Hotline 247
04 6662 6362
 
Hà Nội
0968 378 899
 
Hồ Chí Minh
01289 777 888

Các nhà sinh học đề xuất sắp xếp ADN của mọi sự sống trên Trái đất

BioMedia

Khi nói đến giải mã hệ gen, người ta thường nghĩ ngay tới các dự án khổng lồ như dự án Biobank ở Anh, dự án giải mã bộ gen của 500 000 cá thể hay dự án nghiên cứu bộ gen của toàn bộ dân số ở Iceland. Gần đây, tại cuộc họp về sự đa dạng gen sinh học được tổ chức bởi Smithsonian Initiative tại Thổ Nhĩ Kỳ và Trung Quốc, các nhà nghiên cứu đã đề xuất dự án sắp xếp “Toàn bộ hệ gen của sự sống trên Trái đất”.

Liệu các nhà sinh vật học có thể giải mã hệ gen của tất cả các loài thực vật và động vật trên thế giới bao gồm cả loài chim thiên đường ở Indonesia này không?

Dự án với tên gọi BioGenome Trái đất (EBP) này hiện nay chưa có đủ kinh phí thực hiện, nhưng có thể cần đến ít nhất vài tỷ đô la. Harris Lewin, một nhà nghiên cứu gen học tiến hóa thuộc Đại học California, nói rằng, dự án EBP bước đầu hướng tới mục tiêu táo bạo của nó bằng cách tập trung vào các sinh vật nhân chuẩn (bao gồm tất cả các loại thực vật, động vật) và các sinh vật đơn bào như amip.

Ý tưởng của EBP được trình bày tại hội nghị BioGenomics2017 đã thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Oliver Ryder, nhà sinh học thuộc viện Nghiên cứu Bảo tồn San Diego ở California cho biết: “ Đây là một ý tưởng vĩ đại. Nếu chúng ta thực sự muốn hiểu cuộc sống sẽ tiến triển thế nào thì sinh học hệ gen sẽ là một phần không thể thiếu”.

EBP và Dự án Bản đồ gen Người (HGP) có điểm xuất phát giống nhau, đều là những ý tưởng đầy tham vọng và gây tranh cãi. Bắt đầu từ cách đây hơn 30 năm, với những kỹ thuật lạc hậu hơn nhiều so với hiện nay, dự án HGP được hoàn thành với sự nỗ lực to lớn, và thành tựu không chỉ là giải mã trình tự bộ gen người đầu tiên, mà còn phát triển các công nghệ DNA hoàn toàn mới, làm trung tâm cho nghiên cứu y học và làm cơ sở cho một ngành công nghiệp trị giá 20 tỷ đô la. “Việc giải mã được bộ gen người là một tiến bộ to lớn trong sinh học, các nhà khoa học có thể học được nhiều kinh nghiệm từ công trình đó” Lewin nói.

Kế hoạch chi tiết nhằm thực hiện EBP vẫn đang được nghiên cứu. Tuy nhiên, theo đề xuất hiện nay, các nhà nghiên cứu sẽ phải giải mã chi tiết DNA của một cá thể trong mỗi loài sinh vật nhân chuẩn (có tổng cộng khoảng 9000 loài) để tạo ra bộ gen tham chiếu tương tự hoặc tốt hơn bộ gen tham chiếu của người. Tiếp theo đó sẽ cần phải giải mã trình tự của một vài cá thể trong mỗi 150 000 đến 200 000 chi. Cuối cùng sẽ thu được được bộ gen thô của 1,5 triệu loài sinh vật nhân chuẩn còn lại. Nhà đồng sáng lập, Gene Robinson và là một nhà nghiên cứu bộ gen về hành vi, hiện là giám đốc của Viện nghiên cứu sinh học nơ-ron Carl R.Woese tại đại học Illinois ở Urbana, cho biết các bộ gen có độ phân giải thấp hơn có thể cải thiện khi cần thiết bằng cách so sánh chúng với bộ gen tham chiếu của loài hoặc bằng cách giải trình tự thêm.

Trong biểu tượng cây sự sống trên, có rất ít bộ gen được giải mã hoàn chỉnh (đường đỏ trong hình vành khăn) trong số sinh vật nhân chuẩn (màu xanh lá), các bộ gen của vi khuẩn (màu lam) và vi khuẩn cổ (màu tím) được giải mã nhiều hơn một chút. Trong số hàng triệu sinh vật nhân chuẩn, có các trình tự hệ gen có độ phân giải thấp (màu xanh, sáng và màu xám đậm).

Các nhà tổ chức của EBP, Lewin, Robinson và John Kress, nhà nghiên cứu sinh học tiến hóa tại bảo tàng Lịch sử tự nhiên Smithsonian cho biết, dự án sẽ thực hiện tương tự như dự án giải mã hệ gen người. Dự tính mất khoảng 2,7 tỷ đô la để đọc và đặt mua 3 tỷ dữ liệu từ bộ gen người, tương ứng khoảng 4,8 tỷ đô la. Theo kế hoạch, công việc này sẽ được thực hiện trong vòng một thập kỷ.

Việc giảm chi phí đối với việc sắp xếp DNA tạo ra sự lạc quan cho thấy một tín hiệu lạc quan mới, một người thuyết trình trong cuộc họp Complete Genomics cho biết công ty của ông có trụ sở tại Mountain View, California, đang có kế hoạch nhằm sắp xếp toàn bộ một bộ gen của sinh vật nhân chuẩn chỉ với khoảng 100 đô la trong vòng 1 năm – và việc cải tiến công nghệ sắp xếp có thể tạo ra bộ gen có chất lượng cao với giá cả hợp lý. “Chắc chắn rằng đến một thời điểm nào đó, chúng ta sẽ sắp xếp tất cả các hệ gen của toàn bộ sự sống trên trái đất," Lewin nói.

Nhiều người sẽ thấy rằng việc bỏ ra nhiều tỉ đô la mà không nghiên cứu về con người, về nguyên tắc cơ bản của vật chất hay về những bí ẩn của vũ trụ, là lãng phí. Tuy vậy, EBP vẫn được khởi động nhờ một số nhà nghiên cứu cố gắng theo đuổi tham vọng của chính họ. Các dự án nhỏ trong EBP bao gồm Dự án genome 10k, nhằm tìm kiếm 10.000 hệ gen động vật có xương sống từ mỗi chi; Dự án I5k nhằm giải mã 5000 động vật chân đốt và Dự án B10K giải mã cho tất cả 10 500 loài chim. EBP sẽ điều phối, biên soạn và tài trợ cho những dự án nhỏ này. Cũng đã có những cam kết hỗ trợ từ những thành viên khổng lồ trong lĩnh vực di truyền như BGI của Trung Quốc và Wellcome Trust Sanger Institute của Vương quốc Anh. Nhưng tại cuộc họp lập kế hoạch mới đây, EBP đã gặp phải những thách thức to lớn, thách thức đầu tiên là sự vượt quá ngân sách. Mặc dù các nhà khoa học đến từ Bazil, Trung Quốc và Anh cho biết, các quốc gia của họ mong muốn tham gia vào dự án này, nhưng họ (khoảng 20 người tham dự) cũng nhấn mạnh sự cần thiết của việc quốc tế hóa dự án, để có sự tham gia các nước đang phát triển, đặc biệt là các nước có sự đa dạng sinh học cao. Họ cho rằng EPB sẽ nhận được sự hỗ trợ của nhiều chuyên gia công nghệ khác nhau ở những khu vực này. Thomas Gilbert, nhà sinh vật học tiến hóa tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên, Đan Mạch, đang biên soạn danh sách và hình ảnh của các mẫu vật tại các viện bảo tàng và các phân tử sinh học khác trên khắp thế giới, để có thể cung cấp những DNA cần thiết, tạo thành một Mạng lưới Đa dạng sinh học Gen toàn cầu.

Nhóm lập kế hoạch cũng nhấn mạnh sự cần thiết phải phát triển các tiêu chuẩn để đảm bảo chuỗi trình tự gen có chất lượng cao và bảo vệ các thông tin liên quan cho từng cơ quan được sắp xếp, chẳng hạn như nơi mẫu được thu thập và mẫu trông như thế nào. Nhiều người cho biết việc lấy mẫu DNA từ tự nhiên có thể là thách thức lớn nhất và tốn kém nhất. Không phải tất cả các mẫu DNA được bảo tồn tại các bảo tàng đều cho hệ gen chất lượng cao. Guojie Zhang nhà sinh vật học tiến hóa tại BGI và Đại học Copenhagen cho biết, các mẫu thực vật, động vật thu thập gần đây được đông lạnh để bảo quản, nhưng phương pháp đông lạnh không phải lúc nào cũng tốt để bảo vệ DNA. Theo Erich Jarvis, nhà nghiên cứu thần kinh học thuộc Đại học Rockefeller ở thành phố New York cho biết, việc thiếu hệ thống tiêu chuẩn sẽ ảnh hưởng rất lớn đến kết quả của dự án. “Chúng ta có thể chi rất nhiều tiền cho nỗ lực giải mã gen cho toàn bộ sự sống, nhưng cũng có thể chúng ta chỉ tạo ra rất nhiều bã thải”, ông nói. 

Nhưng Lewin tin rằng điều đó sẽ không xảy ra. Sau khi vạch ra kế hoạch EBP trong cuộc trao đổi gần đây tại BioGenomics2017, ông được các nhà khoa học nhiệt tình quan tâm giúp đỡ. Jose Lopez, một nhà sinh vật học thuộc đại học Nova Southeastern ở Fort Lauderdale, Florida, hào hứng: "Thật tuyệt vời khi cố gắng thu thập các lớp (tribes), được gọi là "GIGA", một dự án sắp xếp hệ gen cho 7.000 động vật không xương sống trên biển. Đây là một nỗ lực to lớn. Chúng tôi cần rất nhiều các nhà chuyên môn và  sự đóng góp của rất nhiều người.”

Tài liệu tham khảo:

Elizabeth Pennisi, "Biologists propose to sequence the DNA of all life on Earth", Science, 24 February, 2017.

Lược dịch Nguyễn Thị Hoài

Biên tập Biomedia Việt Nam

 

Các bài viết cùng chủ đề

Các nhà sinh học đề xuất sắp xếp ADN của mọi sự sống trên Trái đất

Khi nói đến giải mã hệ gen, người ta thường nghĩ ngay tới các dự án khổng lồ như dự án Biobank ở Anh, dự...

Thêm cơ hội phát hiện ung thư vú cho giới nữ

(Theo Báo mới) Lần đầu tiên trong hệ thống y tế công lập, Bệnh viện Phụ sản Hùng Vương TP HCM đưa vào sử dụng...