Các nhà khoa học thuộc Đại học New York (Mỹ) và Đại học Edinburgh (Anh) lần đầu tiên tổng hợp thành công nhiễm sắc thể (NST) của một sinh vật nhân chuẩn. Kết quả này được xem là bước ngoặt lớn trong lĩnh vực công nghệ sinh học, mở đường cho việc sản xuất các loại thuốc mới, thực phẩm và nhiên liệu sinh học từ nhiễm sắc thể nhân tạo có nguồn gốc từ sinh vật sống.

Cấu trúc NST III của nấm men sau khi được “thiết kế lại”, bao gồm các đoạn ADN mới tốt hơn. Ảnh: Livescience

Trước đây, NST nhân tạo đã từng được phát triển trên các sinh vật đơn giản như vi khuẩn, vi-rút nhưng dưới hình thức sao chép gần như nguyên trạng từ NST tự nhiên. Còn trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã tái cấu trúc một bộ NST mới phức tạp từ nguyên liệu ban đầu và chứng minh chúng có thể hoạt động bình thường khi được cấy vào một sinh vật sống là nấm men, vốn đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất bia rượu, bánh mì và trong công nghệ sinh học. Lý do các nhà khoa học sử dụng nấm men là vì chúng có cấu trúc sinh học giống với con người – cả người và nấm men đều lưu trữ NST trong nhân tế bào, mà các sinh vật sống khác không có.

Để tạo ra bộ NST nhân tạo mới, trưởng nhóm nghiên cứu Jef Boeke cho biết ông và cộng sự đã tái cấu trúc NST III của nấm men, thay đổi 15% cấu tạo của nó so với phiên bản gốc bằng cách loại bỏ các đoạn ADN (mang thông tin di truyền) không cần thiết và thay thế chúng bằng các đoạn ADN khỏe mạnh khác. Sở dĩ NST III được lựa chọn để tổng hợp vì đây là NST nhỏ nhất trong số 16 NST có trong nấm men, nên rất dễ sao chép và đặc biệt là các nhà khoa học có thể hiểu rõ đặc tính sinh học của nó.

Kết quả của dự án nghiên cứu kéo dài 7 năm là các nhà khoa học đã sắp xếp và nối thành công các đoạn ADN ngắn lại với nhau để cho ra đời NST mới mang thuộc tính tốt nhất và cấy vào nấm men sống. Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science, tế bào nấm men mang nhiễm sắc thể nhân tạo synIII không chỉ phát triển khỏe mạnh mà còn có thêm nhiều đặc tính vốn không tồn tại ở nấm men tự nhiên. “Đây là một bước tiến quan trọng khi lần đầu tiên NST của sinh vật nhân thực được tổng hợp thành công. Điều này chứng tỏ rằng chúng ta có thể tái cấu trúc nhiễm sắc thể một cách hợp lý và trong tương lai là hướng tới tái cấu trúc gien” - thành viên nhóm nghiên cứu Patrick Yizhi Cai thuộc Đại học Edinburgh cho biết.

Theo các nhà khoa học, việc tạo ra NST nhân tạo thành công mang ý nghĩa to lớn, mở đường cho nghiên cứu phát triển các loại thuốc, bao gồm thuốc chữa bệnh sốt rét, kháng sinh và nhiều loại vắc-xin. Đồng thời, nó cũng thúc đẩy quá trình chế tạo nhiên liệu sinh học cùng nhiều ứng dụng khác trong lĩnh vực công nghiệp.

ĐƯỜNG THẤT (Theo Guardian, USA Today, BBC)