Đột phá: CRISPR đã chọn được giới tính trước sinh với độ chính xác 100%

Thanh Long,   Theo Pháp luật & Bạn đọc 1 tháng trước

Bên cạnh những lợi ích tiềm năng, có những lo ngại rằng phương pháp này sẽ bị lạm dụng.

Có thể bạn đã biết một thực tế phũ phàng xảy ra trong ngành chăn nuôi. Khoảng 7 tỷ con gà trống sẽ bị giết chết mỗi năm, ngay từ khi mới nở trong các trang trại nuôi gà mái đẻ. Đó là bởi gà trống không cho lợi nhuận cao, lại chiếm mất không gian chuồng trại, thức ăn và thời gian nuôi nấng.

Các trang trại vì vậy chọn cách tiêu hủy chúng ngay từ khi mới sinh. Họ trả lương rất cao, lên tới hàng trăm triệu mỗi tháng cho những người công nhân chỉ làm nhiệm vụ soi lỗ huyệt gà, tìm ra những con trống và giết chúng.

Thực trạng này diễn ra nhức nhối đến mức Tổ chức Nghiên cứu Nông nghiệp và Thực phẩm (FFAR) Hoa Kỳ đã quyết định trao một giải thưởng lên tới 6 triệu USD, nghĩa là gấp 5 lần tiền thưởng của giải Nobel, cho ai nghĩ ra được phương pháp chấm dứt việc tiêu hủy gà con.

Đột phá: CRISPR đã chọn được giới tính trước sinh với độ chính xác 100% - Ảnh 1.

Bây giờ, một nhóm các nhà di truyền học phân tử tại Viện Francis Crick, Anh Quốc đang có hi vọng giành được giải thưởng đó. Trong một nghiên cứu mang tính đột phá, họ đã sử dụng kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR để tạo ra những con chuột chỉ đẻ con một bề, hoặc toàn con đực, hoặc toàn con cái với tỷ lệ chính xác 100%.

Bởi gen mà CRISPR nhắm tới cũng có mặt trên các loài động vật khác, nghiên cứu này được hi vọng sẽ mở ra một kỷ nguyên chăn nuôi có hiệu quả và năng suất cao vượt trội. Ở đó, chúng ta sẽ có những trang trại mà gà mái đẻ chỉ đẻ gà mái, lợn nái không sinh lợn đực và bò sữa chỉ đẻ ra bò sữa.

Nhưng nghiên cứu cũng bỏ ngỏ một tương lai, trong đó, CRISPR có thể bị lạm dụng để lựa chọn giới tính người. Hiện tại, luật pháp và đạo đức sinh học không cho phép bất cứ ai thực hiện hành vi này. Nhưng ở những biên giới tranh tối tranh sáng mà lĩnh vực chỉnh sửa gen đang tạo ra, có lý do để lo ngại CRISPR sẽ bị lạm dụng cho mục đích đó.

Lựa chọn giới tính: Một lĩnh vực nghiên cứu đang phát triển mạnh

Lựa chọn giới tính từ lâu đã là một mục tiêu mà cả ngành công nghiệp chăn nuôi và các nhà khoa học đều nhắm tới. "Trong 5 năm qua, đã có khoảng 25.000 bài báo được xuất bản trong đó sử dụng chuột có giới tính cụ thể", James Turner, nhà di truyền học phân tử tại Viện Francis Crick cho biết.

Ví dụ, các nghiên cứu ung thư vú thường chỉ sử dụng chuột cái và ngược lại ung thư tuyến tiền liệt chỉ sử dụng chuột đực. "Nếu chúng ta có thể ngăn chặn sự phát sinh của giới tính không được kiểm soát, con số động vật thí nghiệm được cứu sống sẽ lên đến hàng trăm nghìn".

Vì vậy trước đây, các nhà khoa học đã dùng đến một số phương pháp để khiến động vật chỉ sinh con một bề. Họ có thể phân loại tinh trùng theo trọng lượng nhiễm sắc thể, hoặc sử dụng hóa chất để đầu độc và làm chết phôi của một giới tính trước khi sinh.

Groundbreaking use of CRISPR selects sex of mice with 100% efficiency -  Quick Telecast

Trong một nghiên cứu được công bố cách đây 2 năm, một nhóm các nhà khoa học cũng từng sử dụng kỹ thuật CRISPR đã tạo ra những con chuột bị biến đổi gen, trong đó chúng đã có thể đẻ 4/5 lứa đều là con cái, nghĩa là đạt tỷ lệ chọn lựa giới lên tới 80%.

Nghiên cứu mới của Viện Francis Crick bây giờ được coi là một bước nhảy vọt, khi đã đưa được tỷ lệ chọn lựa giới tính lên tới 100%. Bằng chứng là họ đã tạo ra được những con chuột chỉ sinh ra con đực hoặc con cái trong tất cả các lứa sinh của mình.

Để làm được điều này, Turner và các đồng nghiệp đã dùng một kỹ thuật CRISPR 2 thành phần: Một phức hợp enzym có thể ví như "quả tên lửa" phá vỡ gen mục tiêu và một "RNA dẫn đường" cho quả tên lửa đó nhắm đến đúng vị trí thích hợp.

Mục tiêu cần nhắm tới ở đây chính là những phôi thai có giới tính không được chọn lọc. Tuner đã tìm thấy một gen có tên là Topoisomerase 1 (TOP1) trên đó. Gen này là chìa khóa cho quá trình phân chia tế bào trong phôi. Nếu bị quả tên lửa CRISPR nhắm tới, TOP1 sẽ bị vô hiệu hóa, dẫn đến sự dừng phân chia của phôi từ khi chúng mới có 16-32 tế bào.

Ví dụ, nếu muốn chuột chỉ sinh ra chuột cái, Tuner sẽ gắn enzym CRISRP lên nhiễm sắc thể Y của con đực và RNA dẫn đường lên nhiễm sắc thể X của con cái. Khi hai con chuột này giao phối với nhau, những phôi XY được tạo thành sẽ bị vô hiệu hóa gen TOP1 khiến chúng ngừng phát triển.

Trong khi đó, những phôi XX chỉ có RNA dẫn đường mà không chứa "quả tên lửa" CRISPR sẽ tiếp tục lớn lên bình thường để sinh ra chuột cái. Và bởi các phôi chuột đực đã chết trước khi làm tổ trong tử cung, những phôi chuột cái còn lại thậm chí đã có thêm không gian và chất dinh dưỡng để phát triển thành những con chuột khỏe mạnh hơn.

Trong trường hợp các nhà nghiên cứu muốn chỉ sinh ra chuột đực, họ chỉ cần gắn enzyme CRISPR lên nhiễm sắc thể X của chuột đực. Quá trình tương tự sẽ xảy ra, nhưng lần này, các phôi bị nhắm tới và vô hiệu hóa sẽ là phôi XX trong tử cung chuột mẹ.

Kết quả thử nghiệm phương pháp này trên tạp chí Nature Communications cho thấy nhóm nghiên cứu tại Viện Francis Crick đã tạo ra được những lứa chuột có độ chọn lọc giới tính chuẩn xác 100%.

Đột phá: CRISPR đã chọn được giới tính trước sinh với độ chính xác 100% - Ảnh 2.

Tiềm năng ứng dụng đi kèm những lo ngại

Ehud Qimron, một chuyên gia CRISPR tại Đại học Tel Aviv, cho biết: "Bài báo này rất ấn tượng. Nó cho thấy một giải pháp hiện đại để tạo ra các loài động vật đơn tính".

Bởi gen TOP1 có mặt ở nhiều loài động vật, nhóm nghiên cứu cho biết họ có thể áp dụng phương pháp này cho nhiều loài khác, bao gồm cả chim, cá và các loài thú lớn. Michael Wiles, một nhà di truyền học phân tử tại Phòng thí nghiệm Jackson, nói nó thậm chí sẽ giúp phục hồi các loài có nguy cơ tuyệt chủng.

Ví dụ trong một quần thể động vật còn quá ít con cái, hoặc con đực, các nhà bảo tồn có thể can thiệp CRISPR để giúp chúng có thêm bạn tình tiềm năng để duy trì nòi giống và phát triển. Một số nhà nghiên cứu nói rằng phương pháp này có thể giúp giải quyết nhiều tình huống khó xử về mặt đạo đức, chẳng hạn như tình trạng giết gà trống con trong các trang trại gà mái đẻ.

"Sự lựa chọn giới tính này được đưa ra trước khi con vật chào đời", Tak Mak, một nhà di truyền học tại Trung tâm Ung thư Princess Margaret cho biết. Bản thân ông cũng đang thực hiện nhiều nghiên cứu trên động vật về bệnh ung thư vú. Trong đó, Mak chỉ sử dụng chuột cái nên đã phải hy sinh tất cả những con đực. Công nghệ mới này "sẽ giúp xóa bỏ thực tế khó xử và kém hiệu quả này", ông nói.

Tuy nhiên, cũng như nhiều công nghệ chỉnh sửa gen khác, sử dụng CRISPR để chọn lọc giới tính động vật sẽ phải đối mặt với một rào cản trước khi có thể được thương mại hóa. Đó là sự chấp nhận của thị trường với các sản phẩm biến đổi gen.

Ngoài ra, vấn đề đạo đức sinh học cũng phải được xem xét. Thực tế là kỹ thuật này đã giết chết những phôi thai động vật của một giới tính từ rất sớm. Liệu điều đó có hợp lý hay không?

Sue Leary, chủ tịch của Tổ chức Nghiên cứu & Phát triển Giải pháp Thay thế, cho biết: "Bạn không thể giải quyết một vấn đề đạo đức bằng một vấn đề đạo đức khác, ở đây là kỹ thuật di truyền".

Researchers use gene-editing to create single sex mice litters

Về phần mà có thể nhiều người sẽ lo ngại: Liệu kỹ thuật này có thể được sử dụng trên phôi người để chọn lọc giới tính đứa trẻ được sinh ra hay không? Qimron cho rằng hiện nó chưa khả thi với con người.

Kỹ thuật CRISPR 2 bước này chỉ hoạt động tốt nhất với những loài đẻ nhiều con và thời gian mang thai ngắn. Chẳng hạn như chuột, chúng có thể sinh hàng chục con mỗi lứa và đẻ chỉ sau 3 tuần giao phối.

Việc thực hiện chỉnh sửa gen phôi người không chỉ vi phạm về mặt đạo đức khoa học, mà còn chưa được chứng minh là an toàn. Vì vậy, có lẽ không một nhà khoa học hay một bậc cha mẹ nào nào muốn thử nghiệm kỹ thuật chọn lọc giới này trên người, ít nhất là ở thời điểm hiện tại.

Tham khảo Science

Tin cùng chuyên mục
Xem theo ngày

NỔI BẬT TRANG CHỦ