Lần đầu tiên tổng hợp được nhiễm sắc thể nấm men

Ngày 27/3/2014, tạp chí Nature và một số báo của Anh đưa tin lần đầu tiên các nhà khoa học đã thành công tổng hợp được nhiễm sắc thể của một sinh vật phức tạp là nấm men (yeast).

Đây là thành tựu có ý nghĩa cột mốc lịch sử trong lĩnh vực sinh vật học tổng hợp và hứa hẹn tạo ra cuộc cách mạng trong y học và công nghệ sinh học.

Trước kia nhà di truyền học Craig Venter phải mất 15 năm và chi phí hết 40 triệu USD để tổng hợp được hệ gene của một vi khuẩn ký sinh. Vi khuẩn là sinh vật nhân sơ (prokaryotes), thuộc loại tế bào đơn giản nhất. Nấm men cao cấp hơn, là các sinh vật nhân chuẩn (eukaryotic organisms, gồm từ thực vật đến con người). Ngày nay một nhóm nhà khoa học, hầu hết là nghiên cứu sinh, đã tái thiết kế và làm ra được nhiễm sắc thể nấm men (yeast chromosome) hoàn chỉnh, có đầy đủ các chức năng bình thường.

Giáo sư Jef Boeke, tác giả chủ yếu của công trình tổng hợp nhiễm sắc thể nấm men. (Ảnh: cadenaser.com)

Nhóm nghiên cứu dựa vào nhóm gene nấm men rượu (yeasts Saccharomyces cerevisiae) đã biết để nối liền các mảnh rời của DNA tổng hợp, từ đó làm ra được nhiễm sắc thể nhân tạo của nấm men. Họ dự kiến trong vòng bốn năm tới sẽ tạo ra được nhóm gene nấm men hoàn toàn tổng hợp của 16 nhiễm sắc thể.

Tác giả chủ yếu của công trình nghiên cứu này là nhà di truyền học hàng đầu thế giới Jef Boeke hiện ở Trung tâm Y tế Langone thuộc ĐH New York. Ông nói: “Việc nghiên cứu của chúng tôi giúp cho sinh vật học tổng hợp đi từ lý thuyết đến thực tiễn. Trong lĩnh vực chế tạo nấm men nhân tạo, đây là bước tiến lớn nhất cho tới nay đã đạt được… Đây là nhiễm sắc thể biến động lớn nhất đã chế tạo được trong lịch sử. Nhưng đột phá thực sự quan trọng là ở chỗ đã dung hợp được nó vào một tế bào nấm men sống. Các nghiên cứu của chúng tôi cho thấy, tế bào nấm men mang nhiễm sắc thể tổng hợp đó tỏ ra rất bình thường… Chúng dường như giống hệt mọi tế bào nấm men thiên nhiên, chỉ có điều hiện nay chúng có một số chức năng mới, có thể thực hiện được những điều mà nấm men thiên nhiên không thể thực hiện được".

Việc làm ra nhiễm sắc thể nấm men tổng hợp này mất rất nhiều công sức, được ví như leo lên đỉnh Everest, vì nó đòi hỏi phải nối 273.871 thành phần (component) của DNA theo một thứ tự chính xác và khử bỏ khoảng 5.000 trình tự (sequence) trùng lặp dư thừa.

Nhà sinh học tế bào Farren Isaacs ở ĐH Yale nói: “Việc lần đầu tiên tổng hợp và thiết kế được nhiễm sắc thể sinh vật nhân chuẩn là một cột mốc làm mọi người phấn khởi".

Công trình mô tả sự tổng hợp nhiễm sắc thể nấm men của Boeke và các đồng sự đã được đăng trên tạp chí Nature.