Lần đầu tiên quá trình chỉnh sửa gene CRISPR được quay lại
Video được ghi lại bằng mũi dò có kích thước chỉ bằng 1 nguyên tử.
Bạn có muốn tận mắt chứng kiến một trong những điều kì diệu nhất của khoa học thế kỷ 21 không? Hãy xem video này. Nó là quá trình protein Cas9 cắt đôi một đoạn DNA bằng cơ chế CRISPR. Đây là lần đầu tiên quá trình này được quay lại thành một video thời gian thực.
Trước đây, các nhà khoa học biết CRISPR làm việc, nhưng chưa bao giờ tận mắt chứng kiến điều đó. Hóa ra, chỉnh sửa gene là như thế này đây:
Quá trình protein Cas9 cắt đôi một đoạn DNA được ghi lại trong thời gian thực.
Đoạn video này đã được trình chiếu tại hội nghị CRISPR 2017 ở Montana, Hoa Kỳ bởi nhà sinh học cấu trúc Osamu Nureki làm việc tại Đại học Tokyo.
“Tôi đang ngồi ở phía trước hội trường khi đó, và rồi tôi đã nghe được những tiếng nín thở kinh ngạc từ mọi người phía sau”, nhà sinh vật học Sam Sternberg thuật lại giây phút ngỡ ngàng của mình.
Trong những năm gần đây, CRISPR-Cas9 đã tạo ra một làn sóng trong lĩnh vực nghiên cứu di truyền. Nó thể hiện là một công cụ chỉnh sửa gen giá rẻ nhưng hiệu quả, cho độ chính xác cực kỳ cao. CRISPR-Cas9 khai thác một phần cơ chế hệ miễn dịch của vi khuẩn, trong đó chứa các đoạn trình tự lặp CRISPR trong bộ gen.
Khi vi khuẩn bị nhiễm DNA ngoại lai, nó sẽ chèn đoạn DNA ngoại lai này vào vùng CRISPR trong bộ gen của mình. Vi khuẩn sau đó sẽ phiên mã chúng thành một số RNA “chỉ điểm”. RNA này nói cho protein Cas biết đâu là DNA ngoại lai đang xâm nhập vi khuẩn. Sau khi tìm thấy chúng, Cas giống như một chiếc kéo tự động sẽ cắt tan DNA ngoại lai để bảo vệ sự an toàn cho vi khuẩn.
Cơ chế cắt gene của hệ thống CRISPR-Cas9 đã thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học. Năm 2012, họ đã chứng minh được tiềm năng của hệ thống này, bằng cách cố ý mã hóa CRISPR với một DNA cụ thể. Sau đó, hệ thống có thể cắt các gene ở đúng đoạn DNA mục tiêu, mở ra cơ hội chỉnh sửa gene vô cùng chính xác.
Video mô phỏng lại quá trình CRISPR-Cas9 cắt ghép DNA.
Kỹ thuật CRISPR/Cas9 đã hoạt động trên nhiều loài, không chỉ vi khuẩn. Các nhà khoa học đã thử sử dụng nó để điều trị bệnh di truyền ở chuột, thay đổi màu sắc của hoa, loại bỏ virus HIV trong tế bào động vật sống, làm chậm tế bào ung thư và thậm chí là chỉnh sửa gen phôi ngườiđể loại bỏ những gen gây bệnh.
Mặc dù vậy, từ trước tới nay, quan sát thực tế quá trình CRISPR chưa bao giờ được tiến hành. Các nhà khoa học biết chúng hoạt động, chỉ sau khi chúng đã hoạt động và cho kết quả. Một mặt nào đó, nó khiến cho những lý thuyết về CRISPR chỉ là giả thuyết. Quá trình cắt gene đơn giản là quá nhỏ bé để có thể được nhìn thấy và quay lại.
Phải tới tận khi video đầu tiên này được thực hiện, chúng ta mới có cơ hội tận mắt chứng kiến điều kì đã xảy ra như thế nào, bên trong các gen được chỉnh sửa. Để quay lại quá trình này, Nureki và đội của ông đã sử dụng một kính hiển vi lực nguyên tử tốc độ cao.
Nó là một thiết bị không hoạt động trên cơ chế quang học đơn thuần, mà gồm một đầu dò với mũi cực kỳ nhỏ, chỉ nhỏ bằng một nguyên tử. Đầu dò được quét qua bề mặt mẫu vật và khi nó đến gần sẽ tương tác với các nguyên tử khác bằng lực Van der Waals.
Cơ chế hoạt động của kính hiển bị lực nguyên tử.
Van der Waals là một lực phân tử, sinh ra bởi sự phân cực điện tử, sẽ làm thanh gắn đầu dò rung động. Tín hiệu này được một laser ghi lại và từ đó tái tạo lại hình ảnh trên bề mặt quét.
Hiểu đơn giản, nguyên lý hoạt động của kính hiển vi lực nguyên tử giống như một họa sĩ nhắm mắt rồi sờ lên mẫu vật, sau đó vẽ lại chính xác thứ mà ông sờ thấy. Chỉ có điều, khi laser là thứ được dùng để vẽ lại hình ảnh đầu dò nguyên tử “sờ” được, nó là một quá trình khách quan và không phụ thuộc vào chủ quan của một họa sĩ nào cả.
Video mà các nhà khoa học Nhật Bản ghi lại được quá trình CRISPR làm việc được đăng tải trên Twitter của một thành viên trong nhóm, Hiroshi Nishimasu. Trong đó, thứ màu vàng như cục bông gòn mà bạn thấy chính là các protein Cas9. Sợi màu nâu chính là DNA. Protein Cas9 đã cắt đôi đoạn DNA trong một vài giây.
Toàn bộ đoạn video kéo dài khoảng 10 giây là những hình ảnh khoa học đầu tiên, và tuyệt vời nhất về kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR, mà chúng ta được chứng kiến trong thế kỷ 21.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Dấu hiệu sùi mào gà và cách phòng trị
Theo bác sĩ Trà Anh Duy, sùi mào gà hay còn gọi bệnh mồng gà, mụn cóc sinh dục, thường xuất hiện tại cơ quan sinh dục nam giới và phụ nữ do virus HPV gây ra.
Mẹo chọn đồ ăn khô ngon
Bài viết dưới đây, chúng tôi xin giới thiệu đến các bạn một vài cách để lựa chọn mua thực phẩm khô chất lượng nhất!
Đi tiểu liên tục và nhiều hơn bình thường, báo hiệu bệnh gì?
Đi tiểu là nhu cầu thiết yếu của mọi người và rất cần thiết. Nhưng nếu đi tiểu nhiều và liên tục thì có thể bạn đang mắc một số bệnh nguy hiểm.
Những căn bệnh kỳ lạ, hiếm gặp nhất trên thế giới
Cơ thể của con người là một cỗ máy có cấu trúc vô cùng phức tạp và khi những "cỗ máy" này hỏng thì cũng theo những cách vô cùng phức tạp, lạ lùng mà nhiều khi khoa học cũng chưa thể lý giải...
Ý nghĩa mâm ngũ quả trong văn hóa 3 miền
Mâm ngũ quả là một phần không thể thiếu trong ngày tết cổ truyền của người Việt Nam. Trước là thờ cúng tổ tiên, sau là ước mong năm mới được an khang, thịnh vượng hơn năm trước.
Cách sơ cứu người ngộ độc rượu
Khi bị ngộ độc rượu, người bệnh thường bị giảm và mất khả năng vận động tự chủ, nhiều trường hợp nặng có thể nguy hiểm đến tính mạng nếu không được cấp cứu kịp thời.
