Cách mạng kỹ thuật sinh học - Phần 8
26/5/2017CÁCH MẠNG KỸ THUẬT SINH HỌC
Trần Đăng Hồng, PhD
Phần 8: QUẤY-NHIỄU-RNA – RNA INTERFERENCE (RNAi)
RNA tức Ribonucleic acid, là một nucleic acid hiện hữu ở mọi tế bào. Nhiệm vụ của RNA như là một thông tín viên (messenger) mang mệnh lệnh của DNA (tức gen) đến cơ quan để sản xuất proteins.
Quấy-nhiễu-RNA (RNAi – RNA interference) là một diễn trình sinh học theo đó phân tử RNAi ngăn cản gen không biểu hiện hay phiên dịch các mật mã di truyền bằng cách trung lập hóa phân tử truyền tin mRNA. Tóm lược, RNAi ngăn cản gen sản xuất protein nào đó mà gen này có nhiệm vụ sản xuất. Trước đây từ RNA interfernce còn mang tên co-suppression (đồng áp chế), hay post-transcriptional gene silencing –PTGS (Làm câm gen sau phiên mã) hay quelling (dập tắt gen) do nhiều nhà khoa học nghiên cứu đặt tên cùng một vấn đề, và cuối cùng RNA interference RNAi được chấp nhận.
Năm 1995, Guo và Kemphues là người đầu tiên tường trình về sự kiện RNA làm gen không hoạt động ở thảo mộc và nấm, nhưng chưa biết căn nguyên tại sao.
Năm 1998, Andrew Fire và Graig C. Melio của Đại học Stanford Hoa kỳ công bố nghiên cứu trên tuyến trùng Caenorhaditis elegans. Hai ông cho biết một gen cực mạnh bị câm sau khi chích vào tuyến trùng một đoạn 2-sợi-RNA (double-stranded RNA). Các ông nhận xét rằng không phải chích mRNA hay chích antisense RNA có ảnh hưởng tới việc ngăn chận sản xuất protein, mà chính đoạn 2-sợi-RNA kích động làm gen RNA câm không biểu hiện hay thông dịch cho hoạt động sản xuất protein được, và đặt tên RNAi.
Có 2 loại phân tử ribonucleic acid (RNA) nhỏ giữ vai trò quấy nhiễu RNA, đó là microRNA (miRNA) và small interfering RNA (siRNA). RNA là sản phẩm của gen, và hai RNA nhỏ này có thể đính vào phân tử RNA truyền tin (messenger RNA, mRNA) làm gia tăng hay kìm hảm hoạt động của gen này, chẳng hạn không cho mRNA thông dịch sản xuất protein.
RNAi được thành lập do enzyme Dicer chia cắt một phân tử dài RNA-sợi-kép dsRNA thành nhiều đoạn ngắn RNA-sợi-kép siRNA, chứa khoảng 20 nucleic acid. Ở RNA-sợi-kép, hai sợi RNA quấn vào nhau. Ở mỗi siRNA hai sợi tự tháo thành 2 sợi đơn thẳng, nên biến thành 2 RNA-sợi-đơn ssRNA, một sợi làm hành khách, một sợi làm hướng dẫn viên. Sợi hành khách tự tiêu hủy, còn sợi hướng dẩn thì gia nhập vào nhóm RNA làm câm gen tên RISC (RNA-induced silencing complex).
RNAi có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tế bào chống lại virus, cũng như cần thiết cho sinh trưởng tế bào, và mở rộng lãnh vực nghiên cứu cũng như áp dụng trong ciệc chữa trị nhiều bệnh, công nghệ sinh học và thuốc diệt côn trùng.. Chính nhờ khám phá RNAi rất quan trọng này cho ngành sinh học và y học hai ông được giải Nobel về Sinh lý & Y học năm 2006.
Mặc dầu RNAi rất được phỗ quát trên lý thuyết, nhưng khó áp dụng trong thực tiễn, như làm sao đưa RNAi chính xác vào gen mình mong muốn làm câm không hoạt động biểu hiện hay thông dịch tạo protein. Gần đây, công ty Benitec Biopharma phát minh một hổ trợ cho RNAi hiệu quả hơn bằng cách hướng dẫn RNAi đến mục tiêu, mang danh DNA-directed RNAi (ddRNAi). Sự khác biệt giữa hai phương pháp là ddRNAi làm tế bào tự sản xuất siRNA chứ không phải chích vào tế bào bằng siRNA nhân tạo.
Áp dụng quấy nhiễu RNAi rất đa dạng:
-Áp chế gen. Khi muốn nghiên cứu vai trò của một gen nào đó, các nhà nghiên cứu tạo một RNA-sợi-kép nhân tạo có công thức giống y gen đó. Chích vào tế bào hay cơ thể RNA nhân tạo này để làm câm gen muốn nghiên cứu.
-Áp dụng y học. Hiện nay đã sử dụng RNAi để thử nghiệm chữa trị bệnh thoái hóa điểm vàng võng mạc (macular degeneration) và hô hấp do virus (respiratory syncytial virus). RNAi cũng hiệu quả trong việc làm hoạt động lại thận bị hư ở chuột.
-Chống virus. Các nghiên cứu ở Đại Học Harvard chữa trị bịnh herpes simples virus type 2, HIV, hepatitis A, hepatitis B, cảm cúm Influenza, measles bằng cách làm câm các gen chủ động.
-Ung thư (cancer). Có tiềm năng cao chữa trị bằng cách lầm câm gen tạo ung bướu.
-Áp dụng trong công nghiệp sinh học. Tạo giống thuốc lá không chứa nicotine, cà phê không caffeine, loại hoa màu không gây dị ứng, tạo giống Arctic apple có trái không hóa nâu khi cắt khoanh, tạo giống cây chịu đựng được môi trường tệ hại. Tạo giống cây ra hoa trái sớm, lâu héo rũ, trái chín kéo dài không bị úng, bằng cách kìm hãm các gen chủ động.
- Thực phẩm. Tạo giống hoa màu chứa ít độc tố, hạt bông vải không có chất độc gossypol nhưng nhiều protein để ép dầu ăn, khoai mì không chứa chất độc cyanogenic.
-Thuốc diệt côn trùng. Nghiên cứu đang thực hiện sử dụng RNAi như là một loại thuốc diệt côn trùng. Tế bào trong bộ tiêu hóa của côn trùng hấp thụ dsRNA khi xịt lên lá và làm vô hiệu hóa các gen sinh trưởng của côn trùng. Kết quả thí nghiệm năm 2009, dsRNA diệt được 4 loại ruồi trái cây quan trọng nhất, trong lúc không diết các loại ruồi vô hại khác. Trung tâm nghiên cứu quốc tế về khoai tây International Potato Center ở Peru đang nghiên cứu diệt sùng khoai lang (sweet potato weevil). Đại công ty Monsanto sắp phát hành bắp giống chứa dsRNA làm vô hiệu và giết sâu đục rễ bắp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÁNH
-Wikipedia. RNA interference (RNAi). https://en.wikipedia.org/wiki/DNA-directed_RNA_interference
-Wikipedia. DNA-directed RNA interference (ddRNAi). https://en.wikipedia.org/wiki/DNA-directed_RNA_interference
-Benitec Biopharma. What is ddRNAi? http://www.benitec.com/technology/what-is-ddrnai
HẾT