiệu quả thật sự với phổ kháng các mẫu phân lập (isolates) của loài virus GFLV. Tuy nhiên, trạng thái nanobody này tỏ ra không hữu dụng kháng với các loài có quan hệ họ hàng với GFLV, ví dụ “Arabis mosaic virus”. Khám phá này giúp người ta tạo ra giống nho kháng bệnh virus GFLV cũng như phát triển được chiến lược chống virus trong thực vật trên cơ sở công nghệ “nanobodies”. Xem Plant Biotechnology Journal.

 Hành lang pháp lý phục vụ công nghệ chỉnh sửa gen tại châu Âu

Các chính phủ của nhiều nước trên thế giới đang đấu tranh với khung pháp lý mới về sinh vật được chỉnh sử hệ gen. Người ta có nên xây dựng khung pháp lý ấy hay không? René Custers thuộc VIB của xứ Flanders, Belgium, đã tập trung vào tình trạng pháp luật hiện nay đối với sinh vật chỉnh sửa gen trong khuôn khổ pháp luật của cộng đồng châu Âu. Phân tích theo kiểu “stepwise” cho thấy muốn kết luận được thế nào là sản phẩm chỉnh sửa gen “gene-edited agricultural products” trong nông nghiệp, người ta phải thực sự chỉnh sửa theo cách hoàn toàn tự nhiên bằng lai giống hoặc tái tổ hợp một cách tự nhiên, không phải trên sinh vật biến đổi gen. Tất cả đều không hợp lệ với hệ thống luật pháp của EU. Nó nằm bên ngoài định nghĩa của EU về GMO.  Câu hỏi đặt ra là liệu có nên xây dựng luật cho nó không?, tranh luận điều này không hề dễ dàng một chút nào để có đầy đủ văn bản luật lệ cho bước tiếp theo mà các sản phẩm truyền thống mang cùng một kiểu dáng của sự thay đổi của cây trồng biến đổi gen. Tiếp cận với hệ thống luật lệ như vậy là xây dựng những nguyên tắc cho phép luật mới ra đời, cho phép công nghệ “gene editing” được phát triển chính thức. Xem Emerging Topics in Life Sciences.

Chỉnh sửa hệ gen cây khoai tây thông qua hệ thống TALENs

TALENs (transcription activator-like effector nucleases), là một trong những công cụ chỉnh sửa hệ gen rất hiệu quả, tạo ra rất ít cơ hội xuất hiện những đột biến không mong muốn hơn những kỹ thuật chỉnh sửa hệ gen khác. Tuy nhiên, một hệ trắc nghiệm nhanh về chức năng  của những TALENs đã được thiết kế trước đây cho thấy đó là một hệ thống vô cùng hữu hiệu để đưa TALENs vào trong thực vật có những đột biến theo chủ đích mong muốn.

Trong khi đó, TALENs được áp dụng vào thực vật với vec tơ là virus, không phải lúc nào cũng khả thi, và thực vật được chỉnh sửa hệ gen bằng vec tơ này yêu cầu phải có sự loại trừ dần giữa các virus. Nhóm nghiên cứu nói trên đứng đầu là Jin Ma thuộc Đại Học New Brunswick và tổ chức Agriculture and Agri-Food Canada, họ đã sử dụng vec tơ không phải virus, đó là vi khuẩn Agrobacterium, để áp dụng cho cả việc trắc nghiệm nhanh và vận chuyển hiệu quả TALENs vào trong hai giống khoai tây, Solanum tuberosum giống Russet Burbank và giống Shepody. Hai hệ thống TALENs với khối lượng phân tử khác nhau được chuyển vào lá khoai tây bằng hệ thống Agrobacterium theo cơ chế thẩm thấu. HaiTALENs như vậy được thiết kế đến điểm đích là hai gen nội sinh khác nhau, một gen mã hóa enzyme có chức năng “starch branching” và một gen mã hóa enzyme “acid invertase”. Phân tích các phân tử “transformants” cho thấy rằng: hai hệ thống TALENs ấy, có khối lượng phân tử khác nhau, đều thành công trong việc tạo ra đột biến có chủ đích tại hai loci khác nhau trong giống khoai tây tứ bội thể. Xem Plant Biotechnology Reports.

Kích hoạt tính kháng bệnh hen suyển trong chuột

Hen suyển (Asthma) là một trong những bệnh kinh niên do không khí thay đổi. Người ta cho rằng nó bị ảnh hưởng chủ yếu bởi khí hậu kết hợp với yếu tố di truyền. Những nghiên cứu trước đây gợi ra rằng sự miễn nhiễm của tế bào đóng vai trò cực kỳ sống động trong việc điều tiết phản ứng AHR (airway hyper reactivity) và viêm nhiễm (inflammation). Fei Xu thuộc tổ chức “First Affiliated Hospital of Nanchang University”, Trung Quốc, đã phát triển một mô phỏng thí nghiệm trên chuột đối với bệnh hen suyển bằng cách cho thể hiện gen của người IL10 và TGFB1 sao cho tương tác có thể xảy ra giữa hai giai đoạn hen suyển. Co chuột biến đổi gen (transgenic) thể hiện mạnh mẽ gen IL10 và TGFB1. Trong xét nghiệm ovalbumin, chuột transgenic thể hiện 1.9 lần cao hơn ngưỡng “MCh50 score” co với chuột bình thường. Trong khi đó, có một sự suy giảm gấp 3 lần số tế bào trong BALF (bronchoalveolar lavage fluid). Như vậy hai gen IL10 và TGFB1 cùng hợp tác với nhau bảo vệ phổi, hệ thống hô hấp khi có tác nhân kháng nguyên xảy ra (antigenic stimulus). Người ta nghiên cứu tập tính hoạt động biều hiện của hai gen này, họ đánh giá chất lượng biểu gen gen “downstream” trong cả hai quá trình truyền tín hiệu đến gen IL10 và TGFB1. Các gen được xem xét truyền tín hiệu IL10 bị ức chế đáng kể, đặc biệt là IL5. Như vậy, hầu hết các gen không thay đổi khi truyền tín hiệu TGFB1. Chứng cứ như vậy đã cho thấy rõ ràng là hoạt động của gen IL10 và TGFB1 đã bảo vệ ký chủ không bị hen suyển bởi kích hoạt của “ovalbumin”, thông qua truyền tín hiệu IL10. Nghiên cứu này mở ra ánh sáng của những mô phỏng mới về chức năng của hai gen này, liên quan đến hệ thống phát triển bệnh hen suyển của người. Xem Transgenic Research.

Giải mã trình tự hệ gen cây sầu riêng

Các nhà khoa học thuộc Humphrey Oei Institute of Cancer Research, National Cancer Centre Singapore (NCCS), và Duke-NUS Medical School, Singapore đã hình thành bản đồ gen đầy đủ của cây sầu riêng, một loài trái cây nhiệt đới, được mệnh danh là "king of fruits" ở châu Á. Họ tiến hành hình thành bản đồ di truyền hệ gen cây sầu riêng; giống Musang King ("Mao Shan Wang" theo tiếng Tàu), có thịt ngon và hương thơm đặc biệt, được xem như là vua của các vua  trong thế giới các giống sầu riêng. Nghiên cứu cho thấy sầu riêng có khoảng 46.000 gen, gấp đ6i số gen của người. Sự tiến hóa của sầu riêng được người ta theo dõi với ước đoán 65 triệu năm, sau cây ca cao được sử dụng chế ra sô cô la. Họ ghi nhận cái gì làm ra mùi thơm của sầu riêng rất đặc biệt như vậy. So sánh các thành phân gen hoạt động từ nhiều phần khác nhau của cây sầu riêng, bao gồm lá, rễ, trái chín, họ đã xác định một lớp các gen được gọi là “methionine gamma lyases: viết tắt là MGLs) điều hòa sản lượng các hợp chất tạo mùi, hợp chất VSCs (volatile sulfur compounds). Phân tích cho thấy VSC có ảnh hưởng đến chất lượng trái sầu riêng, làm cho nó có mùi đặc biệt mà chỉ có nó mới có. Họ nghiên cứu loài hoang dại, khả năng sầu riêng sản sinh ra VSC ở mức độ cao và mùi hăng hăng (pungent smell) vô cùng quan trọng để thu hút động vật đến ăn và tải hạt sầu riêng rộng khắp các vùng, để mở rộng nơi canh tác của loài này. Xem NCCS media release.