Những khả năng kỳ lạ của chuột biến đổi gen

Điều trị bệnh qua nghiên cứu cấu trúc gen ở chuột

Đặc điểm sinh lý và di truyền học của chuột rất gần với con người. Sau các dự án giải mã bộ gen chuột và bộ gen người, các nhà khoa học đã chứng mình rằng 90% bộ gen của chuột giống với bộ gen người. 

Trong gần 2 thập niên gần đây, họ nâng cấp mô hình nghiên cứu chuột lên một tầm cao mới là có thể làm thay đổi cấu trúc gen trong chuột để gây ra các bệnh lý giống như bệnh lý ở người. Từ đó, các nhà nghiên cứu có thể khảo sát tiến trình bệnh lý và mục đích cuối cùng là tìm ra một phương thức điều trị hiệu quả cho người bệnh. 

Với bệnh Alzheimer, do sự lắng đọng của các mảng protein có amyloid trên bề mặt não làm cho bệnh nhân mất trí nhớ. Sử dụng chuột chuyển gen đã có thể tái hiện lại mô hình bệnh lý này và các nhà nghiên cứu tiến hành khảo sát tác dụng của thuốc điều trị bệnh Alzheimer. Một nghiên cứu cho thấy, sử dụng một loại vaccine có chứa các protein amyloid biến thể cho chuột bị bệnh có khả năng làm chậm tiến trình bệnh này.

Mặt khác, những hiểu biết của chúng ta về vai trò các yếu tố môi trường có tác động như thế nào đến yếu tố di truyền và gây đột biến gen gia tăng nguy cơ ung thư là đều thông qua mô hình nghiên cứu trên chuột. 

Các nhà khoa học đã tạo ra được giống chuột có khả năng kháng ung thư do thiếu khả năng sản xuất một protein vòng D1, một hợp chất tăng cao trong số các bệnh nhân ung thư vú. 

Còn nghiên cứu do Viện Wellcome Trust Sanger thực hiện đã phát hiện ra một đích sinh học mới cho các thuốc để giảm sự di căn của khối u ở bệnh nhân ung thư. Nghiên cứu được thực hiện trên chuột biến đổi gen đã tìm thấy 23 gen có liên quan tới di căn ung thư. 

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng loại bỏ gen Spns2 gây ra sự thay đổi lớn nhất, làm giảm khoảng 4 lần sự di căn của khối u tới phổi. Ngay cả hai nhà khoa học Mỹ William Kaelin, Gregg Semenza và giáo sư người Anh Peter Ratcliffe đã giành giải Nobel Y sinh 2019 nhờ nghiên cứu khám phá về cách tế bào cảm nhận và thích ứng với sự thay đổi mức độ oxy sẵn có để tìm ra một phương pháp có khả năng chữa khỏi ung thư, thiếu máu và rất nhiều bệnh khác. 

Sử dụng chuột biến đổi gen, giáo sư Gregg Semenza phát hiện rằng các phân đoạn ADN gần gene EPO kiểm soát sự phản ứng của tế bào khi mức oxy xuống thấp. Ông William Kaelin và Peter Ratcliffe tiếp tục phát triển nghiên cứu của ông trên cơ sở hiểu biết của Gregg Semenza.

Trong một công trình khoa học của Đại học Temple được công bố trên tạp chí Nature Communications, qua một khám phá đột phá, các nhà nghiên cứu đã loại bỏ thành công ADN HIV-1, virus gây ra bệnh AIDS, từ bộ gene của chuột thí nghiệm. 

Các nghiên cứu trên chuột đã chỉ ra rằng có thể loại bỏ virus HIV khỏi bộ gen của chuột bằng cách kết hợp công cụ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 với một loại thuốc thử nghiệm mới. Đây hứa hẹn là một bước tiến xa trong cuộc chiến chống lại HIV và AIDS nhưng có thể sẽ cần nhiều nỗ lực hơn trước khi các thử nghiệm lâm sàng được bắt đầu.

Dò mìn bằng chuột biến đổi gen

Chuột phát hiện phần lớn mùi nhờ khoảng vài nghìn tế bào thần kinh cảm nhận mùi trong mũi. Kỹ thuật biến đổi gen khiến số lượng tế bào thần kinh cảm nhận mùi tăng lên tới một triệu nên khả năng phát hiện mùi thuốc nổ Dinitrotoluene (DNT) của chúng tăng lên. 

Chính Tiến sĩ Charlotte D'Hulst, một nhà nghiên cứu của Đại học City tại New York (Mỹ) cùng các đồng nghiệp biến đổi gen ở những con chuột để tăng khả năng phát hiện mùi thuốc nổ DNT của chúng lên 500 lần. Với khứu giác nhạy gấp 500 lần chuột thường, những con chuột biến đổi gen có thể trở thành công cụ phá mìn hiệu quả của con người.

Các thử nghiệm cho thấy chuột biến đổi gen có thể phát hiện lượng thuốc nổ cực nhỏ trong phòng thí nghiệm. Hai con chuột có thể phát hiện toàn bộ mìn trong một khu vực có diện tích 300m2 trong 2 giờ. Nếu hai chuyên gia rà mìn làm việc trên khu vực tương tự, họ sẽ hoàn thành công việc trong hai ngày. 

Do chuột có trọng lượng nhỏ nên nếu chúng giẫm lên mìn thì mìn sẽ không nổ. Những chip điện tử siêu nhỏ được cấy dưới da chuột sẽ phát tín hiệu tới máy tính khi chúng phát hiện mùi của thuốc nổ. Những chuyên gia phá mìn sẽ căn cứ vào vị trí của chuột để xác định vị trí của mìn, nhờ đó họ giảm thiểu nguy cơ thương vong.

Apopo, tổ chức từ thiện tại Bỉ, từng huấn luyện thành công chuột túi lớn châu Phi thành những con vật có khả năng dò mìn. Tuy nhiên, quá trình huấn luyện chuột túi lớn châu Phi kéo dài tới 9 tháng. Ngược lại, chuột biến đổi gene của Đại học City có thể phát hiện mìn dù không được huấn luyện. 

Các nhà khoa học cũng có thể dễ dàng thay đổi các tế bào quan trọng trong mũi của chuột nhà giúp chúng nhạy với các hóa chất như TNT. Điều này đồng nghĩa chúng có khả năng phát hiện thuốc nổ ngay từ khi sinh ra.