Ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gien trong cải tạo giống cây trồng

Tiến sĩ Tô Thị Mai Hương (ngoài cùng bên trái) trao đổi với các cộng sự trong nhóm nghiên cứu.

Với ưu điểm là dễ dàng thiết kế và ứng dụng, hiệu quả chỉnh sửa gien cao, hệ thống CRISPR/Cas đang được ứng dụng rộng rãi trên nhiều đối tượng nghiên cứu khác nhau như vi sinh vật, thực vật, động vật và cả trên tế bào người.

Năm 2020, giải thưởng Nobel về hóa học đã được trao cho hai nhà khoa học của Pháp và Mỹ, những người đã đặt nền móng cho việc phát triển và ứng dụng thành công hệ thống CRISPR/Cas9 trong nghiên cứu chỉnh sửa hệ gien. Hiện, các nhà khoa học trên thế giới đang tiếp tục cải tiến và phát triển hệ thống này nhằm phục vụ các nghiên cứu sâu hơn về biểu hiện của gien, điều hòa hoạt động của gien, nâng cao tính đặc hiệu của hệ thống, cũng như tạo ra các thế hệ CRISPR/Cas mới để có thể chỉnh sửa một cách chính xác các vùng gien quan tâm.

Tại Việt Nam, Viện Công nghệ sinh học và Trường đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội thuộc nhóm những đơn vị đầu ngành về công nghệ tế bào và công nghệ gien thực vật đã nhanh chóng hợp tác, tiếp cận, phát triển công nghệ chỉnh sửa gien thông qua hệ thống CRISPR/Cas từ rất sớm.

Tiến sĩ Đỗ Tiến Phát (Viện Công nghệ sinh học) đã tham gia nghiên cứu và phát triển hệ thống CRISPR/Cas trong chỉnh sửa hệ gien thực vật tại một phòng thí nghiệm uy tín về công nghệ gien và sinh học phân tử ở Mỹ. Khi trở lại Việt Nam công tác, Tiến sĩ Đỗ Tiến Phát tiếp tục phát triển và ứng dụng thành công công nghệ này trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau, như đậu tương, lúa, cà chua, thuốc lá, dưa chuột...

Tiến sĩ Tô Thị Mai Hương (Trường đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội) được đào tạo về công nghệ chỉnh sửa gien thông qua các khóa tập huấn của Trung tâm Hợp tác quốc tế về nghiên cứu nông nghiệp vì sự phát triển (CIRAD) và Viện Nghiên cứu phát triển (IRD) tại Montpellier (Pháp).

Tiến sĩ Tô Thị Mai Hương cũng hợp tác với Trường đại học Quốc gia Gyeongsang (Hàn Quốc) nhằm học hỏi thêm công nghệ chỉnh sửa gien chính xác base-editing và prime editing. Hiện nay, các thành viên trong nhóm nghiên cứu đã hoàn toàn làm chủ công nghệ chỉnh sửa hệ gien thông qua hệ thống CRISPR/Cas9 và ứng dụng thành công trong các chương trình dự án hợp tác nghiên cứu chung của hai đơn vị.

Cụ thể, các thành viên của Viện Công nghệ sinh học và Trường đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội đã ứng dụng hệ thống CRISPR/Cas9 phục vụ nghiên cứu chức năng gien mới. Nhờ kế thừa một bộ sưu tập gần 200 giống lúa bản địa đã được giải trình tự, nhóm nhiên cứu đã phát hiện được rất nhiều gien triển vọng có khả năng đáp ứng các điều kiện bất lợi của môi trường như hạn, mặn, thiếu hụt các yếu tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượng.

Công nghệ CRISPR/Cas9 cũng đã được áp dụng thành công trong việc xác định chức năng các gien mới tham gia quá trình phát triển của bộ rễ lúa. Nhóm đang tiếp tục triển khai công nghệ này nhằm nghiên cứu các gien có vai trò quan trọng trong sự phát triển và hình thành lông hút trên rễ cây dưa chuột, khả năng hấp thụ phân bón phosphate ở cây lúa...

Ngoài ra, trong những năm qua, các thành viên trong nhóm nghiên cứu đã phát triển và ứng dụng thành công hệ thống CRISPR/Cas9 trong nâng cao tính chống chịu và cải thiện các tính trạng quý của cây trồng quan trọng ở Việt Nam, như cải thiện chất lượng hạt đậu tương, nâng cao tính kháng bệnh vi-rút trên cây thuốc lá, đu đủ.

Hiện tại, nhóm tiếp tục phát triển công nghệ này trong nâng cao tính chống chịu với bệnh do nấm phấn trắng trên đậu tương, dưa chuột; tăng cường tính chịu mặn hay thiếu hụt dinh dưỡng của cây lúa; nâng cao giá trị dinh dưỡng của quả cà chua; tăng năng suất ngô.

Khác với việc chuyển gien thông thường vẫn để lại các trình tự gien ngoại lai, công nghệ chỉnh sửa gien có thể tạo ra những đột biến giống như những đột biến tự nhiên, mang theo tính trạng quan tâm và không chứa bất cứ thành phần DNA ngoại lai trong hệ gien. Do vậy, các sản phẩm tạo được có triển vọng cao trong ứng dụng vào thực tế sản xuất.

Chia sẻ về định hướng phát triển công nghệ này trong tương lai, Tiến sĩ Đỗ Tiến Phát cho biết, các nhà khoa học của hai đơn vị đã trao đổi và tiếp tục xây dựng các chương trình dự án kết hợp nhằm phát triển và thúc đẩy khả năng khai thác công nghệ này trong phục vụ các nghiên cứu cơ bản và ứng dụng trong tương lai. Đến nay, một số quốc gia đã chấp nhận việc sử dụng một số sản phẩm từ chỉnh sửa gien như Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc. Các nhà hoạch định chính sách của Việt Nam đang tiếp cận vấn đề này và hy vọng sẽ sớm có các chính sách cụ thể để các nghiên cứu được ứng dụng trong sản xuất, phục vụ cộng đồng.

Theo nhandan.vn