Cải tạo giống nòi nhờ giải mã gene

“Cải tạo giống nòi”! Chỉ đọc cụm từ này đã ngạc nhiên. Cải tạo giống nòi nhờ giải mã genecàng làm cho người đọc, kể cả tôi, ngạc nhiên hơn. Ấy thế mà Việt Nam đang có một dự án như thế!  Theo những gì tôi biết, cho dù toàn bộ gene của người được giải mã, thì việc làm cho người Việt thông minh hơn hay tốt hơn về mọi mặt (nghe cứ như là genetic utopia) là việc làm gần như không tưởng.

Nghiên cứu về di truyền và gene rất thú vị. Mỗi chúng ta trên hành tinh này là một cá thể đặc thù (unique), hiểu theo nghĩa không ai giống ai. Cho dù hai người cùng chủng tộc, cùng độ tuổi, cùng chiều cao, cùng sở thích, v.v. nhưng có khi rất khác nhau về bệnh tật. Tuy hai người đó “chia sẻ” những yếu tố cá nhân như thế, nhưng có thể họ rất khác nhau về cấu trúc genes. Do đó, vấn đề đặt ra là những khác biệt về cấu trúc gene đó có thể giải thích tại sao một người thì mắc bệnh, còn người kia thì không. Ý tưởng rất đơn giản! Nếu tìm được gene như thế thì chúng ta cũng có thể tìm gene liên quan đến chiều cao, cân nặng, mắt mũi, chỉ số thông minh, xu hướng tội phạm, v.v. Nhưng làm sao để tìm gene cụ thể có liên hệ đến bệnh là một câu hỏi thách thức biết bao nhiêu thế hệ nhà khoa học.

Rất nhiều cách tiếp cận và phương pháp đã được phát triển và ứng dụng, nhưng tỉ lệ thành công thì rất thấp. Chúng ta có thể tìm gene cho những bệnh hiếm, những bệnh chỉ do đột biến của một gene (gọi là monogenic diseases) qua những phương pháp như phân tích liên kết (tức linkage analysis), và trong thực tế đã rất thành công. Nhưng đối với các bệnh phức hợp, những bệnh mà dân chuyên môn gọi là complex diseases hay multifactorial diseases, thì rất khó khăn. Những bệnh này bao gồm ung thư, tiểu đường, loãng xương, nhồi máu cơ tim, v.v. thường do nhiều yếu tố gây nên. Những yếu tố này có thể liên quan đến môi trường, nhưng cũng có thể có gene ảnh hưởng. Phương pháp phân tích liên kết không thành công mấy trong việc tìm gene cho các bệnh phức hợp.

Mấy năm gần đây, có một phương pháp mới, gọi là genomewide association study (gọi tắt là GWAS). Mỗi chúng ta có khoảng 25 ngàn gene (và con số này thực sự thay đổi hàng năm khi có phát hiện mới). Tưởng tượng mỗi gene là một đường dài, trên đường đó có nhiều bản chỉ đường. Mỗi gene có nhiều triệu bảng chỉ đường như thế, mà chúng ta tạm đặt tên là SNP (viết tắt của single nucleotide polymorphism). Tuy cách ví von này không chính xác, nhưng cứ tạm hiểu SNP như là một bảng chỉ đường cho tiện. Với phương pháp GWAS, chúng ta có thể phân tích hàng trăm ngàn SNP, thậm chí 1 triệu SNP (như mới đây) cho mỗi cá nhân. Nếu chúng ta có 2 nhóm cá nhân, một nhóm bệnh và một nhóm không bệnh, thì vấn đề là trong số 1 triệu SNP đó, SNP nào có liên quan đến bệnh? Câu hỏi đơn giản như thế, nhưng trả lời thì không dễ chút nào.

Hiện nay, có hàng ngàn nhóm nghiên cứu trên thế giới đang tìm câu trả lời. Nhóm của tôi là một trong những nhóm như thế. Và, kinh nghiệm thực tế cho thấy GWAS có thể phát hiện gene liên quan đến bệnh, nhưng những gene này giải thích chỉ vài phần trăm khác biệt giữa các cá nhân. Chẳng hạn như bệnh loãng xương, với 50 genes, chúng tôi chỉ giải thích được khoảng 5% khác biệt về mật độ xương và cũng không tiên lượng được ai bị gãy xương hay không. Hiện tượng này đã được ghi nhận khá lâu, và được đề cập đến như là “missing heritability”. Giả thuyết đặt ra là có lẽ vì cách chúng ta phân tích còn quá đơn giản, chưa xem xét đến khả năng tương tác giữa các genes – gọi là gene-gene interactions. Gene có thể ảnh hưởng đến bệnh, nhưng không ảnh hưởng độc lập mà còn tuỳ thuộc vào gene khác. Thử tưởng tượng, nếu chúng ta có 3 SNP, thì có ít nhất là 2^3 = 8 mối tương tác, nếu có 1 triệu SNP, thì có tối thiểu 2^1,000,000 tương tác! Máy tính nào có thể giải được? Cách đây không lâu, một nghiên cứu sinh người Việt trong nhóm của tôi là Ngọc Bích đã cố gắng dùng phương pháp phân tích tương tác trên vài chục SNP, và cũng phát hiện vài mối liên hệ thú vị, nhưng vẫn không giải thích được tất cả ảnh hưởng của gene.

Tuần vừa qua có một công trình nghiên cứu hết sức thú vị của Eric Lander công bố trên PNAS. Họ dùng phương pháp toán (phải đọc phần supplement của họ mới thấy công trình này qui mô như thế nào) để chứng minh rằng những gì chúng ta ước tính hệ số di truyền (heritability index) là … sai. Họ cho rằng genes không có ảnh hưởng lớn như chúng ta tưởng! Họ cũng chứng minh điều mà người trong ngành đều biết là: vì không xem xét đến ảnh hưởng tương tác giữa các gene nên các genes phát hiện gần đây giải thích chỉ vài phần trăm bệnh tật.Nhưng dĩ nhiên, đây chỉ là toán học, không nói lên được thực tế; chúng ta cần nhiều nghiên cứu thực nghiệm để trả lời câu hỏi về tầm ảnh hưởng của gene. Thật ra, vấn đề còn phức tạp hơn vì chúng ta phải xem xét đến mối tương tác giữa gene và yếu tố môi trường nữa, nhưng trong thực tế vì quá phức tạp, nên chưa ai làm được.

Nói tóm lại, nghiên cứu về gene tuy có nhiều tiến bộ, nhưng những tiến bộ này đặt ra nhiều câu hỏi, hơn là giải đáp được câu hỏi. Cho đến nay, chưa ai có thể áp dụng thành quả nghiên cứu gene để chẩn đoán hay tiên lượng các bệnh phức hợp, chứ chưa nói đến điều trị bằng gene. Chúng ta còn chưa biết đầy đủ genes nào có liên quan đến đặc tính và bệnh tật ở người; chúng ta chưa biết cơ chế gene gây bệnh như thế nào; chúng ta chưa biết nếu can thiệp vào gene thì có hiệu quả hay không; chúng ta còn rất rất nhiều điều chưa biết. Ở Việt Nam, nghiên cứu về gene còn trong giai đoạn “phôi thai”, thiếu thiết bị và thiếu chuyên gia có kinh nghiệm trầm trọng. Nhiều khi phân tích gene đơn giản mà còn rất khó khăn và có khi làm không được. Trong điều kiện bất định về tri thức như thế mà có người đòi “cải tạo nòi giống” thì e rằng quá tự tin, nếu không muốn nói là một viễn tưởng không bao giờ có thật. Tôi nghĩ đồng nghiệp nghiên cứu về gene ở nước ngoài mà nghe đến dự án này chắc họ chỉ … mỉm cười.

Thông thường, chúng ta làm việc nhỏ trước khi làm việc lớn, cũng như tập đi trước khi tập chạy. Nhưng không hiểu sao ở Việt Nam ta, người ta thích làm việc lớn trước khi làm việc nhỏ! Thấy người ta làm gì mình cũng cố gắng làm cho được, nhưng không nghĩ đến thực lực và ý nghĩa của việc làm.  Chiếm một cái đỉnh nào đó là một chuyện, nhưng có giữ được đẳng cấp của cái đỉnh đó hay không là một chuyện khó khăn hơn nhiều vì nó đòi hỏi nội lực phải rất tốt.  Không có nội lực mà chỉ nghĩ đến cách “đi tắt đón đầu” thì rất khó thành công, hay có thành công thì cũng cỉ là nhất thời, chứ khó có thể sustainable hay duy trì lâu dài được.

NVT

====

http://khoahoc.baodatviet.vn/Home/KHCN/Cai-tao-giong-noi-Viet-Nam-nho-giai-ma-he-gene/20126/219479.datviet

Cải tạo giống nòi Việt Nam nhờ giải mã hệ gene

Giải mã hệ gene không chỉ giúp phát hiện, chẩn đoán và điều trị bệnh mà còn tìm kiếm được các gene tốt nhằm cải tạo giống nòi. Nếu được đầu tư bài bản, đến năm 2015, nước ta có thể thực hiện giải mã hệ gene khoảng 100 người Việt Nam.

PGS.TS Nông Văn Hải, Viện Công nghệ sinh học cho biết như trên tại buổi làm việc giữa Bộ KH-CN Việt Nam với Viện KH-CN Việt Nam về “Dự án khả thi giải trình tự và phân tích bộ gene người Việt Nam” được tổ chức tại Hà Nội ngày 27/6.

Tìm gene tốt Theo PGS.TS Nông Văn Hải, từ những năm 80 của thế kỷ trước, trên thế giới đã có các chương trình, dự án giải mã gene như dự án Genome người do Mỹ đứng đầu với khoảng 20 nước và vùng lãnh thổ tham gia, thực hiện trong 15 năm (1989-2003) đã giải mã hoàn chỉnh hệ gene người của 5 cá thể đại diện 5 chủng tộc người trên thế giới.

Gần đây, dự án 1000 hệ gene quốc tế do Anh, Mỹ và nhiều nước khác thực hiện nhằm giải mã, phân tích đặc điểm hệ gene của 1000 cá thể người trên thế giới, đến nay đã giải mã xong 4 người, trong đó có 2 người Trung Quốc. Đặc biệt, từ năm 2007, Trung Quốc đã bắt đầu dự án “Hệ gene người Trung quốc” nhằm mục tiêu giải mã được 100 bộ gene cá thể người Trung Quốc. Đến nay, Trung Quốc cũng đã giải mã xong 2 người và kế hoạch là sẽ giải mã được 10.000 người rồi có thể lên đến hàng triệu người trong những năm tiếp theo. Trung Quốc cũng là nước đã đầu tư hàng trăm thiết bị giải mã gene thế hệ mới, hiệu năng cao, các máy tính khổng lồ siêu tốc phục vụ cho phân tích gene, trên 160 máy đọc trình tự gene. Trung Quốc đã vượt Pháp và Đức về đầu tư trang thiết bị giải mã gene, đứng vị trí thứ 4 trên thế giới về cơ sở vật chất và trở thành cường quốc thứ 7 trong số 16 quốc gia đi đầu trong lĩnh vực nghiên cứu hệ gene người.

PGS.TS Hải cũng cho biết, kết quả nghiên cứu từ các dự án, chương trình cho thấy, các chủng tộc, các cá thể người giống nhau đến 99,9% và chỉ khác nhau về một tỷ lệ rất nhỏ (0,1%) về cấu trúc hệ gene. Tuy nhiên, phần khác biệt rất nhỏ này lại có ý nghĩa quyết định đối với đặc điểm nhân chủng học, sức khỏe giống nòi của cả một dân tộc, là yếu tố di truyền liên quan đến sức khỏe của mỗi cá thể. 

Tại Việt Nam, Phòng Thí nghiệm trọng điểm công nghệ gene, Viện Công nghệ sinh học (Viện KH-CN Việt Nam) giải mã thành công hệ gene ty thể hoàn chỉnh người, đại diện cho 3 dân tộc đông dân là Kinh, Tày, Mường, mỗi dân tộc 3 cá thể. Ngoài ra, đã giải mã hàng chục gene khác của người, ứng dụng phân tích gene ty thể để giám định hài cốt liệt sỹ. Viện cũng đang tiến hành một số nghiên cứu phân lập và biểu hiện gene người có giá trị làm dược phẩm, kít chẩn đoán bệnh.

“Việc giải mã, so sánh toàn bộ hệ gene biểu hiện (exome) của một số người mắc các bệnh như các bệnh di truyền, bệnh ung thư, tiểu đường, tim mạch… ở Việt Nam giúp phát hiện các chỉ thị phân tử cho chẩn đoán và điều trị bệnh. Bên cạnh đó, giải mã hệ gene của các cá thể có thể trạng tốt, tuổi thọ cao (trên 100 tuổi), các tài năng đặc biệt về thể thao, toán học, âm nhạc, khoa học, quản lý… sẽ tìm kiếm được các gene có liên quan nhằm cải tạo giống nòi” PGS Nông Văn Hải nói.

Đề xuất lập Viện Nghiên cứu hệ gene PGS.TS Trương Nam Hải, Viện trưởng Viện Công nghệ sinh học cho rằng, việc nghiên cứu cấu trúc và chức năng toàn bộ các gene cơ thể là một vấn đề khoa học cơ bản có định hướng ứng dụng hết sức quan trọng. Đặc biệt, mỗi nước phải đầu tư giải mã hệ gene cho người của dân tộc mình và khó ai có thể làm hộ, làm thay.

Theo PGS.TS Nông Văn Hải, để thực hiện mục tiêu, từ nay đến năm 2015 cần phải thành lập ngay Viện Nghiên cứu hệ gene (Genome) thuộc Viện KH-CN Việt Nam với quy mô từ 20- 30 người là các chuyên gia về hệ gene. Viện Nghiên cứu hệ gene sẽ được đầu tư trang thiết bị cần thiết, hiện đại để thực hiện việc giải mã và phân tích hệ gene người Việt Nam. Đến năm 2020, nâng cấp Viện Nghiên cứu hệ gene thành đơn vị nghiên cứu quốc gia thuộc Viện KH-CN Việt Nam với nhân sự từ 50-70 người và đến năm 2030 nâng cấp quy mô Viện Nghiên cứu hệ gene lên mức từ 150-180 người.

Tại buổi làm việc, Thứ trưởng Bộ KH-CN Lê Đình Tiến cho rằng, nghiên cứu hệ gene người Việt Nam có giá trị khoa học và thực tiễn lớn. Việt Nam với dân số hiện nay xấp xỉ 87 triệu người với 54 dân tộc anh em, Viện KH-CN Việt Nam cần xây dựng ngay một chiến lược lâu dài và chương trình cụ thể về nghiên cứu ứng dụng liên quan đến hệ gene và sức khỏe giống nòi người Việt Nam.

Hệ gene hay còn gọi là bộ gene (tập hợp toàn bộ các gene) của người có một cấu trúc hết sức tinh vi và phức tạo bao gồm 2 thành phần. Hệ gene nhân (tế bào) kích thước khoảng 3,2 tỷ đơn vị chiều dài, được gọi là nucleotide hoặc cặp bazơ (bp) và hệ gene ty thể chứa gần 16500 cặp bazơ (ở người).

Minh Cường

Nguồn Tin: GSTS Nguyễn Văn Tuấn